Не будет преувеличением сказать, что мы, синапсиды, постигли жевание во всех его проявлениях.
Синапсидам принадлежит честь в очередной раз (вслед за ранними эукариотами и медузоподобными животными) изобрести хищничество11, 12. На этот раз имеется в виду способность наземного животного питаться другим животным такого же, а иногда и большего размера – сравните, например, размеры волка и буйвола. Вплоть до этого момента позвоночные царили над насекомыми благодаря своим исполинским габаритам. Теперь же размер перестал быть гарантией безопасности: зубастые гиганты дорастили челюсти до того, что замахнулись друг на друга.
Зубастым синапсидам карбонового периода приписывают еще одну, менее брутальную, но не менее важную заслугу. Среди них впервые в родословной позвоночных появилась травоядность13.
Как это ни странно, с физиологической точки зрения травоядность – непростое предприятие14. Казалось бы, что может быть более присуще животным, чем поедание растений? Зеленое царство – это самый крупный запас съедобной энергии в мире. Ешь не хочу. Но далеко не всю энергию, имеющуюся в теле растения, может из него извлечь тело животного. Попробуйте-ка съесть полено.
Принципиальное ограничение, затрудняющее для нас, животных, переваривание растений, заключается в отсутствии ферментов, способных расщеплять целлюлозу. Это главный компонент их клеточной стенки и химическая основа большинства растительных волокон, включая волокна бумаги и так называемую клетчатку (строго говоря, это вообще все растительное, что мы не можем переварить). В полене, правда, есть еще лигнин – совсем уж непробиваемый органический полимер, склеивающий волокна целлюлозы в прочную структуру, напоминающую железобетон. Но целлюлозы и ее производных значительно больше по массе15.
Фермент для переваривания целлюлозы – целлюлаза – встречается у бактерий. Почти все известные травоядные выживают за счет наличия у них этих бактериальных симбионтов, расщепляющих за них растения. То есть питаются они, строго говоря, не растениями, а продуктами брожения этих растений у себя в желудке, что не очень эффективно: существенная часть продуктов брожения улетучивается в виде газов.
КСТАТИ
У жвачных, современных экспертов в травоядном деле, все устроено еще более странно. Коровы питаются даже не просто бактериальным супом, а инфузориями, сложными мохнатыми одноклеточными, населяющими рубец, отдел коровьего желудка. Эти инфузории, как это ни смешно, тоже не умеют переваривать целлюлозу и пользуются для питания все теми же бактериальными симбионтами, которых носят внутри своей клетки. Такое многократное превращение энергии означает многократные же потери энергии, что гораздо менее эффективно, чем если бы у коровы просто была собственная целлюлаза.
Вообще-то, это удивительно. Принципиально корова могла бы расщеплять целлюлозу безо всяких бактерий и лишних газов, как мы перевариваем крахмал (химически эти вещества очень похожи). Казалось бы, вот типичный пример сложной, но тем не менее очевидно решаемой проблемы. Решение даст любому животному колоссальное преимущество. Какое животное, кроме человека на диете, откажется от усвоения калорий в самом распространенном пищевом продукте мира? Травоядность в существующем виде, с бактериями и медленным брожением, связана с массой затруднений: она требует особых зубов, особого кишечника, гигантского желудка, способного вместить большое количество еды, и постоянного, непрекращающегося, монотонного поглощения пищи. «Что делал слон, когда пришел Наполеон?» – вопрошает детская загадка. Слон щипал траву, потому что чисто статистически любое травоядное животное проводит бóльшую часть своей жизни что– нибудь жуя. А все из-за неспособности нормально расщеплять целлюлозу. Тем не менее даже сегодня практически все травоядные в этом принципиальном аспекте своей жизнедеятельности полагаются исключительно на бактерии
[26]. Почему же эволюция не решила эту проблему раз и навсегда?
Я задерживаюсь на этом моменте, потому что, на мой взгляд, он в очередной раз иллюстрирует цену эволюционных инвестиций – плату за решения предков, которая лежит на каждом живом существе. Изобретения в сфере обмена веществ – как вскрыть молекулу, как добыть энергию, как обезвредить кислород – требуют именно бактериальной эволюции, возможности перебрать за сутки тысячу поколений и испробовать тысячу случайных вариантов. Животные, особенно позвоночные, такие сложные существа, что они не могут себе позволить экспериментировать с чем-то настолько маловероятным, как изобретение нового фермента. Их эволюция почти всегда направлена на новые формы и комбинации уже имеющихся молекул и клеток. Чтобы создать что-то новое на молекулярном уровне, им гораздо проще прибегнуть к помощи бактерий, устанавливая их в свой организм как готовые метаболические блоки, переваривающие целлюлозу, изготавливающие витамины, обезвреживающие токсины и так далее.
Почему у коровы нет целлюлазы? Видимо, потому что предки всех животных – губки – питались бактериями, у которых нет целлюлозы. А к тому моменту, как животные стали поедать растения, они уже были слишком сложными, чтобы изобретать новые ферменты.
В общем, синапсиды – они же Мономашичи, наша собственная ветвь амниот, – еще в конце палеозойской эры создали модель того, что в дальнейшем получит название «мегафауны». Это мир гигантов и их сложных взаимоотношений. Если раньше крупные позвоночные были увлечены тем, что поедали мелких насекомых, то теперь на первый план стали выходить внутренние распри среди этих огромных животных. Мегатравоядные, ходячие фабрики брожения травы, достигают гигантских размеров: огромный, кряжистый эстемменозух, например, и внешним видом, и образом жизни напоминал бегемота, только с массивным хвостом и рожками, как у Шрека. Параллельно возникают мегахищники, которые переключаются с гусениц и жуков на эту новую, сверхпитательную добычу – жирного Шрека, сидящего в реке. Например, горгонопсы напоминали саблезубых кошек со слегка змеиными очертаниями зубастой головы. В общем, возникают все элементы знакомой нам живой природы, собственно пирамида из нескольких уровней похожих существ, поедающих друг друга, – и верхние ярусы этой пирамиды занимают не динозавры, а синапсиды, наши близкие родственники.
Путешествуя на туристической машине времени, свою вторую, после эпохи гигантских стрекоз, остановку я сделал бы именно в этом мире. Увы, эта первая, палеозойская, версия мегафауны просуществует недолго. Мономашичей ждут тяжелые времена.
