Голову эволюция творила сотни миллионов лет.

Популярная механикаНаука

Как нам делали голову: что такое череп и как он сформировался

Голову, что так необходима нам на плечах, эволюция творила сотни миллионов лет. В дело шли и позвонки, и жабры, и чешуя. Череп то сливался в монолитную коробку, то превращался в подвижную ажурную конструкцию. Дальние наши предки умели слушать челюстью, фрагменты которой живут в среднем ухе homo sapiens. А начало этой захватывающей истории было положено в начале Кембрийского периода, примерно 540 млн лет назад.

После Докембрия с его странными многоклеточными организмами происходит эволюционный скачок, в результате которого появляются современные типы живых существ, в частности хордовые. От них и ведут свой род позвоночные. У примитивных хордовых, вроде благополучно дожившего до наших времен ланцетника, ни костного, ни хрящевого позвоночника, конечно, не было. Ему предшествовала спинная струна из плотной соединительной ткани. Этот гибкий тяж обеспечивал быстроту передвижения за счет волнообразных изгибов тела, создавая преимущество перед существами, возводившими вокруг себя внешний панцирь. Более резвые, но с виду практически беззащитные, хордовые тем не менее воплотили в себе самую «продвинутую» конструкцию и в итоге встали у истоков типа животных, представители которого окажутся в будущем истинными хозяевами планеты.

Голова — потомок позвоночника

На смену спинной струне впоследствии пришел простейший хрящевой позвоночник, в функции которого входила защита идущего вдоль спины спинного мозга. Он состоял из позвонков в виде хрящевых колечек. А кстати, к чему такая дробность? Ответ на этот вопрос легко получить, если вспомнить, что в основе строения позвоночных (равно как, например, и червей) лежит сегментация, то есть повторение в конструкции организма неких стандартных блоков, элементов. Такой принцип конструирования весьма важен в природе, так как позволяет удлинять тело, лишь добавляя стандартные элементы. Это явление называется известным из химии термином «полимеризация». Случается и обратный процесс, носящий название олигомеризации. Он заключается в сращивании элементов для создания более компактной конструкции живого существа. Именно благодаря олигомеризации у позвоночных, собственно, и появилась голова с черепной коробкой.

fa89fd6f81ea3fff1535c2852b055eaa.jpg
Развившись из хорды – упругого жгута из соединительной ткани, – позвоночник получил со временем довольно сложную конструкцию. Несколько передних позвонков дали начало мозговой коробке, а остальные приобрели специализацию, образовав разные отделы позвоночного столба.

Сначала у примитивных позвоночных спинной нервный тяж имел равномерную сегментацию. От каждого позвонка, заключавшего в себе сегмент головного мозга, отходила пара нервов. Пара, отходившая от самого переднего позвонка, стала обонятельной, вторая пара получила зрительную функцию, третья — слуховую. Необходимость перерабатывать большое количество сигналов, исходящих от органов чувств, привела к утолщению трех передних сегментов спинного мозга и слиянию их в головной мозг. Слились и хрящевые позвонки, окружавшие эту важнейшую часть нервной системы, в результате чего возникла так называемая мозговая капсула. Именно она стала прообразом черепной коробки. Таким образом, головной мозг и череп произошли от части спинного мозга древнего хордового и окружавших его хрящевых позвонков. И даже человеческая голова в эмбриональном развитии показывает деление мозга и черепа на сегменты, из которых они когда-то развились.

Челюсть, зубы, чешуя…

У примитивных позвоночных (вроде всем известной миноги) хрящевая коробка защищает органы чувств и головной мозг. Минога относится к круглоротым — ртом с кольцевой мышцей животное втягивает в себя питательную органику из придонного ила. Никого схватить или укусить своей «пастью» оно не в состоянии, и понятно почему — у ранних позвоночных нет и не было челюсти. Ее появление, как это ни странно, связано с развитием дыхательной функции. Уже у ранних рыб возникают хрящевые жаберные дуги, позволяющие более активно управлять открытием и закрытием жаберных щелей. Появляются у них и хрящевые челюсти. Причем, как удалось доказать ученым, подвижная нижняя челюсть есть не что иное, как передняя жаберная дуга, которой природа нашла новое применение. Воображаемый конструктор (как это почти всегда бывает в природе) оказался крайне экономным и не только сотворил той же акуле челюсть из жаберной дуги, но и натянул на нее кожу, острые чешуйки которой, попав в ротовую полость, увеличились в размерах и превратились в зубы. Благодаря технологическим новациям позвоночные из безобидных рыбообразных существ типа ланцетника превратились в господствующих в воде животных, стоящих на вершине пищевой пирамиды.

474df3b7af2bebcc7d898336be008048.jpg
Гигантский брахиозавр явно не относился к стремительно передвигающимся животным, однако длинная тонкая шея позволяла ему активно манипулировать легкой маленькой головой.

Забегая несколько вперед, стоит заметить, что появившийся в будущем у рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих костный скелет формировался в ходе эволюции из двух разных источников, первым из которых стали хрящи, а вторым — кожа. История развития челюсти хрящевой рыбы как раз и показывает, как именно это происходило.

Из воды — на выход!

Череп даже костных рыб состоит из множества отдельных костей, связанных меж собой весьма рыхло. На другом конце эволюционной цепочки — сплошной череп homo sapiens — к старости у нас зарастают даже швы между костями. Однако за сотни миллионов лет, прошедших с тех пор, как на сушу выбрались первые амфибии, до начала господства млекопитающих природа активно экспериментировала с черепами позвоночных, предлагая разнообразные конструкции. Переход к жизни на суше не мог обойтись без серьезных изменений в строении животных, и голова играла здесь не последнюю роль. Относительно объемный мозг, черепная коробка — все это отныне приходилось держать на весу, практически без помощи архимедовой силы, которая была хорошим подспорьем в водной среде.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Мне не в чем оправдываться» «Мне не в чем оправдываться»

26 декабря 2020 года в возрасте 98 лет ушёл из жизни Джордж Блейк

Дилетант
«Я бы написал любую дрянь — лишь бы мне заплатили за это» «Я бы написал любую дрянь — лишь бы мне заплатили за это»

Джек Лондон о том, как он стал писателем

Weekend
Гибель без крови Гибель без крови

Нехватка продовольствия не раз становилась причиной массовой гибели людей

Дилетант
Страна полного привода: самые популярные кроссоверы России Страна полного привода: самые популярные кроссоверы России

Половина от проданных на российском рынке новых автомобилей — кроссоверы

Playboy
«Тараканы и те интересны» «Тараканы и те интересны»

С Юрием Васнецовым каждый из нас знаком с детства

Дилетант
Кейс LASERWAR: как запустить производство игрушечных винтовок в Смоленске и наладить экспорт в 75 стран Кейс LASERWAR: как запустить производство игрушечных винтовок в Смоленске и наладить экспорт в 75 стран

Как братья изучили лазертаг от и до и открыли производство игровых винтовок

Inc.
Жена, лидер, убийца: как Патриция Реджани покорила дом Gucci, а потом потеряла все Жена, лидер, убийца: как Патриция Реджани покорила дом Gucci, а потом потеряла все

Реальная история преступления, освещенного в «Доме Gucci»

Forbes
Большой город Большой город

Почему большие города не теряют своего значения и продолжают увеличиваться

Esquire
12 предприимчивых мужчин 12 предприимчивых мужчин

Как 12 очень хитрых и богатых людей попытались изменить правила игры

Playboy
Основатель «2ГИС» Александр Сысоев: «Сейчас мы даём технологии экосистеме “Сбера”, потом — она нам» Основатель «2ГИС» Александр Сысоев: «Сейчас мы даём технологии экосистеме “Сбера”, потом — она нам»

Основатель «2ГИС» — как сервис вписался в экосистему «Сбера»

VC.RU
«Женам тут не место»: читаем эксклюзивный отрывок из книги «Дом Гуччи» «Женам тут не место»: читаем эксклюзивный отрывок из книги «Дом Гуччи»

Отрывок из книги Сары Форден, которая легла в основу киноистории «Дом Гуччи»

РБК
Шимпанзе не понравился запах смерти Шимпанзе не понравился запах смерти

Шимпанзе продемонстрировали отвращение к путресцину

N+1
Осенние заготовки: копим в теле энергию, чтобы пережить зиму Осенние заготовки: копим в теле энергию, чтобы пережить зиму

Для чего нужна энергия Ци и почему зимой она становится на вес золота

Psychologies
От $200 к $6 млрд: история Personio, одного из самых дорогих европейских стартапов по разработке ПО От $200 к $6 млрд: история Personio, одного из самых дорогих европейских стартапов по разработке ПО

Гендиректор Personio — как он решил создать бизнес для работы с персоналом

Inc.
Команда года: Алиса Гладченко и Екатерина Шиляева Команда года: Алиса Гладченко и Екатерина Шиляева

Две российские школьницы, ставшие лучшими на мировой олимпиаде по информатике

Glamour
Помогает ли йога похудеть Помогает ли йога похудеть

Йога стала очень популярной практикой. Но поможет ли она похудеть?

Популярная механика
10 удивительных должностей при дворе Елизаветы II (и сколько за них платят) 10 удивительных должностей при дворе Елизаветы II (и сколько за них платят)

Британской королевской семье требуются люди на очень странные должности

Cosmopolitan
Он не Илон: как младший брат основателя Tesla скопил состояние в $700 млн Он не Илон: как младший брат основателя Tesla скопил состояние в $700 млн

Илон Маск — не единственный из Масков, разбогатевший благодаря инвестициям

Forbes
История о том, как астронавт НАСА чуть не утонул в скафандре во время выхода в открытый космос История о том, как астронавт НАСА чуть не утонул в скафандре во время выхода в открытый космос

Гаррет Райзман едва не стал первым космонавтом, утонувшим в космосе

Популярная механика
Китайские, глобальные и российские смартфоны Xiaomi: чем они отличаются? Китайские, глобальные и российские смартфоны Xiaomi: чем они отличаются?

Чем отличаются версии Xiaomi для разных рынков?

CHIP
20 привычек, которые помогут «прокачать» себя 20 привычек, которые помогут «прокачать» себя

Какие привычки повысят качество жизни

Psychologies
Как отключить быструю зарядку и зачем это нужно Как отключить быструю зарядку и зачем это нужно

Функция быстрой зарядки нужна не всегда и зачастую она лишь вредит аккумулятору

CHIP
10 самых крутых и необычных экспонатов автомобильного музея Лейна 10 самых крутых и необычных экспонатов автомобильного музея Лейна

Один из самых крутых автомобильных музеев в Теннесси

ТехИнсайдер
Математики объяснили крючковатость клювов галапагосских вьюрков Математики объяснили крючковатость клювов галапагосских вьюрков

Математические уравнения показали, как и зачем клюв вьюрка вырастает крючковатым

N+1
«Мать выгнала меня из дома. А теперь ждет, что я стану ухаживать за ней» «Мать выгнала меня из дома. А теперь ждет, что я стану ухаживать за ней»

Обязаны ли взрослые дети помогать родителям?

Psychologies
Пещерным медведям приглянулась для зимовки неандертальская стоянка в Польше Пещерным медведям приглянулась для зимовки неандертальская стоянка в Польше

Неандертальцы собирали рога и кости животных

N+1
Археологи нашли в Южном Туркменистане поселение цивилизации Окса Археологи нашли в Южном Туркменистане поселение цивилизации Окса

Археологи обследовали участок В Южном Туркменистане

N+1
Успеть до 15:00: отзывы о диете, разрешающей есть всё, но только до середины дня Успеть до 15:00: отзывы о диете, разрешающей есть всё, но только до середины дня

Система питания, при которой последний прием пищи происходит в 15 часов

Cosmopolitan
Евгений Миронов Евгений Миронов

15 мыслей Евгения Миронова

GQ
Умер основатель бренда Off-White Вирджил Абло: как он переодел весь мир в стритвир Умер основатель бренда Off-White Вирджил Абло: как он переодел весь мир в стритвир

Как Вирджил Абло проделал путь от стажера до самого обсуждаемого дизайнера

Forbes
Открыть в приложении