Книга Эволюция для всех, или Путь кентавра - Александр Гангнус

Ты спросишь, какое отношение имеют эти единственные, хорошо изученные жители криптозоя к нашим предкам — ведь они же растения? Суди сам.

Сине-зеленые, наряду с некоторыми бактериями (впрочем, перегородки между ними нет, сине-зеленые имеют второе название — цианобактерии) — из числа самых первых автотрофов, то есть это существа, научившиеся использовать солнечное излучение для фотосинтеза, добывания углерода из углекислого газа и воды. Сине-зеленые автотрофы стали новым источником пищи для гетеротрофов — живых существ, не умеющих проводить фотосинтез. Мы с тобой, как и все животные (и еще грибы), — гетеротрофы. Начав извлекать углерод, сине-зеленые наладили на нашей планете производство кислорода. Огромные пространства земной поверхности стали окисляться, появилась возможность для экономичного и высокоэффективного кислородного дыхания, и это дало колоссальный толчок всей эволюции — подавляющее большинство нынешних обитателей Земли дышат кислородом. Ты считаешь, этого мало? Хорошо. Сине-зеленые или их близкие родственники два-три миллиарда лет назад были не только пищей гетеротрофов. Некоторые из новых более высокоорганизованных живых одноклеточных организмов научились заглатывать сине-зеленых, не переваривая их, а оставляя в клетках как фотосинтезирующую частицу-органеллу. Сначала такое сожительство двух организмов было временным сотрудничеством — симбиозом. И сегодня на Земле немало есть простейших, внутри которых живут вполне самостоятельные, по-другому размножающиеся «цианеллы». Но постепенно большая клетка научилась передавать потомству кодовое распоряжение об устройстве хлоропласта — органеллы, бывшей когда-то самостоятельной, хотя и примитивной протоклеткой. Так, считал известный русский ученый академик А. Фаминцын и считают многие современные ученые (но лишь в самое последнее время), родился современный мир зеленых растений.

Ну а все-таки, скажешь ты, цианобактерии, сине-зеленые — они не были ведь нашими предками? Трудно сказать. Какие-то другие бактерии, мало чем от них отличающиеся, были. Здесь важно то, что «примитивные» сине-зеленые клетки-водоросли (примитивны они своим внутренним устройством, в них недостает некоторых важных органелл — составных частей настоящих, больших клеток, и прежде всего в них нет ядра — этого «мозга» современной совершенной клетки) сделали первую серьезную попытку объединиться друг с другом, чтобы дать начало новому уровню организации — многоклеточным организмам. Попытка эта частично удалась: многие сине-зеленые уже тогда существовали в виде нитей, гирлянд из клеток — этакая одномерная многоклеточность. Некоторые современные исследователи бактерий не в культуре, а в природе отмечают, что там, «на воле», колонии бактерий (например, скользкие пленки в термальных источниках на склонах вулканов и просто в водопроводах или шарики в почве) ведут себя вовсе не так, как те же бактерии в чашечке в лаборатории или тоже в почве или свободно плавающие, но по отдельности. Пленки и колонии типа «бычий глаз» гораздо лучше защищаются от разрабатываемых человеком антибиотиков, у них отмечается элементы «социального» поведения, «чувство кворума». У бактерий даже есть гены, управляющие именно колониями и раньше принимавшиеся исследователями за «молчащие гены» непонятного назначения. По некоторым расчетам, таких генов «коллективности» у бактерий — до половины всего генома! Так что даже незаконченность, незавершенность опыта наших предков-прокариот (многоклеточного «прокариотного» растения или животного в эволюции, видимо, так и не появилось) делают их коллективные постройки интересной моделью, показывающей, как упорно природа стремилась выйти на более высокий уровень многоклеточного строения.

ОТ КЛЕТОК-РЕМЕСЛЕННИКОВ К КЛЕТКАМ-РАБОЧИМ

Итак, в какой-то момент эволюции колония одноклеточных организмов превратилась в первый многоклеточный организм. Правда, «момент» этот наверняка длился десятки или сотни миллионов лет. И резкой границы — вот до сих пор колония бактерий, вот простейших, а дальше уже многоклеточное существо — наверное, не было.

Чем же отличается колония клеток от единого организма? Одноклеточное существо можно сравнить с ремесленником-одиночкой. Ремесленник работает один, и все трудовые операции одного при изготовлении, скажем, воинского доспеха может выполнить другой.

Клетку многоклеточного животного (или растения) можно сравнить с рабочим предприятия. В чем разница? Главное отличие: на предприятии есть разделение труда. Там (даже если это старинное предприятие без механизации — мануфактура) трудятся рабочие разных специальностей и каждый занят своим делом. Заменить одного рабочего другим гораздо трудней, его надо переучивать на другую специальность.

К предкам многоклеточных животных, нашим предкам, ближе всех нынешние низшие многоклеточные. Например, губки. У этих животных нет ни настоящих органов тела (например, желудка или сердца), нет тканей (у нас, ты знаешь, есть мышечная ткань, нервная, покровная и т. д., причем каждая ткань образована клетками одной специальности).

И все-таки губка — это не колония простейших. Клетки ее тела ведут себя очень самостоятельно, они легче переучиваются, осваивая «смежные специальности», чем клетки нашего тела, но они разные, и каждая занята своим делом.

Губка образует что-то вроде открытого кверху кувшинчика. В стенках кувшинчика сидят клетки-трубочки, через которые внутрь губки проникает вода (а с водой кислород для дыхания и всякая муть для питания).

По всей внутренней поверхности кувшинчика сидят совсем иные клетки с хвостиками-жгутиками, очень похожие на существующих в природе простейших жгутиковых инфузорий. Работа этих клеток состоит в том, чтобы дружно болтать своими хвостиками и тем самым заставлять воду течь через клетки-поры внутрь кувшинчика. Снаружи кувшинчик «облицован» плоскими клетками, напоминающими клетки нашего кожного покрова. А между «кожей» и жгутиковыми клетками сидят клетки, занятые улавливанием и усвоением поступающей пищи. Эти клетки бродят по всему телу губки и ведут себя, как обычные амебы. Они охватывают своим студенистым телом частицы пищи и переваривают их в пищеварительных вакуолях, возникающих специально по этому случаю… Если кусок велик и «жалко» его выбрасывать, амебы начинают вести себя более осмысленно. Кусок будет окружен несколькими амебами и переварен коллективно!

Напитавшись, клетки-амебы могут вдруг начать меняться на глазах, отращивая жгутик, и вот уже они заменяют своих голодных собратьев, машут хвостиками, создают ток воды. А те, наоборот, превращаются в амеб и начинают заниматься вопросами пропитания. Может надоесть однотонное существование и клеткам «кожного покрова». И они могут заменить клетки-провиантмейстеры или клетки-водометы. Похоже, чуть не из каждой клетки губки можно вырастить целую новую губку. Но тогда, может быть, губка — это все-таки не целый организм, а колония слегка специализированных клеток? Но нет, именно с губки начинает действовать правило Гарвея, действительное для всех цельных многоклеточных животных: «Все живое — из яйца». У губок есть специальные клетки (опять-таки способные превратиться в другие), занятые вопросами размножения, формирования яйца, зародыша будущей целой губки.

Специально сохраняется в теле губки некоторое число неспециализированных клеток — клеток без определенного занятия. Это на случай беды. Повредит губку прибой или хищник — клетки без специальности кидаются латать дырку: одни наружный защитный слой выстилают, другие, уже с хвостиками, глядишь, воду гонят, третьи дырку в себе прорастили — через пору вода и еда идут, и ее тут поджидают уже сформированные новые клетки-амебы.