Ископаемое земноводное ихтиостега

Акантостега (в переводе с латинского «колючками покрытая») в длину достигала всего 7 см и выглядела как покрытый броней тритон. Подобно древним рыбам, ее голова была защищена толстыми костными пластинами. Ее передние конечности заканчивались восемью пальцами. Похоже, что она все еще вела полностью водный образ жизни, поскольку у нее был хвост, похожий на хвост тритона, и внутренние жабры, как у рыб.

Ихтиостега (в переводе с латинского «рыба скрытая») представляла собой гораздо более крупное животное, длиной примерно с метр, с семью пальцами на передних конечностях. У нее также был хвост с плавником, как у тритона, и она проводила большую часть жизни в воде. Правда, при этом у ихтиостеги не было внутренних жабр.

Поскольку древние земноводные все больше времени находились на суше, их тела постепенно изменились. Они все еще откладывали икру в воде, где и проводили первые стадии своей жизни, но у взрослых особей исчезли внутренние жабры и плавники вдоль боковой линии, а сами они все больше становились полноценными наземными животными. На брюхе, которым они часто ложились на землю, у них сохранялись чешуйки, но с остальной поверхности кожи чешуя исчезла, как исчезли и костные пластины на голове. Вода уже больше не поддерживала тела этих животных, так что в течение последующих 50 лет кости их конечностей, а также плечевого и тазового поясов постепенно укреплялись, как укреплялся и позвоночник.

Самым первым земноводным, лежащим на земле под тяжестью собственного веса, было трудно открывать челюсть, не поднимая всей передней части тела. По всей видимости, именно поэтому и развилась гибкая шея. Так голова могла подниматься независимо от тела, а также поворачиваться по сторонам. Рыбы, как известно, не могут вертеть головой — ни одна рыба не способна «заглядывать через плечо».

Улучшился также и слух земноводных, хотя никто не знает, какие их окружали звуки и какие звуки они издавали сами.

Многие современные земноводные (саламандры и тритоны) передвигаются по суше примерно так же, как и рыбы в воде (и как большинство современных пресмыкающихся). Они изгибают свое тело из стороны в сторону волнообразными движениями в горизонтальной плоскости. При этом они попеременно отталкиваются от земли своими конечностями примерно так же, как рыбы отталкиваются от воды плавниками.

При таком способе передвижения на земле одновременно покоятся только две конечности, передняя и противоположная ей задняя, что, в общем-то, нельзя назвать устойчивой позой. Для устойчивости необходимо опираться на землю третьей точкой — хвостом или брюхом. В результате создается сильное трение на всех соприкасающихся с землей поверхностях, кроме самых гладких, а передвижение замедляется, если только животное не спускается по наклонной плоскости. Эволюция решила эту проблему, изменив способ передвижения наших древних предков. Они стали опираться тремя ногами и за один раз поднимать только одну ногу. Так шагают современные саламандры и рептилии, хотя среди земноводных многие при ходьбе могут до сих пор опираться на землю только двумя конечностями.

Перемены в способе передвижения отражены в форме наших рук и ног. У самых древних позвоночных конечности отходили от тела примерно под прямым углом; впоследствии же они стали сгибаться и благодаря этому прочно опираться о землю. Мышцы конечностей окрепли, позволив образовавшимся ступням сильнее отталкиваться от земли и быстрее перемещаться вперед. Теперь нашим предкам уже не надо было полагаться исключительно на гибкость позвоночника и силу боковых мышц. Изменилось и строение конечностей. У первых наземных позвоночных участок с пальцами был, по большей части, простым продолжением конечности. Позже он стал и сам сгибаться — так появились зачатки запястья и лодыжки.

Примерно 360 миллионов лет на планете произошла очередная смена климата и природных условий. В результате поднятия земной коры образовались огромные болота, ставшие основой современных залежей угля, из-за чего этот период в эволюции называют каменноугольным.

К тому времени естественный отбор, по всей видимости, установил стандартное количество пальцев на ногах большинства, если не всех, земноводных. Отныне у всех последующих четвероногих позвоночных животных их будет по пять на каждой конечности, хотя позже кое-какие группы и утратят несколько пальцев. Любопытно, что у современных земноводных пять пальцев на задних ногах и только четыре на передних; неизвестно, обладал ли их предок только пятью пальцами или же они произошли от той ветви древних земноводных, у которых было более пяти пальцев, и четыре пальца на передней конечности у них развились параллельно нашим пяти.

От земноводных нам достались следующие особенности: гибкая шея, локти, колени, запястья, лодыжки и по пять пальцев на руках и ногах (что впоследствии привело к созданию десятичной системы и появлению понятия «процентов»). Тогда же мы утратили плавники, жабры и большинство чешуек.

До сих пор древним земноводным для размножения требовалось возвращаться в воду. Все они начинали жизнь в виде икринок. Все изменилось с появлением яйца, внешняя мембрана которого не давала испаряться находящейся внутри воде, но при этом пропускала кислород из окружающего воздуха. Земноводным, которые откладывали яйца, уже не нужно было возвращаться в воду, и они стали первыми пресмыкающимися. Таким образом, яйцо было настоящим двигателем прогресса, своего рода космической капсулой жизнеобеспечения эмбриона, сохранявшей привычную среду обитания в чужом окружении.

У новых животных, называемых пресмыкающимися (или рептилиями, от латинского слово reptilis, что означает «ползающий»), кожа была покрыта легкими и гибкими чешуйками, состоящими в основном из кератина, в отличие от тяжелой чешуи их предков — рыб и земноводных. Кератин — это вещество, которое входит в состав наших ногтей и волос, а также перьев птиц.

Для таких перемен потребовалось немало времени, так что полностью к жизни на суше пресмыкающиеся приспособились не ранее 280 миллионов лет назад.

Каждое сухопутное животное вынуждено решать проблему, связанную с силой тяжести. В плотной воде рыбы практически не имеют веса. Современные четвероногие животные либо опираются на землю как ящерицы, расставив согнутые ноги по бокам от тела, либо поддерживают вес своего тела на вертикально или почти вертикально вытянутых ногах, как коровы или собаки. Переход к такой вертикальной позе уже начался у некоторых самых древних рептилий, а наши предки и их дальние родственники динозавры значительно ее усовершенствовали.