Kitobni o'qish: «Ловушка эволюции. Почему наше тело болит»

Александр Беззеридес

Shrift:

Посвящается Джули и Элли

Alexander Bezzerides

EVOLUTION GONE WRONG:

The Curious Reasons Why Our Bodies Work (Or Don’t)

Введение
Это не ваша вина

Какое животное раз в неделю слезает с дерева, чтобы сделать свои грязные дела?

а. Коала

б. Трехпалый ленивец

в. Обыкновенный кольцехвостый опоссум

г. Паукообразная обезьяна

Готов поспорить, что хотя бы одно из следующих утверждений о вас верно: вам удаляли зуб мудрости, вы носите очки или контактные линзы, вы храпите, у вас болят ноги, у вас болит спина. Если вы невезучий, все эти утверждения могут оказаться верными. Вероятно, вы потратили много времени и денег, пытаясь облегчить боль и дискомфорт от таких недомоганий. От лечения зубов до рецептурных очков, от фармацевтических препаратов до индивидуальных матрасов – люди всю жизнь пытаются облегчить симптомы, вызванные их анатомическими несовершенствами. Но задумывались ли вы когда-нибудь, почему эти боли вообще возникают? Почему зубам тесно во рту? Почему у стольких людей нечеткое зрение? Почему колени и лодыжки неизменно подвергаются растяжениям и вывихам? Почему спина столь нежна, что приходится беспокоиться всякий раз, когда мы наклоняемся, чтобы что-то поднять? Этими недугами страдают не только пожилые люди. По-видимому, с самого рождения люди однозначно склонны к телесному дискомфорту и нарушениям.

Эта книга о широко распространенных болях и недомоганиях и о том, почему они появляются. Речь идет не о каких-то непонятных состояниях, о которых вы можете услышать только от какой-нибудь тетушки во время семейных сборов. Речь идет о вашем теле и о том, почему оно часто работает не так хорошо, как вы могли бы надеяться или ожидать.

Не беспокойтесь, эта книга не собирается внушать вам чувство вины. Внимание в ней сосредоточено отнюдь не на всех проблемах, которые люди навлекают на себя своим нездоровым поведением. Например, такие темы, как атеросклероз, легочные заболевания и кариес, здесь не обсуждаются. Я не стану придираться к вашей диете, к тому, как много вы занимаетесь спортом или как редко пользуетесь зубной нитью. Вместо этого в книге будут даны объяснения анатомическим несовершенствам, которые не зависят от вас, например, кривым зубам, плоскостопию или пробуждению с болью в пояснице. Так что же происходило на долгом и сложном пути человеческой эволюции, что привело к нашим нынешним телам, которые так предсказуемо нас подводят?

Биологическое попурри

Причины наших телесных недостатков коренятся как в эволюции, так и в анатомии. Я обладаю уникальной квалификацией, позволяющей переключаться между этими двумя дисциплинами, как Тейлор Свифт перескакивает с кантри на поп-музыку. Моими годами «кантри» была аспирантура по эволюции и экологии. Когда я не проводил исследования и не писал статьи в журналы, я преподавал и понял, что предпочитаю находиться перед аудиторией, а не за лабораторным столом. Поэтому после окончания аспирантуры я подал заявки на должности, связанные с преподаванием, а не с уклоном в исследовательскую деятельность.

Первую академическую работу я получил в небольшом колледже на севере штата Висконсин, где должен был преподавать анатомию и физиологию человека. Подобно Тейлор Свифт, переключившейся на поп-музыку, я как биолог переориентировался с вопросов естественного отбора и популяционной экологии на изучение лучших способов преподавания студентам того, как работают пищеварение, дыхание и эндокринная система. В отличие от известной певицы, моя начальная зарплата составляла 41 000 долларов в год, что было несколько унизительно, учитывая недавнее окончание десятилетней учебы в бакалавриате и аспирантуре. Оказывается, правду говорят, что в преподавание идут не ради денег.

В конце концов я оказался в маленьком колледже на западе Соединенных Штатов Америки. Я по-прежнему в большей степени преподаю анатомию и физиологию, но работа в небольшом кампусе позволяет мне охватить широкий спектр дисциплин. На протяжении многих лет я вел курсы, затрагивающие весь диапазон: от энтомологии до вскрытия человеческого тела. Когда люди спрашивают, что я за биолог, у меня нет точного ответа. Я биолог, способный распознавать жуков, но еще могу рассказать, как работают почки. У меня нет уверенности, каким биологом меня это делает. Думаю, это просто делает меня биологом – и точка.

Моя боль – ваша боль

На написание этой книги меня не вдохновили никакие невероятные обстоятельства. Я никогда не терял половину содержимого толстой кишки в схватке с медведем гризли, не находился при смерти от лихорадки Денге, пытаясь совершить первый спуск по неизведанной реке в Африке, не страдаю какими-либо необычными генетическими или аутоиммунными заболеваниями либо физиологическими аномалиями. У меня обычное тело среднего возраста, а значит, у меня такие же проблемы, как и у всех. Мне достались не особенно ровные зубы, я ломал колено, играя в баскетбол, и иногда у меня так болит спина, что трудно спать.

Я много лет не думал об этих недомоганиях, поскольку ни одно из них не доставляло мне чрезмерных неудобств. А еще я был занят изучением и преподаванием всех способов работы тела, когда оно функционирует «нормально». Анатомия и физиология человека – это сложный предмет, и требуется много времени, чтобы разобраться, как работает тело в типичных здоровых условиях. Есть несколько хороших учебников по анатомии и физиологии, но все они объемом более 1000 страниц. В первые годы своей карьеры я не задумывался о происхождении таких болезней и дефектов, как близорукость, вальгусная деформация большого пальца ноги или сахарный диабет беременных. Я был более озабочен разделением содержания этих 1000 с лишним страниц на два семестра курса таким образом, чтобы научить множество будущих медсестер и врачей, как обычно работают глаза, ноги и матка. Вопросами о таких проблемах, как удушье, разрывы менисков и боль при родах, я задался позже, когда заложил фундамент знаний о том, как работает наше тело.

Вопросы «как?»

Биологи и их ученики узнают о системах организма, задавая вопросы. Они могут задавать непосредственные вопросы, с помощью которых пытаются понять, как что-то работает. А также могут задавать глобальные вопросы, пытаясь ответить, почему структура, процесс или поведение такие, какие есть. Непосредственные вопросы занимают бо́льшую часть времени в курсе анатомии и физиологии. Как клапаны сердца контролируют кровоток? Как передняя крестообразная связка ограничивает движение колена? Как роговица преломляет свет? Наибольшая часть того, что мы знаем об анатомии и физиологии человека, проистекает из ответов на вопросы типа «как».

В этом есть смысл, поскольку при необходимости восстановить сердечный клапан, реконструировать коленный сустав или использовать лазер для улучшения зрения нужно знать, как работают эти структуры, чтобы исправить их.

Вопросы «как» могут иметь чрезвычайно сложные ответы. Преподавание и изучение анатомии и физиологии часто не выходит за пределы непосредственного уровня, поскольку на понимание подобных вопросов и ответов требуется достаточно много времени.

Например, чтобы научить только основам мышечного сокращения, необходимо некоторое количество чертежей, продолжительное обсуждение и не менее одного часа учебного времени на понимание процессов физиологии, происходящих за доли секунды в реальном времени. И заметьте, этому учат на младших курсах бакалавриата. Если студенты возвращаются к этому предмету в аспирантуре или в медицинском университете, то углубляются в более детальное изучение.

Вопросы «почему?»

Я потратил немало времени на изучение непосредственных механизмов анатомии и физиологии, но так и не избавился от привычки задавать глобальные вопросы, поскольку преподаю и другие дисциплины. Глобальные вопросы касаются эволюционных корней предмета обсуждения. Например, на моем занятии по поведению животных вместо того, чтобы учить тому, как дельфины выпрыгивают из воды (что включает в себя те же самые подробности о нервной проводимости и сокращении мышц, освещаемые в курсе анатомии и физиологии), я прошу своих студентов подумать о том, почему дельфины выпрыгивают из воды. Такие вопросы служат отличным упражнением в выработке гипотез и моделировании эксперимента. Дельфины выпрыгивают для того, чтобы избегать хищников? Или чтобы передавать друг другу сообщения? Может, потому что это более эффективный способ передвижения? Или они выпрыгивают, потому что это весело? Вопросы «почему» легко задавать, но, как известно, на них очень сложно отвечать. Одно дело – устроить мозговой штурм на тему, почему дельфины прыгают, но совершенно другое – смоделировать и провести эксперимент в попытке ответить на исследовательский вопрос. Доказательством сложности вопроса служит то, что ученым еще только предстоит прийти к однозначному ответу относительно прыжков дельфинов.

Другой пример для иллюстрации глобальных вопросов, который я использую в курсе по поведению животных, знакомит студентов с необычным туалетным этикетом ленивцев. Трехпалые ленивцы почти всю свою жизнь проводят под пологом леса на деревьях. Для них земля – это наиболее опасное место, поскольку на ней водятся голодные зубастые хищники, такие как ягуары и одичавшие собаки. Однако раз в неделю ленивцы отказываются от своих древесных привычек и слезают вниз, чтобы заняться некими личными делами. Они медленно спускаются на лесную подстилку, чтобы испражниться. (Не переживайте, если неправильно ответили на первый вопрос в начале, у вас будет много шансов реабилитироваться.)

На первый взгляд такое поведение обескураживает. Зачем рисковать, если есть опасность встречи с хищником? Почему бы просто не дать своему добру слететь с ветвей? На семинарах мои студенты вместе разрабатывают гипотезы и моделируют гипотетические эксперименты для их проверки. Целенаправленно ли ленивцы удобряют деревья? Это какой-то способ обозначить свою территорию? А может, это нетипичная манера привлечения партнера?

Лишь недавно особо наблюдательные ученые, проявив немалое терпение, разгадали эту загадку. Впервые они заметили, что в шерсти ленивцев растут водоросли, придающие этим животным зеленоватый оттенок. Водоросли помогают ленивцам сливаться с пологом леса, но история выходит за рамки органического камуфляжа. Ученые заметили, что их объекты изучения питаются своими, выращенными «в домашних условиях», водорослями и тем самым дополняют обычно бедный питательными веществами рацион. Следует признать, что поедание растущих в собственной шерсти водорослей уже странно, но это только цветочки – в шерсти каждого трехпалого ленивца обитает популяция моли. Она повышает содержание азота в мехе и тем самым способствует росту тех самых водорослей. Когда ленивцы совершают еженедельные походы к подножию деревьев, самки моли откладывают яйца в их свежий помет. Чистоплотные ленивцы прикрывают свои дела опавшими листьями, а гусеницы моли после вылупления из яиц питаются фекалиями этих животных, растут, становятся взрослыми особями и улетают на верхний ярус леса, чтобы колонизировать ленивцев, как это делали их родители¹.

Так почему трехпалые ленивцы спускаются с деревьев, чтобы испражняться? Эти млекопитающие рискуют жизнями, чтобы создать навозный питомник для моли, от которой они зависят как от удобрения для выращивания водорослей, которые они не только используют как маскировку, но и выедают из собственного меха, чтобы получить дополнительную дозу питания. Бум! Тайна разгадана. Наконец-то мы можем позволить ленивцам спокойно испражняться. Идем дальше.

Я надеюсь, что история о ленивце и моли показала, что глобальные вопросы рассматривать увлекательно. Они подталкивают исследователей в совершенно иные направления в сравнении с непосредственными вопросами. Ответы на глобальные вопросы также часто бывают совершенно неожиданными. Это ключевой момент, поскольку находящаяся в ваших руках книга целиком и полностью посвящена глобальным вопросам. Просто я сосредоточусь на материалах о сложной эволюции человеческого тела, а не на испражняющихся ленивцах.

Глубоко копая

Спустя годы размышлений над вопросами «почему» в контексте дельфинов, ленивцев и других нечеловекоподобных животных я начал задавать себе вопросы «почему» об анатомии человека. Почему люди склонны к удушью? Почему бесплодие является такой распространенной проблемой для супружеских пар? Почему у женщин происходит менструация? Первый такой вопрос «почему» возник у меня однажды, когда в курсе анатомии и физиологии мы обсуждали зубы. Я попросил всех студентов поднять руку, а затем, если они носили брекеты, опустить ее. Значительная часть класса опустила руки. Следом я попросил оставшихся студентов опустить руки, если им удаляли зубы мудрости. Теперь лишь руки нескольких студентов оставались поднятыми. Наконец, я попросил опустить руки тех, у кого кривые зубы. Если первоначально было более 70 поднятых рук, то теперь осталось всего две. Из 70 студентов только у двоих зубы правильно располагались во рту естественным образом.

Я не мог перестать думать обо всех этих брекетах, удаленных зубах мудрости и кривых улыбках. Почему зубы человека так плохо подходят к челюстям? Вскоре на ум пришло намного больше вопросов: о несовершенстве глаз, горла, коленей, ступней, спины и многого другого. Почему пищевод и трахея расположены рядом друг с другом, что может привести к удушью? Почему так много людей получают травму менисков и крестообразных связок? Почему у женщин грудное вскармливание обычно так болезненно? Как только вы начнете задавать вопросы «почему», они могут вырваться из-под контроля, как у ребенка-почемучки.

Мне нужны были ответы. Я начал читать все, что мог найти, об анатомических дефектах и эволюции человеческого тела. Перелопатив сотни статей об исследованиях, опубликованных в огромном количестве журналов, я понял, что ответы зачастую так же непредсказуемы, как и обнаруженные в истории о ленивце и моли. Чтобы ответить на вопросы о человеческих телах, я прочитал об осклизлой миксине, пенисах горилл и беге шимпанзе на беговой дорожке. Ответы выходят за рамки анатомии и касаются поведения. Также я узнал о происхождении прямохождения, бега и охоты у древних людей и о том, как долго может пролежать туша кабана, прежде чем испортится. Внимание, спойлер: не очень долго.

Давайте примемся за дело. Все эти вопросы не ответят сами на себя, и я полагаю, что вам так же, как и мне, любопытны анатомические недостатки человеческого тела – вашего тела. Так что наденьте очки, подложите подушку под спину и устраивайтесь поудобнее. Почему человеческое тело столь уникально в своей склонности к недомоганиям и болям? Как эволюция настолько сбила нас с пути? Переверните страницу, и мы посмотрим, сумеем ли мы с вами найти ответы.

Часть I
Всё в вашей голове

1
Рагу из мастодонта

Какое рекордное количество зубов было удалено изо рта человека?

а. 24

б. 48

в. 232

г. 584

У меня было ощущение, словно я вернулся в среднюю школу. Я исчерпал все отговорки, отложил в сторону гордость и поставил брекеты, даже почти выровняв свои кривые зубы. Я прошел этап неуклюжего подросткового возраста с жемчужно-белыми зубами, выстроившимися красивыми рядами. Но во время учебы в колледже прорезались все мои зубы мудрости и немного подвинули ровные ряды. Я блаженно игнорировал эту проблему в течение нескольких десятилетий, но в конце концов дошел до того, что больше не мог откусить кусочек салата своими кривыми резцами. Мне не хотелось жевать одну зелень всю оставшуюся жизнь, поэтому я стиснул зубы и записался на прием к ортодонту.

Существуют целые медицинские дисциплины, основанные на той анатомической предпосылке, что наши зубы, предоставленные сами себе, в конце концов станут похожими на перекошенный частокол с искривленными и перекрывающими друг друга штакетинами. В каждом учебнике по анатомии на планете есть иллюстрация типичного человеческого рта, и в нем ровно 32 идеально прямых зуба. Однако в реальном мире огромное множество взрослых людей не соответствуют подобной картине стоматологического совершенства. Большинство нуждаются либо в брекетах, либо в удалении зубов мудрости, либо просто мирятся с кривыми зубами.

После нескольких лет преподавания анатомии бакалаврам меня по-настоящему начало беспокоить то, что я не могу объяснить им, почему зубы не помещаются у нас во рту. Студенты изучают основы анатомии зубов, осознают наличие несоответствия зубов с челюстями, а дальше мы переходим к рассмотрению следующей особенности пищеварительной системы. Это не давало мне спать по ночам. Почему зубы не помещаются во рту? Установка брекетов и удаление зубов мудрости – настолько распространенные явления, что мы постоянно задаемся этими вопросами. Что, если бы почти каждому в подростковом возрасте приходилось ампутировать мизинец на ноге для исправления походки? А если бы удаление мочки уха было обычной необходимой с медицинской точки зрения процедурой? Если бы инопланетяне прилетели и увидели, как мы удаляем собственные зубы, это показалось бы им столь же странным, как и приведенные здесь примеры.

Мне не нравится лишаться сна, поэтому я начал читать об этой проблеме. Много читать. Оказалось, что вопрос «почему наши зубы не вмещаются?» очень прост и имеет интригующий, многогранный ответ.

Что появилось раньше, челюсти или зубы?

Каждый слышал старинное выражение: «Ты то, что ты ешь». Во многих отношениях более точным высказыванием является фраза: «Ты то, что ты съел». В этой версии популярного афоризма не говорится о жареном цыпленке со вчерашнего ужина или о сегодняшних утренних тостах и кофе. Это, скорее, отсылка к нашим далеким предкам, которые выживали миллионы лет назад в африканской саванне и питались клубнями, луковицами и корнями. А также к нашим более поздним предкам, которые охотились на крупных животных, притаскивали их на свои первобытные стоянки и делили у костра.

В человеческом теле версия «Ты то, что ты съел» нигде так не верна, как в форме и структуре челюсти и зубов. Несмотря на то, что виды и обилие пищи, которые составляют наш рацион, в прошлом быстро менялись, трансформация таких прочных структур, как коренные зубы и нижние челюсти, – это очень медленный процесс. Зубы и кости, из которых состоит челюсть, могут видоизменяться со временем, но они не способны делать это настолько быстро, чтобы поспевать за такой движущейся мишенью, как человеческая диета. В результате на протяжении всей истории человеческому рту приходилось выполнять работу, для которой он не особенно хорошо подходил.

Эту дискуссию следует начать с фундаментального вопроса: что появилось первым, челюсти или зубы? Ответ здесь менее очевиден, чем в случае с вопросом «курица или яйцо», который все любят задавать². Самое запутанное в вопросе «челюсти или зубы» – то, что на протяжении всей истории эволюции животных твердые образования, называемые одонтодами, оказывались во многих иных местах, кроме рта³ ⁴. Одонтоды настолько тверды, что их называют зубоподобными структурами. Несколько непривычно думать о зубах, расположенных вне рта, но мы живем в мире, где у сверчков уши на ножках, а у кенгуру три влагалища, так что в действительности это не так уж и странно. Одонтоды без проблем окаменевают (будучи, как вы знаете, очень твердыми), и поэтому имеются полные сведения об их эволюции начиная с самых ранних позвоночных. Если коротко, оказывается, что зубы (или, по меньшей мере, зубоподобные структуры) существовали задолго до того, как появились челюсти. Просто они не все были так хорошо организованы в ротовой полости, как это обычно предполагают.

Одонтоды представляли собой либо плоские структуры, называемые кожными зубчиками (или плакоидными чешуйками), которые укрепляли кожу древних рыб, либо глоточные зубы в горле примитивных обитателей океана. Такие чешуйки сохранились до наших дней и встречаются в виде чешуи у хрящевых рыб, включая акул и скатов. Не нужно далеко ходить за доказательствами наличия глоточных зубов у современных живых организмов. Собственно говоря, глоточные зубы присутствуют в миллионах домов по всему миру – повсеместно распространенная аквариумная золотая рыбка является хорошим примером современного организма с зубами в глотке.

Реальная дискуссия здесь заключается в том, от какого набора примитивных зубов (кожных или глоточных) произошли зубы в ротовой полости. В одном углу скалят свои зубы сторонники гипотезы «снаружи – внутрь». Как подсказывает название, эта группа ученых аргументирует, что плакоидные чешуйки, или кожные зубы, со временем мигрировали в область вокруг ротовой полости и внутрь нее. А сторонники гипотезы «изнутри – наружу», наоборот, утверждают, что зубы возникли в полости глотки и в конце концов мигрировали в полость рта.

Вне зависимости от того, возникли они в коже или в глотке, зубы в конце концов оказались во рту. Бесчелюстные рыбы с зубами полости рта, называемые агнатанами, широко представлены в палеонтологической летописи. Вымершие ныне угреобразные конодонты плавали в океанских водах начиная примерно с зари палеозойской эры (542 миллиона лет назад). Они прошли долгий путь к успеху, прежде чем столкнулись с проблемами спустя несколько сотен миллионов лет.

Быть бесчелюстной рыбой с зубами весьма приятно в мире, населенном исключительно другими бесчелюстными рыбами, трилобитами и мягкими морскими червями. Это даже приемлемо в мире, где у рыб есть челюсти, но нет зубов в ротовой полости⁵. Однако отнюдь не приятно существовать в мире, наполненном акулами. Когда наступил девонский период палеозойской эры (или эпоха рыб, которая была около 400 миллионов лет назад), жизнь бесчелюстных рыб стала все сильнее походить на борьбу за выживание. Большинство из них не пережили девонское массовое вымирание. До наших дней дожили около 120 видов упрямых и стойких бесчелюстных миксин и миног.

Это была непростая эволюционная ситуация для такого ничем не выдающегося переходного организма, как миксина. Появление более причудливых, пронырливых и в целом более высокоразвитых форм жизни обычно означает конец переходных видов. Миксине же удалось переломить эту тенденцию. Увидев одну из них вблизи, можно понять, почему они преодолели эволюционный вызов. Миксины – одни из самых гадких, скользких и наименее привлекательных животных, когда-либо плававших в океане. Несмотря на отсутствие челюстей, они смогли выжить именно потому, что крайне неаппетитны.

По несчастному стечению обстоятельств миксина оказалась недостаточно отталкивающей для людей с ненасытной тягой ко всему экзотическому. В некоторых культурах этот вид считается деликатесом, а также используется в производстве изделий из кожи. Видимо, где-то есть люди, которые не могут жить без ботинок из кожи этого бесчелюстного. В результате многие виды миксин сейчас находятся под угрозой исчезновения из-за чрезмерного морского промысла⁶.

Как бы мне ни хотелось думать об ученых, сражающихся за истинность гипотез «снаружи – внутрь» или «изнутри – наружу» на неофициальных приемах и конференциях, посвященных эволюции зубочелюстной системы позвоночных, важнее понять, что челюсти и зубы имеют независимое эволюционное происхождение. Осознание эволюционной независимости челюстей и зубов имеет решающее значение для ответа на вопрос «почему наши зубы нам не подходят?». Когда одна из структур претерпела заметное изменение (например, челюсть стала меньше), зубы не последовали этому примеру автоматически. Мутация гена, контролирующего размер челюсти, не может чудесным образом вызвать мутацию гена, контролирующего размер зубов. Если бы клетки могли точно связывать мутации вместе подобным образом, мы бы все имели идеальные зубы, и ортодонтам пришлось бы подыскивать себе новую работу.

От зубов рыб к зубам рептилий и до зубов млекопитающих

Теперь, когда мы заложили фундамент знаний о происхождении челюсти и зубов, пришла пора вылезти из воды на поверхность. В любом случае конечная цель первой главы в том, чтобы понять, почему столь многим из нас уже в средней школе понадобились брекеты, а обучение в школе определенно проходило на суше.

Примерно в то время, когда океан стал наполняться зубастыми и челюстноротыми тварями, некоторые его инициативные обитатели предприняли попытку жить на суше. Разумеется, это происходило на протяжении несчитаного числа поколений, и мы никогда не узнаем, сделали ли они это для того, чтобы не стать приманкой для акул, или чтобы найти лучшие возможности для добычи пищи. А может, по причинам, о которых мы даже не подозреваем. Как бы то ни было, некоторые животные, проводившие бо́льшую часть своего существования на мелководье, периодически начали выходить на берег. Этот переход был хорошо описан в последние годы благодаря открытию невероятных переходных окаменелостей, таких как доисторическая рыба тиктаалик⁷.

Тиктаалик жил к северу от того, что мы сейчас называем полярным кругом, и у него были уникальные для рыбы особенности скелета, такие как шея и плоская голова. Он мог поддерживать свой вес на плавниках и отталкиваться от дна мелководья, где обитал. Тиктаалик фактически был мостом между рыбами и амфибиями, проявляя черты, свойственные как тем, так и другим.

Эта существо выползло около 375 миллионов лет назад и просуществовало примерно 150 миллионов лет до тех пор, пока на Земле в триасовом периоде не появились первые млекопитающие. Разумеется, за эти 150 миллионов лет с наземными позвоночными произошли некоторые существенные изменения. Кожа амфибий затвердела, позволяя лучше сохранять воду, и позвоночные начали проводить все больше и больше времени вдали от воды. Конечности стали более приспособленными для передвижения по суше, а сами рептилии приобрели скорость и навыки хищников. Благодаря таким близким нам анатомическим особенностям, как соски и волосы, некоторые избранные животные организмы миновали стадию рептилий и попали на зарю эры млекопитающих. Большинство ранних млекопитающих не были самой впечатляющей группой: представьте себе мелких, похожих на белок животных, проносящихся между ног намного более крупных динозавров, и вы поймете, о чем речь.

В те времена произошли значительные изменения, затронувшие челюсти и зубы. По мере того как рептилии разошлись по всей планете, их зубы и челюсти менялись в зависимости от населяемой среды обитания. Некоторые виды, например черепахи, полностью освободились от зубов и приспособились к питанию с помощью прочного, как гвоздь, клюва. У многих, как у большинства ящериц, зубы оказались прикрепленными к внутренней стороне челюсти, в отличие от зубов, расположившихся в альвеолах, как у некоторых других рептилий (например крокодилов) и млекопитающих.

Помимо способа прикрепления возникли и другие различия между зубами млекопитающих и более ранними зубами рыб и рептилий. Наиболее очевидным было значительное сокращение общего числа зубов от рыб к земноводным, затем к рептилиям и далее – к млекопитающим. У среднестатистической рептилии может быть от 200 до 300 зубов, тогда как у млекопитающих редко бывает больше 50⁸. Иногда у человека вырастает значительно больше зубов, чем стандартные 32. Помните вопрос в начале главы? В нем спрашивалось о рекордном количестве зубов, вырванных изо рта. Я бы не стал осуждать вас за ответ «24», поскольку у взрослых должно быть максимум 32 зуба. Чрезвычайный случай произошел в 2014 году, когда подростку из Индии удалили 232 зуба, оставив ему 28 – типичное число зубов взрослого человека, у которого были удалены зубы мудрости.

Владельцы хладнокровных питомцев также могут заметить, что, в отличие от млекопитающих, рыбы и рептилии продолжают менять зубы до конца своей жизни. Млекопитающие теряют молочные зубы относительно рано, а затем вынуждены нести ответственность за сохранность второго набора зубов до конца своей жизни. С возрастом это становится для них серьезной проблемой – отсутствие достаточного числа здоровых и крепких зубов может привести млекопитающее к гибели. Проблема не является пустяковой и для человека. Жители США в возрасте от 20 до 30 лет имеют в среднем 26,9 зуба, но для людей возраста от 50 до 64 лет это число падает до 22,3⁹. Поддержание достаточного количества здоровых зубов имеет решающее значение: одно исследование показало, что риск смерти у пожилых людей, у которых менее 20 зубов, выше на 30 %, чем у тех, кто имеет во рту набор побольше¹⁰.

Другое существенное различие, которое можно заметить, глядя одновременно в глотку ящерицы и домашней кошки, – это большее разнообразие типов зубов у кошки, тогда как у ящерицы все зубы выглядят одинаково.

Гетеродонтный зубной ряд, то есть наличие зубов разных типов, является отличительной чертой млекопитающих – он позволяет им поедать пищу, не имеющую аналогов в своем разнообразии. Такой зубной аппарат вторично развился у нескольких других групп – крокодилов или некоторых типов змей с узкоспециализированными клыками. Гетеродонтные зубы позволяют нам одним укусом оторвать кусок мяса от куриной ножки, затем похрустеть морковкой и наконец медленно смаковать кусочек карамели на десерт. Такая универсальность в питании позволила млекопитающим завоевать все уголки земного шара, потому что, куда бы мы ни пошли, мы всегда можем найти что-нибудь поесть.

Зубы приматов

А затем, примерно 66 миллионов лет назад, прилетел гигантский астероид. Когда я говорю «гигантский», я имею в виду громадину почти 10 километров в диаметре. Ударившийся о Землю 10-километровый космический камень не оказал положительного влияния на качество атмосферы. Событие массового вымирания, произошедшее в это время, известно как граница K – Pg, или как событие вымирания K – Pg (для определения границы между меловым и палеогеновым периодами)¹¹. Многочисленные свидетельства указывают на то, что причиной великого бедствия стал гигантский астероид, который врезался в полуостров Юкатан, находившийся на территории современной Мексики.

Результатом стало вымирание 70–80 % обитавших на Земле живых организмов. Хотя для большинства животных это несомненно стало негативным событием, для млекопитающих, ведших в тот период исключительно ночной образ жизни, последствия необязательно были ужасными. Так как большинство надоедливых динозавров сошли со сцены, оставшиеся млекопитающие смогли наконец выходить порезвиться в течение дня и начали активно размножаться.

1.Pauli, Jonathan N., et al. “A Syndrome of Mutualism Reinforces the Lifestyle of a Sloth.” Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 281, no. 1778 (2014): 20133006. doi:10.1098/rspb.2013.3006

2.Касательно вопроса о том, что появилось раньше, курица или яйцо, все данные указывают на существование яиц задолго до того, как появились куры. Птицы – это всего лишь летающие рептилии. На протяжении многих миллионов лет существовали откладывавшие яйца рептилии, которые не являлись птицами, прежде чем появилось что-то вроде причудливой пернатой курицы.

3.Fraser, Gareth J., et al. “The Odontode Explosion: The Origin of Tooth‐Like Structures in Vertebrates.” BioEssays 32, no. 9 (2010): 808–817.

4.Johanson, Zerina, et al. “Origin and Evolution of Gnathostome Dentitions: A Question of Teeth and Pharyngeal Denticles in Placoderms.” Biological Reviews 80, no. 2 (2005): 303–345.

5.Zhu, Min, et al. “A Silurian Maxillate Placoderm Illuminates Jaw Evolution.” Science 354, no. 6310 (2016): 334–336.

6.Knapp, Landon, et al. “Conservation Status of the World’s Hagfish Species and the Loss of Phylogenetic Diversity and Ecosystem Function.” Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems 21, no. 5 (2011): 401–411.

7.Подробное описание тиктаалика и событий, связанных с его открытием, можно найти в книге Shubin, Neil, Your Inner Fish. New York: Vintage Books, 2009. [Нил Шубин: Внутренняя рыба. М., Астрель: Корпус, 2012.]

8.Виргинский опоссум возглавляет список животных Северной Америки с 50 зубами. Также это единственное североамериканское сумчатое животное, встречающееся к северу от Мексики.

9.Данные о потере зубов доступны в Интернете на странице, посвященной исследованиям Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований (National Institute of Dental and Craniofacial Research), находящегося под более широким покровительством Национальных институтов здравоохранения (National Institutes of Health; NIH).

10.Paganini-Hill, Annlia, et al. “Dental Health Behaviors, Dentition, and Mortality in the Elderly: The Leisure World Cohort Study.” Journal of Aging Research (2011): 2011156061. doi:10.4061/2011/256601

11.Возможно, вы слышали об этом событии как о границе K – T. Термин K – Pg заменил собой K – T, поскольку геологи отказались от использования третичного периода в качестве формального различия. Буква K используется вместо C, чтобы избежать путаницы с кембрийским или каменноугольным периодами, которые иногда обозначаются буквой C. Буква K была выбрана, потому что породы мелового периода часто содержат в своем составе мел, а греческие и немецкие слова, обозначающие мел, начинаются с буквы K (κιμωλία и krete соответственно).