Поскольку в эволюции никогда не бывает «все сразу», становления многоклеточного организма из одноклеточного тоже происходило постепенно. И оказывается, до настоящего времени в природе в полном здравии существуют «переходные» формы, их легко отыскать и понаблюдать за ними.
В небольших озерцах и прудах летом, если зачерпнуть воды в стакан, можно набрать всякой мелкой живности. Среди прочих там наверняка окажутся подвижные зеленоватые шарики с булавочную головку – вольвоксы. Хотя в естественной системе живой природы их место среди одноклеточных жгутиковых, на самом деле они состоят из многих клеток, связанных между собой тонкими цитоплазматическими мостиками: по сути это не что иное, как колония одноклеточных организмов. Наружный слой шарика составляют клетки со жгутиками: в их обязанности входит передвигать всю колонию. На одном из «полюсов» шара у многих клеток есть особые светочувствительные «глазки» -стигмы: этот «полюс» обозначает переднюю часть колонии. На противоположном «полюсе» находится несколько крупных клеток, назначение которых – размножаться: они дают начало новым колониям вольвокса.
Как видно, это уже некоторое подобие организма, состоящего из многих клеток, к тому же с зачатками «разделения обязанностей» между различными его членами. Налицо объединение клеток в единое целое, их начальная дифференциация в соответствии с выполняемыми функциями, да и все «тело» вольвокса приобретает зачатки деления на передний и задний отделы. Теперь нужно было просто закрепить эти эволюционные новации: сделать эту дифференциацию более глубокой и постоянной.
Следующей ступенью развития настоящего многоклеточного организма стало образование двух отделов его тела – переднего и заднего у животных и нижнего и верхнего у растений. Клетки, выполняющие определенные функции, объединялись в ткани, а весь организм оказался подразделенным на органы, которые «единолично» или объединившись в системы органов (например, проводящая, дыхательная и т.п.), взяли на себя полное обеспечение этих функций.
Но ведь ясно, что сами по себе эти органы, существовать не могут. В результате живой организм, как это и полагается сложной системе, постепенно стал не только более дифференцированным, но и более интегрированным: одно без другого невозможно.
Начиная с этого этапа, пути развития многоклеточных растений и животных окончательно разошлись. Причиной стало то, что растения предпочли оставаться неподвижными, закрепленными в субстрате*, тогда как животные совершенствовались во всем, что связано с подвижным образом жизни. Соответственно этому характер и глубина перестройки растительных и животных организмов оказались разными.
2. Палеозойская эра
Палеозойская эра началась 570 млн. лет назад. От нее сохранились явные и многочисленные остатки и следы живых существ в земной коре.
Каменная летопись Земли дает нам возможность восстановить довольно полную картину жизни Земли такого далекого от нас времени.
Небо в тяжелых тучах. Часто слышатся раскаты грома, ослепительно сверкают молнии и чудовищной силы ливни проносятся над Землей. Когда золотистые лучи солнца пробиваются сквозь мощную толщу облаков, они окрашивают бескрайние моря в синий, а полосу безжизненной суши в кирпичный цвет. На суше нигде нет даже зеленого пятнышка.
Но в пронизанных и согретых лучами солнца водах моря кипит жизнь. Здесь многоцветный мир разнообразных животных и растений. Яркие губки и кораллы образуют подводные леса. Мшанки слоистыми шапками и ветвями покрывают скалы, тут же родственники губок – археоциаты, или «древние бокалы», и великое множество различных водорослей. На дне копошатся и медленно плавают трилобиты. Трилобиты – наиболее характерные представители фауны кембрийского периода. Это вымерший класс членистоногих, с телом, расчлененным в продольном направлении на три части. Трилобиты жили в морях, как правило, на мелководье, и имели размер от 1см до 75см. По внешнему виду они напоминали живущих в настоящее время мокриц. Трилобиты появились в результате эволюции многощетинковых морских червей. Они зарывались в ил и перемещались по морскому дну или же низко плавали над ним. Трилобиты жили от кембрийского до пермского периода. Во времена кембрийского периода они составляли до 60% всей фауны. Наивысшей ступени развития они достигли в ордовикский период. Науке известно более 1500 видов трилобитов. Трилобиты питались мелкими донными животными и их останками. При малейшей опасности трилобиты проворно зарывались в ил или сворачивались колечком, подставляя врагу твердый хитиновый панцирь. А опасностей вокруг много! Даже самым крупным трилобитам приходилось остерегаться первобытных головоногих – предков теперешних спрутов. Головоногие скрывались в раковинах, то вытянутых в трубку конусом, то свернутых спиралью, подобно всем известным моллюскам-прудовикам. К скалистым выступам морского дна прикрепились известковыми стебельками крохотные и гигантские морские лилии. Морские ежи, звезды и офиуры, или змеехвостики, и другие иглокожие, населяющие палеозойские моря, возникли от предков, о которых мы можем лишь догадываться.
Вода и суша – две основные среды, в которых совершалось историческое развитие жизни от низших организмов к высшим. В истории растительного и животного мира можно проследить постепенный переход от водной среды к наземной путем приобретения организмами соответствующих приспособлений.
Широкое освоение суши растениями и животными произошло в середине палеозойской эры (силурский, девонский периоды). Это развитие шло сложными и запутанными путями. Вероятно, в это время в пресных водах суши обитали многочисленные организмы: из растений зеленые и сине-зеленые водоросли, бактерии, низшие грибы, из животных – одноклеточные корненожки, жгутиковые, реснитчатые инфузории, различные беспозвоночные – кишечнополостные и черви.
Жителей пресных вод можно по праву назвать пионерами жизни на суше. Тогда на Земле существовало три больших материка. Очертания их были не похожи на современные. Огромный материк простирался в северной половине земного шара от середины территории современной Северной Америки до Урала. Далее к востоку находился другой, менее крупный материк. Он занимал территорию Восточной Сибири, Дальнего Востока, части Китая и Монголии. На юге – в районе Африки – простирался третий материк (Гондвана). Климат был теплый. В силурском периоде произошли горообразовательные процессы, в результате которых появились горы Скандинавии, Средней Азии (Тянь-Шань), Сибири (Саяны). Это привело к поднятию материков и обмелению морей, появлению заливов, лагун. Некоторые из них опреснялись впадающими в них реками, другие становились солеными или совсем усыхали.
Именно в исчезающих, опресненных участках морей и других водоемов сама природа вынуждала некоторые виды водяных растений приспосабливаться к жизни вне воды. В периоды мелководий и засух водные растения, у которых лучше были развиты корни, выживали. Проходили тысячелетия, и растения постепенно рассеялись в прибрежной полосе суши, дав начало наземному растительному миру.
Тело наземных растений расчленено на части – стебель, листья и корни. Корень нужен для прикрепления и добывания из почвы воды и солей (водоросли в корнях не нуждаются – они впитывают соли прямо из воды). Лист нужен наземному растению, так как в нем концентрируется много хлорофилла и без него невозможен фотосинтез, стебель – для поддержки листьев и для связи их с корнями. Первые наземные растения росли по берегам водоемов. По своему строению эти растения похожи на мхи, плауны и отчасти на водоросли. Их назвали псилофитами, т. е. «голыми» или «лысыми» растениями, так как листьев они не имели. Их тело, подобно водорослям, не расчленялось еще на основные органы. Вместо корней у них имелись своеобразные подземные одноклеточные выросты – ризоиды. Размножались псилофиты при помощи спор, помещавшихся на концах ветви в спорангиях. Некоторые псилофиты стали настоящими сухопутными жителями, достигая подчас значительных размеров – 3м высоты. Псилофиты существовали недолго. От них произошли более сложно устроенные хвощевые, плауновые и папоротникообразные растения.
Приблизительно в одно время с псилофитами на суше возникли мхи и грибы, организмы, близкие к водорослям.
Вслед за растениями на сушу стали выбираться и животные – сначала беспозвоночные, а уже потом и позвоночные.
По-видимому, первыми из воды выбирались кольчатые черви (предки современных дождевых червей), моллюски, а также предки пауков, многоножек и насекомых – животных, которые во взрослом состоянии дышат трахеями – сложной системой трубок, пронизывающих все тело. Некоторые беспозвоночные того времени, например, ракоскорпионы, были самыми крупными наземными животными. Они достигали в длину 3м.
В гуще обитателей мелкого моря появились в ордовикском периоде первые позвоночные – панцирные рыбы с хрящевым внутренним скелетом.
Происхождение рыб – одна из главных загадок истории животного мира. Самые древние рыбы найдены в морских отложениях, а потом в континентальных: озерных и речных. Может быть, большая подвижность и приспособляемость рыб позволили им, вскоре после того как они возникли в море, переселиться в пресные воды суши.
Тело древнейших панцирных рыб имело вместо костного скелета хрящевой, а снаружи оно было покрыто неподвижным костяным панцирем, который состоял из пластин, особенно крупных в передней части. В таком тяжелом костяном мешке рыбы были неповоротливы, а отсутствие настоящих челюстей заставило их питаться в основном мелкими донными животными. От близкой к панцирным рыбам ветви произошли рыбы с костным скелетом. От них позже возникли костистые, двоякодышащие и кистеперые рыбы. К концу девонского периода костные рыбы были самыми высокоорганизованными животными. Появление рыб – большое событие в истории Земли. Ведь именно от них в дальнейшем, путем последовательного и длительного развития, произошли земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие и, наконец, человек.