Требуется сборка. Расшифровываем четыре миллиарда лет истории жизни – от древних окаменелостей до ДНК

Уэйк обнаружил, что язык саламандр функционирует как необычайно сложный биологический пистолет. Эти особенные саламандры не просто высовывают язык. Их язык выстреливает изо рта, как пуля на резинке. Само по себе это уже достаточно странно, но дело в том, что “пуля”, которой стреляют саламандры, представляет собой маленькие косточки жаберного аппарата, связанные с липким кончиком языка. Саламандры буквально в мгновение ока выталкивают части жабр на половину длины тела. А затем не менее удивительным образом язык убирается в рот так же быстро, как высунулся наружу.

У саламандр с выстреливающим языком нет подбородочно-язычной мышцы. Эта мышца сокращается слишком медленно и только мешала бы выстрелу языком. Кроме того, у большинства видов саламандр жаберные кости прикреплены с двух сторон головы и служат основанием жаберных филаментов. У саламандр с выстреливающим языком другое строение. Жаберные кости не связаны с черепом, а прикреплены к языку и выстреливают, как пуля.

Чтобы представить себе язык саламандры в действии, вообразите, что вы большим и указательным пальцами зажимаете арбузное семечко. Арбузное семечко скользкое и имеет заостренную форму. Когда вы скользите по нему кончиками пальцев, оно выстреливает быстро и далеко. То же самое происходит с языком саламандры. Специальные мышцы осуществляют сдавливание, а кости жаберного аппарата образуют скользкую скошенную поверхность. Когда мышцы сокращаются, косточки выстреливают, как арбузное семечко.

В выстреливающем языке есть две выступающие жаберные кости, похожие на регулируемую вилку с зубьями, направленными в сторону хвоста. Эти длинные стержни скользкие и скошенные и напоминают арбузное семечко. Вокруг них по всей длине располагаются сжимающие мышцы. Когда эти мышцы напрягаются, они сдавливают стержни, и те выстреливают изо рта. В результате кончик языка с жаберными костями попадает в цель. Если все прошло удачно, насекомое прилипает к языку и затягивается в рот.

Но было бы плохо, если бы саламандры могли стрелять языком и захватывать насекомое и при этом не могли затянуть добычу или язык обратно в рот. Возможно, мысль о саламандре, которая не может свернуть язык и убрать его, кажется комичной, но для саламандры это было бы смертельно. Доступное для хищников и не имеющее возможности питаться животное практически наверняка погибло бы. Однако есть умное решение. У всех саламандр брюшная полость окружена мышцами, тянущимися от бедер до самых жабр. Эти мышцы нужны для поддержки тела. У видов с наиболее быстро выстреливающим языком волокна двух групп мышц сливаются, образуя единую мышцу, идущую от таза к специализированным жаберным костям. Представьте себе гигантскую пружину: когда жаберные кости выстреливают, мышечная лента сжимается, чтобы вернуть аппарат в исходное положение.

Выстрел языка саламандры – биологическое чудо

Происхождение этого сложного биологического органа связано не с изобретением каких-то новых структур или хотя бы костей, а с изменением функции уже существовавших костей и мышц. Мышцы, выталкивающие язык, используются другими саламандрами при глотании. Кости, которые раньше поддерживали жабры, стали скошенными с одной стороны и превратились в снаряды. Подбородочно-язычная мышца исчезла, чтобы не мешать дальнему полету снаряда. Брюшные мышцы слились и образовали пружину, возвращающую язык на место. Такое изменение функций создало естественное чудо – чрезвычайно хитроумное изобретение с вовлечением многих частей тела.

Но хотя язык саламандры сам по себе удивителен, другая часть исследований Уэйка показала нечто еще более фантастическое.

Одна из особенностей работы Уэйка заключалась в использовании ДНК для воссоздания семейного дерева саламандр – для установления родственных связей между разными видами. Следуя традиции, начавшейся с Цукеркандля и Полинга, он сравнивал последовательности генов разных видов животных, чтобы понять, где и когда они эволюционировали. Используя образцы тканей практически всех видов, Уэйк построил самое полное на сегодняшний день семейное дерево саламандр. Результат ошеломил даже его самого.

Саламандры с самыми быстрыми выстреливающими языками не являются близкими родственниками. На самом деле они располагаются на семейном дереве далеко друг от друга, живут на расстоянии сотен миль и имеют разных предков. Изобретение выстреливающего языка – этого сложного биологического чуда, потребовавшего многих согласованных изменений головы и тела, – происходило независимым образом как минимум три раза или даже больше. И во всех случаях у животных исчезла подбородочно-язычная мышца, жаберные кости превратились в снаряды, а мышцы живота – в пружину, возвращающую снаряды в рот. Эти языки – примеры обнаруженной сэром Рэем Ланкестером множественности из области действия гормонов[18].