«Летучие мыши: Происхождение, места обитания, тайны образа жизни»

Рукокрылые — ночные существа со смешными мордочками, ведущие скрытный образ жизни. Встретить этих зверьков можно где угодно на Земле, кроме Антарктиды. Они живут бок о бок с человеком, который привык относиться к ним брезгливо и даже бояться их. Летучие мыши, как правило, не представляют опасности для человека, но осторожность не помешает — они могут быть источником новых вирусов. Во втором издании книги «Летучие мыши: Происхождение, места обитания, тайны образа жизни» (издательство «Фитон XXI») зоолог Сергей Крускоп рассказывает о положении рукокрылых в царстве животных и демонстрирует их впечатляющее разнообразие. Оргкомитет премии «Просветитель» включил эту книгу в «длинный список» из 25 книг, среди которых будут выбраны финалисты и лауреаты премии. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, в котором рассказывается о происхождении рукокрылых и о том, кем были их предки.

Летучие обезьяны или крылатые хищники?

Отец современной биологической систематики Карл Линней в 1758 году в своей знаменитой «Системе природы» отнес известных ему рукокрылых к отряду приматов — наряду с обезьянами и человеком. Формальным признаком такого объединения было строение зубов, показавшееся Линнею чем-то сходным, а также наличие у самок сосков на груди. И хотя вскоре для рукокрылых был обозначен отдельный отряд — Chiroptera, вплоть до конца прошлого столетия их, следуя линнеевской традиции, сближали с приматами. В прошлом веке было даже предложение сменить название «летучие мыши», пришедшее в русский язык как калька с немецкого «fledermaus», на «летучие обезьяны».

В сводках и учебниках 1990-х годов любопытствующий читатель найдет надотряд Archonta, объединяющий отряды приматов, тупай, шерстокрылов и рукокрылых. Причем ближайшими родственниками рукокрылых полагали именно шерстокрылов. Эти азиатские древесные звери — лучшие планеристы среди всех млекопитающих, развившие, по сути, все те же отделы летательной перепонки, которые есть и у летучих мышей. Вот только пальцы у них не удлинены, поэтому шерстокрыл может, подобно белкам-летягам, лишь скользить по воздуху от одного высокого дерева к другому.

От традиции, намеченной Линнеем, научный мир отклонился под давлением аргументов со стороны молекулярной генетики.

Известно, что наш организм строится по «инструкции», заложенной в молекулах ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Гены (фрагменты ДНК, отвечающие за синтез того или иного белка) каждый получает от своих родителей, а те — от своих родителей и так почти до бесконечности, до самой первой последовательности ДНК. Во время происходящих с ДНК процессов гены претерпевают мутации — различные по степени и характеру случайные изменения в последовательности нуклеотидов. Значительная часть таких мутаций — вредные, то есть организм, ставший их носителем, либо не жизнеспособен, либо в чем-то ущербен по сравнению с соплеменниками. Некоторая доля мутаций нейтральна: вырожденность генетического кода или множественность одинаковых генов в одном геноме (совокупности всех генов одного организма) приводит к тому, что мутации не вызывают сбоя в нормальной работе наследственного аппарата. Плюс к этому, в нашем геноме есть участки ДНК, не имеющие никакой известной на настоящий момент функции, — в таких мутации, разумеется, могут возникать и накапливаться почти беспрепятственно.

Есть способы вычислить для отдельно взятого гена предельное число мутаций, которые могут в нем накопиться, не нарушая его работы, а также среднюю скорость их накопления. Эти данные, в свою очередь, позволяют вычислить степень родства между разными организмами и примерное время, в которое эволюционные пути этих организмов окончательно разошлись. Все эти вычисления, разумеется, относительны. Невозможно на одних и тех же генах вычислить степень родства между, скажем, двумя видами мышей и между этими мышами и утконосом. Скорость накопления мутаций тоже различается и в разных генах, и в разных группах организмов, поэтому для калибровки так называемых молекулярных часов необходимы хорошо датированные палеонтологические находки.

Молекулярные данные, которых в ходе исследований последних лет становится все больше и больше, довольно однозначно показывают, что рукокрылые — не родственники приматов и шерстокрылов, а принадлежат к группе так называемых лавразиотериев, то есть «зверей из Лавразии». Предполагается, что начальные этапы эволюции этой группы, объединяющей помимо рукокрылых еще насекомоядных (не всех!), хищных, парнокопытных, непарнокопытных и китообразных, происходили на сверхконтиненте Лавразия, некогда объединявшем всю сушу Северного полушария. Впрочем, положение рукокрылых внутри лавразиотериев остается спорным: одни полагают, что они — «сами по себе», и происходят от общих предков всех лавразиотериев, кроме насекомоядных. Другие сближают их с хищниками, третьи — с группой, объединяющей хищных и непарнокопытных. Для этого объединения даже предложено название, призванное подчеркнуть существование триады: «пегассофера», где «фера» — «хищники», а пегас, как крылатый конь, обозначает родство рукокрылых и непарнокопытных. Однако, как уже было сказано выше, есть пределы, в которых накапливающиеся мутации дают представление о степени родства или сходства. В 2010 году европейские исследователи Хеллстром и Дженк опубликовали статью, в которой наглядно показали, что, хотя рукокрылые и принадлежат к одной эволюционной ветви с хищными и копытными, на современном уровне знаний мы не в состоянии точно установить родственные связи внутри этой группы.

А что же палеонтология? Современные копытные, хищные и рукокрылые столь различны по своему строению, что родство между ними без молекулярных данных и представить трудно. Говорят ли что-нибудь палеонтологические данные по поводу происхождения и родственных связей рукокрылых? К сожалению, представления палеонтологов о начальных этапах эволюции летучих мышей более чем скудны. Хрупкие кости маленьких зверьков вообще плохо сохраняются, а уж если они после гибели зверька оказались в лесной подстилке — исчезают без следа, растворяясь в растительных кислотах. Так, к примеру, в палеонтологической летописи практически отсутствуют остатки тупай — исключительно лесных обитателей, хотя есть основания полагать, что тупайи — очень древний отряд млекопитающих. Вероятно, именно поэтому неизвестны и остатки нелетающих предков рукокрылых. Так что представлять себе, как именно эти предки выглядели, мы можем лишь умозрительно.

Когти на крыльях: призраки зеленой реки

Существует несколько гипотез, реконструирующих внешний вид и образ жизни гипотетических предков рукокрылых.

Согласно теории, предложенной американским исследователем Смитом, предки рукокрылых были древесными насекомоядными зверьками, обладавшими перепонками между передними и задними конечностями. Эта гипотеза имеет право на существование, поскольку, по-видимому, в эволюции некрупных древесных млекопитающих перепонки возникают сравнительно легко. Так, сейчас они известны у двух неродственных групп грызунов и, вероятно, трижды независимо возникали у сумчатых. Известны обладавшие перепонкой ископаемые грызуны и даже совсем архаичное позднеюрское млекопитающее — волатикотерий. У самих рукокрылых перепонка крыла имеет разное происхождение. Неопатагиум («новая перепонка») развился из кожи собственно «руки», а вот археопатагиум («древняя перепонка») анатомически соответствует перепонке летяг, и его существование позволяет предположить, что форма, подобная летяге, в эволюции рукокрылых существовала. С другой стороны, у всех зверей-планеристов, кроме шерстокрыла, перепонка крепится не к кисти, а к запястью или вообще к предплечью, кисть же сохраняет форму и функции, свойственные таковой нелетающих форм.

Смит предполагал, что предки рукокрылых научились летать, прыгая с веток в погоне за насекомыми. Однако маловероятно, что полет такого планериста достаточно продолжителен и маневрен, чтобы ловить добычу в воздухе. Так что, если у предков рукокрылых и была перепонка, она скорее была нужна, чтобы съеденным не оказался сам зверек.

Высказывались предположения, что кисть и в целом передняя конечность у предков рукокрылых удлинилась, чтобы хватать пролетающих мимо насекомых как сачком (или сразу двумя «руками», как двумя мухобойками). Российский ученый Константин Панютин предположил, что удлиненная когтистая лапа позволяла зверьку подтягивать поближе тонкие ветки с листьями или концевыми соцветиями, на которых могли сидеть какие-то насекомые. При прыжке же (например, в случае опасности) широко расставленные перепончатые кисти делали парашютирование более устойчивым и управляемым. Сейчас так поступают яванские веслоноги, или «летающие лягушки», которые в прыжке с дерева широко расставляют ноги с раскрытыми перепончатыми лапами.

Одно из важных предположений, касающееся дальнего прошлого рукокрылых, заключается в том, что их предки были не просто древесными — они значительную часть времени проводили на вертикальных древесных стволах. И сейчас существуют виды деревьев, у которых уже в сравнительно раннем возрасте начинает выгнивать сердцевина, в результате чего со временем в стволе образуется обширная внутренняя полость. Такие полости, а также пустоты в складках наружной части древесного ствола могли давать убежище далеким предкам летучих мышей. Скорее всего — в дневное время, когда были активны птицы и разнообразные мелкие динозавры. Ночью же зверьки перемещались по своему вертикальному миру в поисках насекомых или любой другой пищи.

У современных хорошо лазающих зверей — белок, куниц, мадагаскарской фоссы — тазобедренные суставы весьма подвижны и позволяют задней конечности выворачиваться коленками если не назад, то вбок. Тогда при движении зверя вниз по стволу развернутые почти что задом наперед ступни вполне могут держаться за древесный ствол. Постоянная жизнь на древесных стволах, таким образом, объясняет, почему у рукокрылых задние конечности развернуты назад, позволяя зверьку подвешиваться на них. Как предполагают некоторые специалисты, предки рукокрылых проходили эволюционную фазу шерстокрыла. Современный шерстокрыл, поднимаясь по дереву, действует передними конечностями не поочередно, а одновременно, выбрасывая их вверх, цепляясь за кору когтями, а затем подтягиваясь. Такие движения способствуют синхронизации действия передних конечностей и развития тех мышц, которые в будущем начнут отвечать за опускание крыльев при полете. Наконец, для столь специализированных к древесной жизни зверьков перемещение от дерева к дереву по земле было бы рискованным и трудным мероприятием. Располагая перепонками, они скорее предпочли бы перемещаться между отдельными стволами по воздуху, оттачивая в процессе свое мастерство сперва управляемого парашютирования, а затем и машущего полета.

Но пока что, до обнаружения соответствующих скелетных остатков, эти реконструкции событий остаются в значительной мере плодом фантазии ученых. Реально же летучие мыши появляются в палеонтологи ческой летописи примерно 55 миллионов лет назад, уже обладая всеми чертами именно рукокрылых. Вероятно, освоив машущий полет, они стали достаточно часто прилетать к стоячим водоемам — на водопой или в поисках добычи — и, соответственно, чаще попадать в донные отложения таких водоемов, где их хрупкие кости наконец-то начали сохраняться.

Древнейшее известное рукокрылое, которое долгое время полагали и наиболее примитивным, — икарониктерис (Ikaronycteris, «летучая мышь Икара»). Эта средних размеров летучая мышь, вероятно, летала неплохо, но все-таки не настолько хорошо, чтобы ловить насекомых в воздухе. К тому же икарониктерис, по-видимому, не обладал эхолокацией, а прилетев на удачное место, складывал крылья и бродил по земле или лазал по древесным стволам, отыскивая насекомых по запаху или с помощью зрения. Разрозненные остатки икарониктериса известны из отложений возрастом 55 миллионов лет, а в геологической формации Грин-Ривер (Зеленая река) в штате Вайоминг, в слоях возрастом около 52,5 миллионов лет найдено несколько прекрасно сохранившихся скелетов этих летучих мышей.

В мифологии североевропейских народов присутствует демон в облике летучей мыши, все пальцы которой снабжены острыми когтями. Разумеется, воображение древних скандинавов рисовало некое воплощение ужаса, лишенное реальных прототипов — ведь у современных летучих мышей нет когтей на пальцах крыльев, не считая первого. Однако, пусть и не столь зловещее и гораздо более миниатюрное, чем в мифах, подобное когтекрылое создание реально существовало. Около десяти лет назад маленькой зоологической сенсацией стала находка в тех же слоях в Грин-Ривер совершенно другой летучей мыши. Ее скелетик на куске сланца увидел в магазине минералов представитель Королевского музея Онтарио, расположенного в канадском городе Торонто. Увидел — и немедленно купил и привез в музейную коллекцию. Позже выяснилось, что второй такой же экземпляр приобрел частный коллекционер в США, в дальнейшем позволивший ученым из нескольких музеев снять точные копии с его образца.

Летучая мышь получила название онихониктерис (Onychonycteris, «когтистая летучая мышь») и оказалась самым примитивным рукокрылым, известным на сегодняшний момент. У онихониктериса определенно не была развита эхолокация, пропорции костей конечностей больше напоминают таковые лазающих зверей, нежели рукокрылых. Кости его пясти и пальцев хоть и заметно удлинены, но все же в меньшей степени, чем даже у икарониктериса. На всех пальцах крыльев сохраняются когти, что и послужило основанием для научного названия зверька. По всей вероятности, полет онихониктериса выполнял сугубо транспортную функцию, не отличаясь ни скоростью, ни маневренностью. Возможно, зверек вообще перемещался короткими перелетами от дерева к дереву, по пути выискивая и поедая насекомых и других беспозвоночных. Какую роль при этом играли когти крыльев, сказать трудно. Может быть, онихониктерис мог придерживаться ими, распластавшись по коре.

Нет сомнений, что онихониктерис уже тогда, в раннем эоцене, был реликтом, продолжавшим существование рядом с более эволюционно продвинутыми сородичами. Его изучение еще далеко не закончено. Воз можно, оно позволит опознать остатки рукокрылых в каких-то пока не классифицированных палеонтологических находках и прольет, наконец, свет на происхождение летучих мышей.

Подробнее читайте:
Крускоп С.В. Летучие мыши: Происхождение, места обитания, тайны образа жизни / С. В. Крускоп. — 2-е изд., доп. и перераб. — М.: Фитон XXI, 2021. — 256 с.: ил