Дышу — следовательно, слышу
Двоякодышащие рыбы. Фото: M. Spencer Green / AP 

Двоякодышащие рыбы. Фото: M. Spencer Green / AP 

Первые жители суши могли слышать лишь благодаря легким

Чтобы слышать на воздухе, необходим развитый и специализированный слуховой аппарат, которого у первых вышедших на сушу позвоночных еще не было. Но глухими они не были — слуху помогали легкие.

Рыбы немы, но не глухи: чтобы слышать в воде, им достаточно лишь внутреннего уха. Плотность тканей живого организма почти не отличается от плотности воды, и акустические колебания свободно достигают его, не требуя ни наружного уха, ни среднего, которые имеется лишь у некоторых наземных животных.

Сложный акустический аппарат, у млекопитающих включающий барабанную перепонку и мельчайшие косточки молоточка, стремечка и наковальни, а также слуховой канал и ушную раковину, развивался у них медленно. Осваивать сушу позвоночные начали около 375 млн лет назад, а первая достаточно полноценная слуховая система появилась лишь 100 млн лет спустя, по мере адаптации к жизни в совершенно новых условиях. Потребовался длинный путь эволюционных изменений, в результате которых появилась эластичная мембрана, способная колебаться под действием воздуха и передавать эти колебания во внутренние, заполненные жидкостью части слухового аппарата.

Казалось бы, выйдя из воды, первые позвоночные суши должны были миллионы лет страдать полной глухотой: колебания воздуха по большей части будут отражаться от более плотного тела обратно. Такое происходит с рыбами — если вытащить их из воды, они фактически глохнут. Однако как обстояло дело у выходивших на сушу предков?

В ту палеозойскую эру содержание кислорода в морской воде стало снижаться, зато в воздухе он, наоборот, накапливался, достигнув примерно 10% от современного и продолжая расти. Это открыло совершенно новые эволюционные возможности, и у некоторых рыб начали развиваться легкие, позволявшие компенсировать нехватку кислорода. Их современными аналогами можно назвать двоякодышащих рыб — таких, как африканский протоптер Protopterus annectens.

Способные к плаванию, протоптеры не брезгуют и ползанием по дну, опираясь на сильные плавники. Имея жабры, для получения кислорода они все-таки больше полагаются на легкие, время от времени всплывая, чтобы сделать глоток воздуха. Более того, с увеличением размеров тела роль легких растет все сильнее — крупным протоптерам они поставляют более 90% необходимого кислорода. Наполненные газом легкие должны оказывать влияние и на акустические способности рыбы, несмотря на отсутствие прямой связи между ними и внутренним ухом.

Рассуждая таким образом, группа ученых из Дании и Австралии выдвинула две гипотезы: что (1) легкие позволяют двоякодышащим рыбам чувствовать колебания давления воды, и (2) они же помогают им ощущать звуковые колебания на воздухе. Однако для проверки этих идей необходимо доказать, что газ в легких колеблется с частотой, которую способны воспринимать акустические центры мозга.

Авторы сконструировали специальную узкую емкость, к одной из сторон которой подвели динамик громкоговорителя, а внутрь поместили протоптера Protopterus annectens. Транслируя звуки разной частоты, ученые регистрировали колебания воздуха в легких рыбы, а также активность нейронов ствола ее мозга и слухового нерва. Им удалось подтвердить, что колебания жидкости «передаются» газу в легких — и действительно вызывают ответ со стороны нервной системы протоптера. Не была она полностью глухой и на воздухе — несмотря на отсутствие такой ключевой детали, как барабанная перепонка.

Получается, что первые наземные животные, еще не имевшие полноценных адаптаций слухового аппарата к работе на воздухе, не были совершенно глухими. Они могли воспринимать звук посредством различных полостей тела, заполненных газом, — прежде всего, легких — и, конечно, за счет колебаний костей черепа. Впрочем, такой слух остается лишь ограниченным, и отбор интенсивно работал на развитие все более совершенной и чувствительной акустической системы.

Дело о трех пачках масла Далее в рубрике Дело о трех пачках маслаВ Санкт-Петербурге возбудили уголовное дело по факту смерти 81-летней блокадницы, которую продавцы магазина «Магнит» обвинили в краже трех пачек масла Читайте в рубрике «Наука и технологии» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

08 февраля 2015, 16:33
Интересный материал спасибо! Хотел бы указать на ошибку в тексте: "не требуя ни наружного уха, ни среднего, которые имеется лишь у некоторых наземных животных.". Либо речь идет о среднем ухе, которое имеется... либо об обоих вариантах ушей, которые имеются - непонятно.
11 февраля 2015, 00:43
А не судьба выделить требуемый текст и нажать Ctrl+Enter, вместо того чтобы каждый раз писать об этом?
Эволюционируйте, Забар! улыбка вон, рыбы - и те эволюционируют! улыбка
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Не пропустите лучшие материалы!
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»