Невероятная эволюция непристойного органа

   Мэтт Уокер BBC Earth     17 апреля 2015

   Ученые подчеркивают, что предмет исследования, о котором пойдет речь в этой статье, весьма важен. Почему же никто раньше не решился заняться серьезным исследованием происхождения ануса? - удивляется корреспондент BBC Earth.
   Да-да, это фото щенка, вид сзади. Не могли же мы, в самом деле, проиллюстрировать эту статью фотографией анального отверстия?
   Перед тем, как приступить к описанию происхождения ануса, давайте отступим на шаг и посмотрим на предмет нашего исследования непредвзято. Это предмет деликатный, и при его обсуждении почему-то очень трудно удержаться от чересчур фривольных, а то и просто глупых шуток, которые принято называть словесным поносом.
   Да, довольно сложно собраться и подойти к делу серьезно, а не через… ну, вы понимаете. Почему исследователи до сих пор не сели на свои пятые точки и не сделали на эту тему выводов, прямых, как одноименная кишка? Неужели это настолько дурно пахнущая тема для исследования?
   Шутки и впрямь получаются какие-то казарменные, но если вам действительно интересны ответы на фундаментальные вопросы эволюции - не отчаивайтесь, читайте дальше.
   Дело в том, что ученые совсем недавно опубликовали трактат о происхождении ануса, и они подчеркивают, что предмет исследования куда более важен, чем кажется на первый взгляд.
   Оказывается, анальное отверстие - одна из наиболее важных частей тела многих животных, полностью преображающая работу пищеварительной системы организма. Щенок на нашей первой иллюстрации без него не смог бы питаться и расти. Но, как ни странно, не у всех животных есть анус. У некоторых представителей фауны он упрощенной конструкции, у других их вообще несколько, у третьих анус то есть, то нет. Ну и, наконец, они, анусы, бывают и многофункциональными.

   У птиц анальное отверстие не так заметно
  
   Счастливые обладатели органа, служащего предметов стольких шуток, имеют куда более совершенное пищеварение. Они могут более эффективно питаться и расти, достигая крупных размеров. История происхождения ануса - это на самом деле история того, как животные эволюционировали, приобрели отличия друг от друга и превратились в высокоорганизованных существ.
   Научная работа об эволюции и развитии ануса была опубликована в Zoologischer Anzeiger - "Журнале сравнительной зоологии".
   Молекулярные биологи Андреас Хейнол и Хема Мартан-Дюран из Бергенского университета в Норвегии самостоятельно провели часть исследования, потому что до них никто этим не занимался. В последнее время ученые получили возможность изучить, как гены влияют на развитие различных видов.
   "Таким образом возродился интерес к происхождению различных систем органов в нашем организме. Как появился мозг? Как эволюционировала кровь? - рассказывает Хейнол. - Такие исследования были проведены в отношении нескольких систем органов, к примеру, нервной системы, но на анальное отверстие никто не обращал внимания".
   В ходе эволюции анусы принимали самые разные формы, порой вовсе исчезая. "Это замечательный предмет исследования: выяснять, как эволюционные изменения, происходившие на молекулярном уровне, влияли на эту часть кишечника", - считает Хейнол.
  
   Переваривая факты
   Внешний вид анального отверстия, само собой, неразрывно связан с развитием всего пищеварительного тракта.
   Пищеварительная система - одна из важнейших для любого живого существа. Она позволяет эффективно употреблять еду и усваивать содержащиеся в ней питательные вещества, чтобы обеспечивать рост и функционирование организма.
   Однако некоторые живые существа как-то справляются и без пищеварительного тракта - в их числе морские губки и ленточные черви. Ануса, соответственно, у них тоже нет.

   Это маленькое существо имеет пищеварительный тракт в виде буквы U
  
   Другие представители фауны имеют очень простой орган: мешок с единственным отверстием, которое выполняет функцию одновременного ротового и анального - через него поглощается еда, через него же происходит выброс экскрементов.
   Таким образом обрабатывают пищу многие желеобразные организмы, которые живут в океане: морские анемоны, кораллы, медузы (тип стрекающие) и гребневики. Так же поступают и многие типы плоских червей (Platyhelminthes).
   Сидячие (потерявшие подвижность и живущие, прикрепившись к предметам или другим животным) существа часто имеют пищеварительный тракт в форме буквы U, где ротовое отверстие расположено рядом с анусом. "Как-то справляются", - замечает доктор Хейнол.
   Есть и некоторые существа, имеющие, по определению Хейнола и Мартан-Дюрана, "временный" анус.
   У крохотных червей гнатостомидул, достигающих всего нескольких миллиметров в длину, есть временное отверстие в кишечнике, через которое, по предположениям исследователей, происходит дефекация. Однако этот процесс еще ни разу не удавалось понаблюдать.
   Похоже устроены и одни из самых маленьких живых существ, носящие латинское название Limnognathia. Они обитают в горячих источниках гренландского острова Диско и были открыты лишь в 1994 году.

   У этого плоского червя множество анальных отверстий на спине
  
   Понять, почему и как у живых существ появился анус, сложно еще и потому, что у многих животных он в результате эволюции со временем опять исчез.
   У плоских червей его как правило нет, но некоторые их виды все-таки им обзавелись. А у многоветвистокишечных турбеллярий и вообще сразу несколько анальных отверстий на спине.
   Большинство вторичноротых (к этой ветви развития животных относятся морские звезды, морские огурцы и все позвоночные, в том числе птицы, рыбы и млекопитающие) имеют анальное отверстие. У некоторых классов, к примеру, рептилий и птиц, оно совмещено с репродуктивным отверстием, формируя так называемую клоаку. Но один класс вторичноротых, морские звезды, анус к настоящему времени утратил.
   История и функции ануса становятся все более удивительными по мере их вдумчивого изучения. Например, некоторые животные растут с анальным отверстием, но могут его позднее лишиться.
   К ним относится редкий вид скорпионов, способных отделять хвост при нападении хищников (эта способность называется аутотомия). У такого умения, конечно, есть плюсы - скорпион спасает себе жизнь, оставляя нападающему лишь хвост. Однако без последствий это не остается. Ведь, отделяя хвост, скорпион Ananteris balzani лишается и анального отверстия.
   Хвост не отрастает вновь, а рана зарубцовывается. Скорпион теряет способность испражняться, и его живот раздувается от накапливающихся фекалий.
   Эта поучительная история лишний раз показывает, насколько важен анус для живых существ, пищеварительная система которых имеет два отверстия на разных концах.

   Отстреливая в случае опасности хвост, скорпион теряет и анус
  
   Подобное устройство пищеварительной системы характерно для большинства представителей животного мира. К примеру, у насекомых, птиц, млекопитающих, рыб и амфибий есть желудочно-кишечный тракт, с одной стороны снабженный отверстием для питания, с другой - для дефекации.
   Такое устройство, как поясняет Мартан-Дюран, имеет ряд преимуществ перед схемой с одним отверстием, ведущим в простой пищеварительный мешок.
   "Во-первых, животное способно поглощать новую пищу, когда еще продолжается процесс переваривания предыдущей", - комментирует специалист. Пища у таких животных движется сквозь тело в одном направлении. Живые же существа с пищеварительным мешком должны для начала полностью переварить еду и избавиться от ее отходов, и лишь потом есть вновь.
   "Представьте, что нам пришлось бы девять часов ждать обеда, потому что мы еще не избавились от остатков завтрака", - говорит ученый.
   Некоторые животные имеют неподходящую форму для пищеварительной системы с одним отверстием. Ленточные черви, считающиеся самыми длинными существами на нашей планете, могут достигать 60 метров. "Пищеварительный тракт в виде мешка затруднил бы им сортировку и переваривание пищи", - констатирует Хейнол. Другими словами, вернуть отбросы обратно на расстояние в 50 метров - довольно сложная задача. Куда проще иметь второе отверстие, анальное, на другом конце организма.

   Внутри такого червяка пища проходит длинный путь
  
   Во-вторых, сквозная пищеварительная система, с ротовым и анальным отверстиями, может быть разбита на несколько специализированных участков, играющих различные роли в процессе переваривания. В результате эволюции у животных появились удивительной формы рты: задумайтесь над тем, как сильно они отличаются друг от друга у червей, птиц, пчел и рыб.
   У многих живых существ развились сложные пищеварительные тракты, состоящие из нескольких отделов, с разными клетками ткани и разным предназначением. Скажем, корова - характерный пример жвачного животного, ее желудок состоит из нескольких камер, последовательно перетирающих и перерабатывающих жесткую растительность, которой корова питается.
   Ну а человек жует ртом, переваривает белки желудком, производит желчь для лучшего усвоения жиров и в итоге всасывает большинство питательных веществ тонким кишечником.
   "Трудно вообразить столь же эффективную обработку пищи системой, в которой есть только пищеварительный мешок и нет анального отверстия", - говорит Мартан-Дюран.
   Итак, преимущества сквозного пищевого тракта, который сформировался благодаря появлению ануса, очевидны.
   Однако менее понятно, на каком эволюционном этапе он появился. "Историческая картина наличия или отсутствия ануса у живых существ весьма интересна", - говорит Хейнол.

   У коровы очень сложный пищеварительный тракт
  
   Форма любого органа и его характерный клеточный состав диктуются генами, содержащими информацию, которая используется при формировании этого органа. Гены наследуются из поколения в поколение, и одинаковые гены встречаются у многих разных видов животных. Это означает, что древние общие предки таких животных тоже имели эти гены и, соответственно, аналогичные органы.
   Хейнол и Мартан-Дюран установили, что в формировании анального отверстия ключевую роль сыграли два набора генов, брахиурия и ParaHox, встречающиеся почти у всех животных.
   Живые существа, у которых есть анус, практически поголовно имеют эти гены в окружающих его тканях. Безанусные животные - нет.
   Интересно, что, несмотря на явные преимущества наличия анального отверстия, некоторые виды пережили вторую волну эволюции, в результате утратив его. Зачастую они утрачивали и гены, отвечающие за формирование органа. Возникает вопрос: почему природа сочла уместным избавить эти виды от столь полезного устройства?
   Хейнол и Мартан-Дюран продолжают работу, пытаясь найти ответ на эту загадку.
   Они убеждены, что анальные отверстия в животном мире в ходе эволюции появлялись несколько раз. "Но самые глубокие корни пока отследить не удалось", - сокрушается Хейнол.

   Изучение некоторых видов червей поможет понять происхождение ануса
  
   Изыскания исследователей, однако, дают основания предположить, что эволюция ануса связана с другим органом, которым живые существа пользуются для спаривания.
   Ученые рассмотрели представителей класса бескишечных турбеллярий, весьма примитивных с эволюционной точки зрения созданий. Они напоминают крошечных плоских червей, не более двух миллиметров в длину, живущих в море. У них нет пищеварительного тракта, нет анального отверстия и нет даже кровеносной или дыхательной системы.
   Но они производят сперму и выбрасывают ее через отверстие, называемое гонопорой. Многие беспозвоночные животные используют гонопоры для доставки спермы или яиц. Генетические и молекулярные исследования Хейнола, Мартан-Дюрана и их коллег наводят на мысль о том, что развитие гонопоры и ануса взаимосвязано.

   У морских огурцов анус на удивление многофункционален
  
   "Наша гипотеза состоит в том, что анальное отверстие имеет эволюционную связь с гонопорой самцов, - говорит Хейнол. - То есть предмет исследования таким образом становится еще более деликатным. Но такова уж природа - ей нет дела до человеческих табу".
   "Очень трудно вести серьезный разговор на эту тему, - признает ученый. - Куда проще обсуждать эволюцию секса и сексуальности, чем эволюцию ануса. Наши ежедневные упражнения на унитазе запретны для обсуждения в индустриально развитых странах. Возможно, наша работа поможет изменить отношение к этому предмету, заговорить о нем свободнее".
   Похоже, нам стоит отставить шутки и обрести уважение к органу, который многие до сих пор считают самым неприличным.
   Вот морской огурец, например, имеет удивительный, многофункциональный, достойный восхищения анус. Через него он не только испражняется, но и дышит.
   А чтобы смягчить шок от прочтения этой статьи, вот вам фото милого котика, вид снизу.

   Это котик (если для вас это важно)
   Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Earth.