Книга Дикие гены - Хельга Хофман-Зибер

клочья весь наследственный материал. Короче говоря, происходит цепная реакция разрушения и в кратчайшее время от клетки остаются только руины.

Сцена четвертая

Арчибальд сидит в тине и задумчиво что-то жует.

Голос из ниоткуда: Ну, Арчибальд, как жизнь? Тебе все еще нравится быть червем?

Арчибальд: Сойдет.

Голос из ниоткуда: Что-то не слышу особого восторга…

Арчибальд: Да уж. (Говорит нарочито писклявым голосом.) Здравствуйте, я Арчибальд, маленький червяк. (Переходит на нормальный голос.) Этим в наше время вряд ли кого-то можно поразить.

Голос из ниоткуда: Не могу не согласиться. Но что же делать?

Арчибальд (заговорщическим тоном): У меня есть секретный план: я превращусь в ВУММА! Ха-ха!

Голос из ниоткуда: В Вумма? А это еще кто такой?

Арчибальд: Я буду расти и расти, пока не стану стотонным мегамонстром. И меня будут звать ВУММ!!!

Голос из ниоткуда: Опять старые песни? Вспомни про физику.

Арчибальд: Физика, физика! Ничего нового сказать не можешь?

Голос из ниоткуда: Просто возникнут проблемы… Я тебя предупредил.

Такой маленький червячок, как С. elegans, представляет собой очень простое создание, без всяких фокусов и изысков. Это просто тонкая трубка из нескольких клеток. Спереди она поглощает пищу, которая переваривается внутри и выходит сзади. Питательные вещества распределяются напрямую между клетками, а кислород поступает через кожу. Есть еще простенькая репродуктивная система, пара мышц и горсточка нервных клеток, чтобы поддерживать организм в подвижном состоянии. Всю эту концепцию мать-природа явно разработала во время рекламной паузы.

Но что произойдет, если мы увеличим этот проект? Скажем, в сто раз. Пусть остается тот же экономный дизайн, только в сто раз длиннее и в сто раз толще. В этом случае наш С. elegans вырастет до десяти сантиметров в длину и будет напоминать обычного дождевого червя (то есть до ВУММА, о котором мечтает Арчибальд, еще очень далеко). Объем его тела (и масса) вырастут в миллион раз. И тут из-за угла снова выныривает физика (вместе со своей подружкой математикой) и портит всю картину, потому что площадь поверхности тела увеличится только в 10 тысяч раз. В этом вся проблема. Та же самая проблема, которая похоронила нашу затею с гигантской шаровидной клеткой…

Дело обстоит следующим образом: будучи микроскопически маленьким червячком, С. elegans имеет ровно столько клеток, чтобы им хватило кислорода, поступающего без всяких дополнительных приспособлений прямо через поверхность кожи. Но если он станет больше, то площадь, через которую кислород проникает внутрь тела, сильно сократится по сравнению с объемом, что не позволит удовлетворить потребности в кислороде. Кроме того, удлинится путь до клеток, находящихся в глубине тела. То же самое будет происходить и с питанием, поскольку площадь кишки, через которую оно усваивается, по мере роста будет относительно сокращаться. И на этом ВУММУ придет конец. Извини, Арчибальд.

Для роста существует только две возможности: либо научиться обходиться меньшим количеством пищи и кислорода на единицу веса тела (из-за чего снижается подвижность), либо вновь вернуться за чертежную доску для полной переработки генетического плана.

Насекомые используют очень экономную систему снабжения кислородом. У них есть трахеи – маленькие полые трубочки, идущие от панциря внутрь тела и увеличивающие таким образом площадь поверхности газообмена. За счет этого можно увеличить размеры тела, но и такая конструкция имеет свои пределы, поскольку добиться поступления свежего воздуха к клеткам, находящимся в самой глубине тела, довольно трудно. Уже на глубине 5 миллиметров начинает ощущаться нехватка кислорода. Поэтому насекомые редко бывают толстыми. Им для этого в прямом смысле слова «дыхалки не хватит».

Вопрос о том, хватит ли живым организмам воздуха для дыхания, тесно связан с содержанием кислорода в атмосфере. В ходе истории этот показатель нередко менялся. Например, в каменноугольный период, начавшийся 359 миллионов лет назад и длившийся 60 миллионов лет, в воздухе содержалось примерно на 50 процентов больше кислорода, чем сейчас. Это создавало хорошие условия для появления крупных существ. И действительно, в то время можно было встретить гигантских насекомых, например Arthropleura – родственницу сороконожки, достигавшую одного метра в длину, и стрекозу Meganeura, имевшую размах крыльев 75 сантиметров.

Если же говорить о нас, млекопитающих, то мы взяли на вооружение целую кучу новшеств и трюков. Возьмем, к примеру, особенно дорогое нам существо – человека. Его организм состоит примерно из 300 различных специализированных видов клеток. Легкие, активно прокачивающие свежий воздух, благодаря тонкой структуре тканей имеют огромную поверхность газообмена, площадь которой составляет около 80 квадратных метров. Кишечник тоже идет не по прямой линии, как у червя, а образует петли в животе и имеет общую длину от 7 до 8 метров. Площадь всасывания питательных веществ оценивается в 300–500 квадратных метров. Но одного только усвоения питательных веществ недостаточно. Их еще надо по справедливости распределить. С этим мы тоже справляемся, потому что у нас есть сердце, кровь и сложная система сосудов, которые доставляют питательные вещества и кислород до самых отдаленных уголков тела (общая протяженность этой сети составляет примерно 100 тысяч километров). Таким образом, мы оплачиваем величину нашего тела изощренностью генетического плана и колоссальной площадью поверхности обмена.

Но конструкция получилась удачной, и мы заняли на размерной шкале природы место где-то между крошечной карликовой многозубкой, вес которой составляет менее двух граммов, и стотонным голубым китом – а ведь разница между этими двумя крайностями составляет ни много ни мало восемь порядков. Мы считаем свои размеры идеальными, но важно понимать, что, каким бы большим или маленьким ни было живое существо, строительные материалы, из которых оно состоит, в основном одни и те же и потому обладают сопоставимыми свойствами. Клетки слона, в принципе, не больше клеток мыши и мало чем отличаются друг от друга. Кости обоих животных тоже имеют схожее строение. Однако по мере увеличения размеров физические требования к строительным материалам изменяются, поэтому крупные животные вынуждены «инвестировать» в свои кости больше, чем мелкие. Если увеличить линейные размеры мыши в десять раз, она станет в тысячу раз тяжелее, а вот диаметр костей увеличится лишь в сто раз. Следовательно, на скелет будет приходиться десятикратная нагрузка, а это совсем не здорово. Наш старый знакомый Дж. Б. С. Холдейн тоже задумывался об этой проблеме. Правда, он представлял себе не мышь размером с собаку, а сказочного великана, размер тела которого превышает размер тела человека в 10 раз. Вот к какому выводу пришел Холдейн: если вам на пути вдруг встретится великан-людоед, то достаточно лишь держаться от него на определенной дистанции. В этом случае он для вас будет совершенно безобиден. Ведь стоит ему только сделать шаг в вашем направлении, как он сломает себе ноги под тяжестью собственного тела.