Многообразие животных распадается на ряд типов — самые крупные единицы, которыми мы оперируем внутри царства. Проблема, которая больше всего интересует зоологов, — процесс создания типов и эволюционные взаимоотношения между ними. Вне зависимости от вопросов или рода деятельности мы работаем с позиции эволюционной парадигмы, потому что старое понятие в систематике — лестница существ — развалилось. Мы смотрим на эволюционное дерево, видим его ветки, но его ствол ученые реконструируют. Для этого используются классические методы сравнительной анатомии, морфологии и эмбриологии. Все это активно развивающаяся область науки — эволюционная биология развития (англ. evo-devo). Эта область работает с закономерностями индивидуального развития животных и эволюцией этого развития, опираясь на современные достижения молекулярной биологии и генной регуляции развития. Также используется палеонтологический метод, благодаря которому в последние десятилетия открыли местонахождения ископаемых животных, позволяющие искать переходные или предковые формы.

Рекомендуем по этой теме:
17671
Главы | Эволюция

К знакомым направлениям сейчас добавилась молекулярная филогенетика — метод сравнения последовательностей нуклеотидов в ДНК. Постепенное накопление мутаций позволяет судить о дистанции между разными группами животных: чем больше изменений мы видим между геномами двух животных, тем дальше друг от друга на эволюционном дереве они располагаются. Молекулярный подход в реконструкции эволюционных отношений и в биологии развития привнес изменения в наше понимание эволюционных отношений. Зоологи весь XX век считали, что эволюция животных шла в сторону повышения уровня организации. Есть животные, которые устроены примитивно. Например, губки, у которых плохо развиты ткани. Далее следовали животные двухслойные, у которых всего две ткани и два слоя клеток: кораллы, медузы, пресноводные гидры. Дальше идут трехслойные животные — без полости тела, свободноживущие. Затем в этой системе шли животные с полостью тела, обладающие пространством между внутренними органами и стенкой тела: круглые черви, коловратки. Далее выделяли животных с вторичной полостью тела: кольчатые черви, моллюски, иглокожие и хордовые, куда входят позвоночные и человек. Все это надтиповые категории, которые крупнее типа.

Среди животных с вторичной полостью тела существовала категория членистых животных — существа с сегментированным телом, у которых от переднего конца к заднему идет ряд повторяющихся фрагментов. Такое строение имеют дождевые черви, но представителей этого типа кольчатых червей немало. Такое же сегментированное строение имеют членистоногие — животные, покрытые снаружи твердым скелетом, имеющие парные суставчатые конечности, — например, ракообразные, насекомые и паукообразные. Сегментированность строения выступает для этих животных определяющим фактором. Предками членистоногих были животные, похожие на современных кольчатых червей. Затем эти предки приобрели наружный твердый скелет, а из маленьких выростов — параподий, возникли парные членистые конечности членистоногих. Эволюционная связь предков и парных членистоногих не вызывает сомнений из-за одинаковой архитектуры нервной системы. У таких животных в каждом сегменте есть собственный нервный узел, и эти узлы объединяются в цепочку нервных узлов на брюшной стороне, поэтому это называют брюшной нервной цепочкой.

Новость, которая в современной зоологии появилась недавно, — распад этой группы. Это произошло после сравнения генома кольчатых червей с геномами моллюсков или плоских червей. При этом кольчатые черви и моллюски — животные с вторичной полостью тела. Плоские черви и немертины — животные паренхиматозные, без полости тела. Круглые черви — животные с первичной полостью тела. Оказалось, что эта структура, которая раньше выстраивалась, развалилась полностью, поэтому образовались новые группы. Членистоногие вместе с круглыми червями и некоторыми другими попадают в группу линяющих животных. Авторы новых систем, предлагая решение по объединению животных в группы, дают им выразительное название. Выбирают ведущий признак и по этому признаку называют группу. Название «линяющие» (Ecdysozoa, от слова ecdysis) — линька, сбрасывание покровов. Животные с гладким и несегментированным телом без конечностей — круглые черви. При этом линяют периодически животные из обеих групп. Нервная система стала более важным признаком, чем сегментированное тело. Круглые черви не обладают никакой брюшной нервной цепочкой. Некоторые группы остались без изменений. Например, группа вторичноротых: хордовые, полухордовые и иглокожие. На нашем эволюционном дереве существуют стабильные узлы и ветви, есть группы, которые подверглись пересмотру.

Рекомендуем по этой теме:
615
Эволюция бактериальных геномов

Если спускаться на уровень ниже, то в пределах каждого типа животных приходится выяснять эволюционные отношения отдельных групп и строить или перестраивать систему, исходя из этих представлений. Членистоногие представляли большой интерес благодаря разнообразию животных в этой группе. Если мы оценим известное число видов членистоногих в 1,5 миллиона, то они составят три четверти всего разнообразия животных. Это количество не учитывает виды, которые еще не открыты. В каком-то смысле мы живем на планете членистоногих, хотя считаем ее планетой человека. Членистоногие освоили все среды обитания на планете Земля: в воде, почве, на суше, в телах других живых организмов, на поверхности других живых организмов. Их эволюционный успех объясняется сегментированным телом, которое состоит из повторяющихся блоков. Каждый сегмент снабжен парой конечностей, которые можно видоизменять для выполнения разных функций: собирать и измельчать пищу, передвигаться, копать укрытие, хватать партнера при спаривании, дышать. Эта модульная конструкция, где структуру блоков можно варьировать и получать огромное функциональное разнообразие, она ответственна за эволюционный успех. Варьирование достигается за счет генной регуляции. Гены, которые ответственны за это, можно экспериментально изучить. 

Существовали классы, которые мы учили в школе: насекомые, ракообразные, паукообразные. В реальности сейчас можно ограничиться членистоногими. Когда я училась в школе, мне рассказывали о подтипе трахейнодышащих — это животные, которые вышли на сушу и приспособились к дыханию кислородом из атмосферы: насекомые, паукообразные, многоножки. Для дыхания у этих животных есть органы в виде тонких трубок — трахеи. Ракообразные — жабродышащие: они живут в воде и дышат жабрами. Жабры — часть конечностей или видоизмененные конечности. В названиях «трахейнодышащие», «жабродышащие» мы видим внимание к функции. Если надо выполнять сходные функции, то органы могут возникнуть независимо, и это сходство случайно. Оно может не объясняться общим происхождением, поэтому группа трахейнодышащих сейчас распалась.

Рекомендуем по этой теме:
16163
Морские пауки

Паукообразные принадлежат к подтипу хелицеровые, которые считаются примитивной группой членистоногих. Среди хелицеровых есть животные, обитающие в воде. Это два класса: морские пауки (Pycnogonida) и мечехвосты. Насекомые, многоножки и ракообразные сейчас образуют другой подтип — челюстные (Mandibulata). Когда выделяли группировки хелицеровых и челюстных, обращали внимание на сегменты тела, конечности и специализированные конечности каждого сегмента. У хелицеровых на переднем конце выделяется отдел просома с характерным набором конечностей: хелицеры, педипальпы и четыре пары ног. У челюстных набор другой: у них выделяется головогрудной отдел с усиками (антеннами) — первые чувствительные конечности, дальше идут челюсти, потом максиллы и ноги. Набор конечностей у разных групп членистоногих разный. Его можно удобно сравнивать. Это классическая сравнительная анатомия. Молекулярная филогенетика добавила к этому неожиданные открытия. Оказалось, что насекомые — это потомки ракообразных. Если мы будем пользоваться строгими современными методологическими принципами, насекомых необходимо будет включить внутрь группы ракообразных, как раков, которые вышли на сушу и научились летать.