Осьминоги, каракатицы, адские вампиры. 500 миллионов лет истории головоногих моллюсков

Что такое колеоид?

Многие черты, которые мы считаем характерными признаками колеоидов — присоски, крючки на руках, чернила, — впервые появляются в окаменелостях триасового периода. Эти эволюционные новшества могут быть связаны с утратой раковины. Когда колеоиды стали плавать быстрее, им удавалось угнаться за более стремительной добычей, которую было легче схватить и удержать при помощи присосок и крючков. Но без раковин они были уязвимыми, так что возникло новое защитное приспособление: чернила. Их никогда не обнаруживали у наутилоидов или аммоноидов, а вот в окаменелостях колеоидов чернила зачастую сохраняются благодаря устойчивости пигмента меланина. Ископаемые чернила колеоидов были впервые обнаружены английским палеонтологом Мэри Эннинг в 1826 г. Элизабет Филпот, ее подруга и соратница по охоте за окаменелостями, восстановила чернила и нарисовала ими ихтиозавра, породив моду на иллюстрации, сделанные ископаемыми чернилами, эта мода жива до сих пор[120].

Рис. 5.2. В 2008 г. окаменелый белемнит Belemnoteuthis antiquus был обнаружен в таком хорошем состоянии, что его чернила удалось восстановить и изобразить ими его самого

BNPS.co.uk

Однако гранулы меланина в чернильных мешках головоногих стали не только новым материалом для художников. Их открытие заставило Джейкоба Винтера задуматься, можно ли найти меланин в других окаменелостях — скажем, в перьях динозавров. Оказалось, что можно. В итоге Винтер опубликовал неопровержимые данные об окраске динозавров, в том числе вида, у которого были черно-белые полосатые крылья и красноватые перья на голове[121]. Но хотя эта работа была невероятно увлекательной, Винтер остался преданным приверженцем головоногих. Когда я брала у него интервью, на его рабочем столе лежал один из древнейших ископаемых чернильных мешков — «от очень симпатичного маленького колеоида» из каменноугольного периода (около 300 млн лет назад). У этого колеоида была пара плавников и десять рук[122].

Было найдено достаточное количество подобных ископаемых колеоидов, чтобы подтвердить эмбриологические данные: у ранних предков был набор именно из десяти рук — хотя никто из потомков его не сохранил. Кальмары видоизменили четвертую пару рук, превратив ее в щупальца; осьминоги изменили и в какой-то момент утратили вторую пару рук. Это еще один пример конвергентной эволюции — подобно тому как наутилоиды и аммоноиды, независимо друг от друга, пришли к закрученной раковине.

А вот присоски, как принято считать, возникли в эволюции лишь однажды, хотя теперь, у современных кальмаров и осьминогов, они выглядят совсем по-разному. У осьминогов присоски гибкие и многофункциональные: они могут захватывать мелкие предметы и присасываться к крупным. Присоски кальмаров более жесткие, но присасываются намного сильнее; они держатся на стебельках, как вывернутые ветром зонтики; иногда они окружены ободком зубов, по твердости сравнимых с человеческими ногтями.

У некоторых видов кальмаров вообще нет присосок — вместо этого их руки и булавовидные расширения на концах щупалец покрыты крючками. Самый известный вид с крючками — антарктический гигантский кальмар: его крючки могут поворачиваться на 180 градусов. Если вам от этого становится не по себе, то вы не одиноки. Мне тоже. У белемнитов также были крючки на руках, хотя внешне они отличались от крючков современных кальмаров, и мы не знаем, могли ли они поворачиваться. Ученые считают, что крючки, скорее всего, возникли у белемнитов и кальмаров независимо друг от друга, возможно через усложнение ободков на присосках.

Мы говорим об очень маленьких отростках, но их эволюцию можно проследить по ископаемым, поскольку твердый материал, из которого они состояли, хорошо сохраняет форму при фоссилизации{10}[123]. Крючки кальмаров и ободки на присосках состоят из того же органического вещества, что и клювы колеоидов, — хитина. (В последние годы ученые и инженеры нашли невероятно много применений хитину кальмаров — от протезов после ампутаций до биотермопластики для 3D-печати.)

На ископаемых аммоноидах или наутилоидах не было обнаружено ни присосок, ни ободков, ни крючков, так что эти приспособления считаются одним из множества эксклюзивных изобретений колеоидов[124]. Так же, разумеется, как и чернильный мешок, и потрясающая способность менять окраску, узор и текстуру кожи. Современные наутилусы ничего не меняют в своей коже — животному, почти все тело которого скрыто в раковине, от такого трюка мало пользы.

В эволюционный комплект, вероятно, входили и удивительные глаза колеоидов. Они не менее сложно устроены, чем человеческие: в них есть хрусталик для фокусировки света, сетчатка для его распознавания и радужная оболочка для повышения резкости изображения. Ученые даже сумели надеть на каракатицу 3D-очки и выяснили, что ее восприятие глубины устроено так же, как у человека, — она сравнивает информацию, поступающую от левого и правого глаза. Как колеоиды, так и позвоночные были активно плавающими хищниками, поэтому неудивительно, что и у тех и у других появилось такое сложно устроенное зрение. Однако у них имеются и весьма существенные различия. У всех позвоночных на сетчатке есть слепое пятно в том месте, где зрительный нерв входит в глазное яблоко, чтобы затем разветвиться и присоединиться к передней части фоторецепторов. У колеоидов фоторецепторы иннервируются сзади, и, таким образом, в сетчатке слепое пятно не образуется. Подобные структурные различия показывают, что зрение у этих двух групп животных развивалось конвергентно, то есть они пришли к похожим решениям разными эволюционными путями.

Другое значительное отличие состоит в том, что у рыб цветовое зрение развивалось путем повышения разнообразия светочувствительных белков в глазах. У колеоидов ничего подобного не появилось, и цвета они, вероятно, не различают. Я говорю «вероятно», поскольку предположение о том, что такие разноцветные, меняющие свою окраску животные не различают цвета, приводило в замешательство не одно поколение ученых, и некоторые предполагали, что у современных кальмаров и осьминогов имеются нетрадиционные виды цветового зрения. Возможно, светочувствительные пигменты, распределенные по всему телу, могут посылать сигналы в мозг[125]. Или, может быть, стремительно меняя форму глаз, колеоиды способны сканировать чередующиеся волны разной длины, сравнивая каждое изображение с предыдущими и таким образом получая информацию об изменении цвета во времени[126].

Впрочем, колеоиды (независимо от того, различают они цвета или нет) точно могут видеть нечто недоступное нам, людям, а именно поляризацию света[127].

Солнечный свет обычно состоит из волн, которые распространяются во всех направлениях. Но когда волны отражаются от некоторых поверхностей, например от воды, они создают световые пучки, которые идут на сетчатку только в одном направлении. Это так называемые блики, которые нам не нравятся, поэтому мы придумали поляризационные солнечные очки. Потом нас посетило озарение, и мы изобрели цифровые экраны, испускающие поляризованный свет: именно поэтому, если посмотреть на экран телефона через солнечные очки, он загадочным образом темнеет. Возможности поляризационных солнечных очков этим исчерпываются: они блокируют поляризованный свет. К сожалению, очки не помогут расшифровать тайные послания каракатиц. Эти животные ведут независимые друг от друга разговоры кожей: одновременно посылают поляризованные сигналы собратьям-каракатицам и поддерживают цветовую маскировку для невосприимчивых к подобным сигналам хищников.

Такой способ коммуникации может показаться удивительно продвинутым для беспозвоночных, однако многие виды каракатиц и кальмаров весьма социализированные существа. Передвижение стаями позволяет легко находить партнера, когда приходит пора спариваться и размножаться, а также обеспечивает защиту от хищников — может быть, это тоже своеобразная компенсация за утрату защитной раковины. Некоторые виды кальмаров даже охотятся сообща.

На развитие всех этих удивительных новшеств ушло много времени. Первому колеоиду было далеко до современной хитроумной каракатицы или способного сбежать из плена осьминога. Скорее он мог походить на обычного головоногого с внешней раковиной, который однажды утром встал не с той ноги и случайно натянул кожу на раковину.