Женщина. Эволюционный взгляд на то, как и почему появилась женская форма - Дина Эмера Страница 39

«Внутренняя рыба» (одна из моих любимых научно-популярных книг). Также им пришлось поменять стратегию воспроизводства. Первые наземные позвоночные были похожи на сегодняшних амфибий (лягушек и саламандр) – они могли перемещаться по суше, но для размножения им нужна была вода. Большинство самок земноводных (и рыб) выделяют икру с желеобразной оболочкой, которая оплодотворяется спермой вне тела. У этих яйцеклеток есть желтки для питания развивающихся детенышей, но у них нет защиты от суровых условий, хищников или высыхания (именно поэтому оплодотворение должно происходить в воде). Самки этих видов должны откладывать сотни или даже тысячи яйцеклеток при каждой овуляции, ведь большинство из них либо не оплодотворяются, либо не завершают развитие, либо не достигают репродуктивной зрелости.

Самые ранние амниоты развили два важных нововведения: амниотическое яйцо и внутреннее оплодотворение. Амниотическое яйцо имеет четыре специализированные оболочки – амнион (окружает эмбрион), желточный мешок (сохраняет желток), аллантоис (для хранения отходов), хорион (заключающий все вышеперечисленное) – и яичную скорлупу. Такое строение яйца позволило амниотам размножаться без воды, поскольку эмбрион защищен от высыхания, а еще это решило ряд других проблем, ведь яйца можно закопать и спрятать. При этом появление яичной скорлупы потребовало развития внутреннего оплодотворения – сперматозоиды не могут проникнуть в яйцеклетку со скорлупой. В четвертой главе я рассказывала, что, чтобы доставить сперму в половые пути женщины, амниоты самцы развили пенис. Покрытие яйца скорлупой у самок происходило уже после оплодотворения (сейчас мы наблюдаем такое у яйцекладущих амниот, например у многих ящериц). Затем самка откладывала яйцо, внутри которого эмбрион развивался до вылупления, защищенный от окружающей среды, с большим желтком для питания и специальным отсеком для отходов.

Амниотические яйца навсегда изменили жизнь на суше, ведь амниоты больше не были привязаны к воде и смогли расселиться по новым местам обитания. Но эмбрионы амниотов все еще были уязвимы, несмотря на скорлупу (яйца амниотов – любимая еда многих хищников, и людей тоже – подумайте об омлете или яичнице, которую вы ели сегодня на завтрак). И некоторые виды предпочли откладыванию оплодотворенных яиц другую стратегию – развитие эмбриона внутри тела и живорождение. Такой переход произошел у разных позвоночных более ста раз, и не только у амниот. Живорождение развилось независимо у многих рыб, амфибий, рептилий (но для полноты картины отмечу, что большинство видов в этих группах все еще откладывают яйца). У ящериц и змей живорождение встречается у видов, проживающих на больших высотах и при низких температурах, так что можно сделать вывод, что переход спровоцировали особые условия среды. Беременность и живорождение также развились у млекопитающих. Независимая повторяющаяся эволюция признака говорит нам о том, что это полезная репродуктивная стратегия. Единственная группа позвоночных, у которой она не развилась, – птицы.

Основные изменения, связанные с беременностью у позвоночных

Сравнения мембран в амниотическом яйце и плаценте

Как откладывание яиц превратилось в живорождение? Однозначного ответа нет. Ведь каждый раз развитие происходило по-своему. У некоторых видов (например, у многих рыб) эмбрион также питается желтком и вылупляется, только прямо в теле матери. У других видов в половых путях матери развились специальные железы, которые активно выделяют питательные вещества, а ребенок поглощает их либо ртом, либо кишками, либо кожей. Еще один вариант – сперва кислород и питательные вещества поглощаются плацентой и уже через нее передаются ребенку (о плаценте поговорим совсем скоро). Наиболее мрачный вид живорождения обнаружен у некоторых видов акул – там дети получают необходимые питательные вещества, поедая своих братьев и сестер в утробе. Эти акулы возвели каннибализм до ужасающего уровня.

Плацента, специальная структура, которая обеспечивает прямую передачу питательных веществ и газов от матери к ребенку, встречается у некоторых рыб, амфибий, рептилий и, конечно, у млекопитающих, включая людей. Нет двух одинаковых плацент, и каждая группа животных придумала свои гениальные методы, как обеспечить детей большим количеством питательных веществ во время беременности. У некоторых рыб плацента развилась из мешка, который окружает желток, у других – из мешка, окружающего сердце эмбриона. Живородящие амниоты сделали свои плаценты из дополнительных мембран амниотических яиц, но, чтобы плацента заработала, им пришлось избавиться от скорлупы либо сделать ее очень тонкой. Многие живородящие рептилии образуют плаценту из двух мембран – хориона и аллантоиса, она начинает работать после того, как яичная скорлупа растворится прямо в утробе. В этих случаях плацента плотно прижимается к тканям материнских половых путей, но не вторгается и не разрушает их. Она просто располагается напротив тканей матки и расширяет поверхность, с помощью которой ребенок может принимать питательные вещества, выделяемые матерью, и обмениваться кислородом и углекислым газом. Но плацента млекопитающих могла бы взять первый приз в конкурсе плацент, ведь она смогла подключиться непосредственно к кровоснабжению матери, чтобы ребенку не пришлось ждать, когда мать захочет выделить ему питание. Может, малыши акул и каннибалы, но некоторые детеныши млекопитающих похожи на кровососущих паразитов. Как так получилось?

Напомню, что млекопитающие делятся на три группы: однопроходные яйцекладущие (утконос или ехидна), сумчатые (кенгуру, опоссумы и т. д.) и эутерические млекопитающие, которых часто называют плацентарными (большинство видов, в том числе слоны, летучие мыши, собаки и люди)[92]. Если представить развитие млекопитающих в виде дерева, то самые ранние млекопитающие, произошедшие от амниот, похожих на рептилий, более 200 миллионов лет назад были бы его стволом, линия однопроходных ответвилась где-то 180 миллионов лет назад, а затем, около 160 миллионов лет назад, ствол разделился на сумчатые и плацентарные ветви. Ни одну из групп нельзя считать наиболее развитой, поскольку все они до сих пор живут на планете. Но плацентарные точно выигрывают в количестве: на 5000 видов плацентарных млекопитающих приходится только 5 видов однопроходных и 250 видов сумчатых. Развитие сложной плаценты явно оказалось выигрышной стратегией.

Мы думаем, что ранние млекопитающие откладывали яйца, поскольку самые ранняя ветвь – однопроходные – до сих пор их откладывают и поскольку большинство амниот вне группы млекопитающих (птицы и большинство ящериц и змей) тоже откладывают яйца. Те яйца, скорее всего, были обтянуты кожей, похожей на пергамент, как яйца утконосов. Мать-утконос откладывает за раз два яйца и высиживает их около 10 дней, пока не вылупятся недоразвитые детеныши. Затем мать кормит их грудью около 4 месяцев, пока они не покроются шерстью и не начнут плавать. Но перед откладкой яиц эмбрион утконоса несколько недель проводит в половых путях матери, поглощая питательные вещества, которые выделяются маточными железами и распространяются по яичной скорлупе. Получается, что, хотя наши ранние предки-млекопитающие откладывали яйца, как и утконос, шаг к живорождению, скорее всего, был сделан именно ими, когда мать начала выделять