Ознакомившись со всеми превращениями эмбриональных элементов и их нацеливанием на другие функции, вы, вероятно, думаете, что на поверхности нашего тела не осталось и следов этих эмбриональных структур. На самом деле сами жаберные дуги (за исключением пятой, которая у человека сначала ненадолго появляется, а потом исчезает) становятся элементами челюстей и шеи, а бороздки и щели между ними сглаживаются и исчезают. Однако это не совсем так. Одна борозда остается, правда, выглядит она не как борозда, а как глубокая полость. Речь идет о наружном ухе.

Ваше ушное отверстие, или, используя анатомический жаргон, наружный слуховой проход, – это то, что остается от первой жаберной щели – борозды между первой и второй жаберной дугой. У рыб каждая жаберная щель растет внутрь, до слияния с жаберным карманом, который растет навстречу, то есть кнаружи из развивающейся глотки. При слиянии этих полостей образуется жаберная щель. Вода, поступающая в рот рыбы, протекает сквозь жаберные щели, насыщает кислородом кровь жаберных капилляров, напитывающихся кровью из артерии жаберной дуги.

Жаберные щели абсолютно не нужны животному, дышащему исключительно воздухом, но зато наземному животному необходимо ухо – для того, чтобы преобразовывать воздушные звуковые волны в колебания жидкости внутри улитки. У человеческого эмбриона первая жаберная борозда и первый жаберный карман – с каждой стороны головы – углубляются навстречу друг другу, так же, как это происходит у эмбриона рыб, у которых в результате слияния двух карманов образуется общая полость. Но у человека, несмотря на то что оба туннеля подходят очень близко друг к другу, между ними остается мембрана, и эта мембрана называется барабанной перепонкой.

Внутри жаберного кармана образуется воздухоносная полость среднего уха, и эта полость сообщается с глоткой узкой евстахиевой трубой (слуховой трубой). Эта труба очень важна, так как позволяет уравновешивать давление воздуха по обе стороны от барабанной перепонки – то есть в среднем ухе и в наружном слуховом проходе, который напрямую сообщается с атмосферным воздухом. Если такое уравновешивание окажется невозможным, то уменьшение внешнего атмосферного давления, например при восхождении на гору или при полете на самолете, приведет к опасному выпячиванию наружу барабанной перепонки, так как давление в среднем ухе окажется выше давления атмосферного. Евстахиева труба очень узкая и в норме закрыта, поэтому выпускает воздух в глотку только в тех случаях, когда повышается давление в среднем ухе. При этом в ухе раздается «щелчок». Если же щелчок не звучит самопроизвольно, его можно вызвать искусственно, воспользовавшись тем, что даже у взрослого человека уши и челюсти непосредственно связаны друг с другом. Если открыть рот, словно собираясь зевнуть, то слуховая труба откроется. Так как труба открывается в глотку, то глотание, вызывающее сокращение мышц глотки, тоже помогает евстахиевой трубе открыться.

Другие жаберные борозды, расположенные под первой, которая образует наружный слуховой проход, в норме полностью исчезают. Однако в эмбриологии все часто «идет не так»: некоторые структуры не образуются или вырастают слишком большими, а иногда анатомические образования эмбриона, которые в норме исчезают, сохраняются и у взрослого организма. Вторая жаберная дуга обычно разрастается и поглощает вторую, третью и четвертую щели, но если этого не происходит, то у человека сохраняется канал, называемый жаберным свищом, образующим кисту на шее (чаще с одной стороны). В таких случаях создается впечатление, что жаберная борозда просто забыла, что у человека ей не надо становиться жаберной щелью.

Жаберные хрящевые пластинки – одно из самых наглядных доказательств ошибки Геккеля и правоты фон Бэра. Человеческий эмбрион никоим образом не похож на взрослую рыбу, но он определенно напоминает эмбрион рыбы, по крайней мере в области шеи. Ученые очень неохотно признают данный факт, так как это может означать определенное признание теории рекапитуляции. В современных учебниках по эмбриологии глава «Голова и шея» начинается с объяснения того, почему в приложении к человеческому эмбриону речь идет не о «жаберных дугах», а о «глоточных дугах». Однако здесь авторы попадают прямо в ловушку рекапитуляции, повторяя как раз ошибку Геккеля – то есть уравнивая эмбриологические структуры «высших животных» с анатомическими структурами взрослых «низших» форм:

Но то, что мы видим, – это не жабры взрослой рыбы, а именно жаберные дуги, предшественницы жабр рыбьего эмбриона. При сравнении человеческого эмбриона с эмбрионом акулы становится ясно, что дуги человеческого эмбриона не просто «в какой-то степени напоминают» акульи эмбриональные жаберные дуги – они практически одинаковы. Эта невероятная схожесть очень важна, потому что эти структуры являются истинными гомологами, они выглядят одинаково, потому что, по сути, идентичны, так как унаследованы нами и акулами от нашего общего предка. Эта схожесть – не чисто внешняя. Как мы уже видели, есть возможность проследить судьбу этих тканей – хрящей, мышц, нервов и кровеносных сосудов, – которые развиваются в каждой жаберной дуге человеческого эмбриона и благодаря этому понять, откуда и как они произошли. Если копнуть глубже, то мы сможем идентифицировать гены, которые включаются, чтобы осуществить сегментацию жаберных дуг.

Хрящи, составляющие жаберные дуги, образуются из клеток нервного гребня, расположенных рядом с будущим задним мозгом в нервной трубке. Эти клетки нервного гребня мигрируют в жаберные дуги, а оказавшись там, реагируют на химические сигналы клеток энтодермы, выстилающей внутреннюю поверхность дуг. Под действием этих сигналов из клеток нервного гребня начинает формироваться костная ткань. Но тип костной ткани зависит от экспрессии собственных генов клеток нервного гребня, то есть генов, которые были включены до того, как клетки гребня покинули область заднего мозга. Эти гены имеют очень давнюю эволюционную историю. Они называются гомеозисными (Hox) и отвечают за формирование особенностей тех или иных сегментов тела. Эти гены определяют тип строения не только жаберных дуг, но и всего тела – от шеи до хвоста. Однако, если мы хотим понять суть работы наших Hox-генов, нам придется углубиться в седую древность, на 800 миллионов лет назад, задолго до появления рыб, и познакомиться с предком, который одновременно был предком беспозвоночных, например, такого скромного насекомого, как плодовая мушка (дрозофила).

Жаберные дуги кошачьей акулы

Каждое лето миска с фруктами на кухне моего дома становится родным домом для небольшого семейства крошечных мушек. Думаю, что их яйца попадают ко мне с купленными в магазине бананами, а когда из яиц вылупляются мушки, они сами начинают размножаться. Правда, это их размножение никогда по-настоящему меня не беспокоило: мушек слишком мало для того, чтобы называть их присутствие «нашествием» (интересно, каким термином можно обозначить появление столь незначительного числа мушек – «легкой провокацией» или «налетом»), и к тому же мне нравятся эти миниатюрные насекомые.