Эра млекопитающих: Из тени динозавров к мировому господству

Однако когда анатомы начала XIX в. стали изучать развитие уха у зародышей млекопитающих, они поняли нечто удивительное. Вооружившись обыкновенной лупой, немецкий эмбриолог Карл Рейхерт заметил, что формирование молоточка и наковальни начинается не в среднем ухе. Более того, вообще не в ухе. Они располагались скорее в задней части челюсти, и у эмбрионов на ранних стадиях развития эти две кости на самом деле служили сочленением между верхней частью черепа и нижней челюстью.

У немаммальных позвоночных кости, образующие челюстной сустав, называются сочленовной и квадратной. Рейхерт сделал простое, но глубокое наблюдение. На ранних стадиях развития эмбриона млекопитающих молоточек и наковальня были, в сущности, идентичны по размеру, форме и расположению сочленовной и квадратной костям рептилий. Это могло значить только одно: молоточек и наковальня суть сочленовная и квадратная кости. Они являются костями челюсти.

Анатом Эрнст Гаупп — немец, как и многие другие выдающиеся специалисты по костям в ту эпоху, — развил наблюдения Рейхерта и сформулировал единую теорию развития уха млекопитающих, которая ныне входит в любую учебную программу по медицине и носит имена обоих: теория Рейхерта — Гауппа. Технологии изучения эмбрионов совершенствовались, и Гаупп мог исследовать мелкие детали развития слуховых косточек уже с помощью микроскопа. Он подтвердил, что Рейхерт был прав, отождествив молоточек с сочленовной костью, а наковальню с квадратной, а также окончательно разрешил загадку барабанного кольца. Его развитие тоже начиналось в заднем отделе нижней челюсти, и его положение соответствовало положению угловой кости рептилий. Таким образом, барабанное кольцо — это угловая кость. Оно тоже происходит от кости челюсти.

Из этого следовал необычайный вывод: ни одна из слуховых косточек млекопитающих не была новым изобретением. Это были челюстные кости, приспособленные эволюцией для новой функции[18] — слуха.

Современные биологи имеют возможность изучать эмбриональное развитие с невероятной детальностью, используя компьютерную томографию и микроскопические срезы, на которых различные ткани — костная, хрящевая, мышечная и т. д. — окрашены в разные цвета. Теперь хорошо известно, что происходит по мере роста млекопитающего. Когда эмбрион последовательно проходит стадии развития от ранних к более поздним, чтобы в итоге родиться, молоточек и наковальня претерпевают изменения. Они перестают расти и полностью окостеневают раньше, чем остальные кости черепа. Они смещаются назад и внутрь, утрачивают всякую связь с челюстью, за исключением слабых связок, и заключаются в костный пузырь, который называется слуховым барабаном. Барабанное кольцо же зарождается в виде полоски у основания челюсти, которая сворачивается и перемещается к молоточку и наковальне (последняя смыкается со стремечком). Одновременно с этим формируется новый сустав между зубной костью нижней челюсти и чешуйчатой костью верхней части черепа, который становится шарниром для сосания, а потом и для жевания.

Как правило, все это происходит внутриутробно. У человека, например, молоточек и наковальня отделяются от челюсти на восьмом месяце развития зародыша, хотя в редких клинических случаях зубно-чешуйчатый сустав не развивается, и человек, уже будучи взрослым, смыкает челюсти при помощи молоточко-наковальневого сустава в ухе. Однако у сумчатых, например опоссумов, все более причудливо. Их слабым новорожденным детенышам необходимо питание, когда они находятся еще внутри сумки, пока зубная и чешуйчатая кости у них еще не полностью сформированы. Поэтому при сосании в первые 20 дней после рождения в качестве основного челюстного сустава они используют сочленение молоточка с наковальней. В этот период они в буквальном смысле слова сосут ушами. Тем временем между зубной и чешуйчатой костями развивается второй сустав, и какое-то время оба сустава функционируют параллельно, пока молоточек не отделится от нижней челюсти. После этого молоточек и наковальня становятся чисто слуховыми, а зубно-чешуйчатый сустав используется только для смыкания челюстей.

Трансформация челюстных костей предков млекопитающих в слуховые косточки современных млекопитающих.

Рисунок Сары Шелли

Челюстные кости, которые уменьшаются и смещаются назад, утрачивая функции закрывания рта; новый упроченный челюстной сустав, развивающийся между зубной и чешуйчатой костями… Кажется, вы об этом уже слышали? Да, именно об этом мы узнали в предыдущей главе.