Книга Парнокопытные киты, четырехкрылые динозавры, бегающие черви... Новая палеонтология. Реальность, которая удивительнее фантазий - Андрей Журавлев

Во времена Тимирязева русские ученые полагали, что в основе такого сожительства именно взаимопомощь, поскольку идея «борьбы за существование» и эволюции ценой такой борьбы им явно не импонировала. Именно взаимную помощь среди животных (и людей) взял за основу своей, альтернативной Чарлзу Дарвину и Алфреду Расселу Уоллесу, эволюционной теории Петр Алексеевич Кропоткин. Труд князя-бунтовщика «Взаимная помощь среди животных и людей как двигатель прогресса» (1902 год) стал одним из основополагающих для всего движения анархистов.

Меловой риф, построенный двустворчатыми моллюсками рудистами (высота до 0,5 метра); Пиренеи, Арагон, Испания; 100-70 миллионов лет. Музей Сантьяго Лафарга, Барбастро

И нельзя не признать, что действительно в природе и помимо лишайников можно найти множество примеров теснейшего сожительства — симбиоза — двух и более организмов. Самый, пожалуй, распространенный случай — это микориза, или грибокорень, — единый, по сути, орган, неразрывное сплетение грибницы, основного тела гриба, и корневых волосков, где грибные нити — гифы — оплетают клетки растения или проникают в них и, влияя на растительные гормоны, изменяют под себя структуру корней. Корни большинства деревьев, кустарников и трав опутаны сетью настолько тонкой, что в объеме почвы размером с коробку сахара вмещается 600 километров ее нитей (чуть меньше расстояния от Москвы до Санкт-Петербурга). Гриб обеспечивает своего хозяина (на самом деле истинным хозяином положения является он сам) водой, перебрасывая ее потоки с увлажненных участков на сухие, и основными питательными микроэлементами — фосфором, азотом, магнием (поэтому ми-коризальные растения способны развиваться в засушливые сезоны и на очень бедных почвах). Самостоятельно растительные клетки зачастую получить доступ к этим элементам не могут: ионы крепко заперты в кристаллической решетке минеральных частиц, которую способен взломать только гриб. Сам же гриб довольствуется органическим веществом, произведенным растением при фотосинтезе.

Шестилучевые кораллы почти в пятнадцать раз быстрее строят свой известковый скелет на свету, чем в темноте, благодаря одноклеточным водорослям динофлагелля-там (Symbiodinium), забирающим избыточный углекислый газ, который образуется при садке извести. Если углекислоту не отводить, скелет начнет растворяться, а не надстраиваться. Меняя виды водорослей, которые обладают разным набором пигментов, кораллы способны строить рифы на разных глубинах. Коралловый полип от водоросли также получает существенную (до 90 процентов) органическую подпитку, немаловажную в условиях олиготроф-ного («голодного») океана. И так было во многие эпохи рифостроения. Скажем, вымершие в конце мезозойской эры двустворчатые моллюски рудисты — главные рифостроители мелового периода — не только уподобились по форме кораллам (одна створка стала роговидной, другая— небольшой плоской крышечкой на ней), чтобы увеличить площадь поверхности, необходимой симбиотическим водорослям. Они даже окошки из прозрачного кальцита стали в свои раковины вставлять, чтобы тем светлее было. Для этого же раскатала свои пухлые сине-зеленые (по цвету фотосимбионтов) «губы» самая большая двустворка современности тридакна, тоже член рифового сообщества. Так используют свои кремневые скелетики с длинными прозрачными иглами и планктонные амебы — радиолярии. Их сожители — тоже динофлагелляты.

Обитатели темных, но теплых глубин океана — 2,5-метровые трубчатые черви вестиментиферы рифтии (Riftia) — выживают в черных кислотных облаках из сероводорода и взвеси сернистого железа, цинка и меди благодаря трофосоме — особому органу, который составляет до 80 процентов их тела. Клетки трофосомы — бактериоци-ты — набиты серными протеобактериями (до 10 миллиардов на грамм трофосомы), а весь этот орган пронизан тонкими кровеносными сосудами. По ним клетки крови переносят от многочисленных щупалец к бактериоцитам гемоглобин, в котором отдельно друг от друга упакованы молекулы кислорода и сероводорода. Бактерии окисляют сероводород и поставляют рифтии витамины и сахара, одновременно оберегая червя от смертельно ядовитых сульфидов и тяжелых металлов. Причем бактерии эти не наследуются, как выяснила морской биолог Андреа Нуссбаумер из Венского университета, а каждый раз, словно паразиты, заново внедряются сквозь покровы личинки рифтии в клетки, из которых должен закладываться кишечный тракт, но вместо него начинает образовываться трофосома.

За счет той же группы бактерий вблизи черных курильщиков живут двустворчатые моллюски батимодиолы (Bathymodiolus, у которых хемосимбионты сидят в жабрах) и почти в самих курильщиках, при температуре 50–85сС, кольчецы альвинеллы (Alvinella pompejana), или помпей-ские черви, которые «позволяют» сожителям покрывать волокнистым слоем поверхность своего тела. А равноногие раки вентиеллы серные (Ventiella sulfuris) поедают аль-винелл вместе с бактериями и переваривают пищу за счет обитателей своего кишечника. Креветки римикарисы безглазые (Rimicaris exoculata), по наблюдениям микробиолога Сирилла Жана и его коллег из Университета Западной Бретани, совсем обленились: за них все делают протеобактерии трех групп, живущие под раздутым панцирем головогруди и в утративших значение ротовых придатках, — одни бактерии выводят из организма тяжелые металлы и серу, а другие превращают углекислоту и соединения азота в витамины, сахара и аминокислоты.

А в океанской бездне изливают холодный свет рыбы, головоногие моллюски и многие другие существа, чтобы себя хоть как-то показать (призывные сигналы предназначены возможным брачным партнерам, угрожающие — врагам) или других посмотреть (светящиеся приманки используют хищники). Как правило, светящиеся органы— фотофоры, мерцают благодаря жизнедеятельности бактерий. Так, у светящейся каракатицы эупримны (Еиргутпа scolopes) — это гамма-протеобактерии, или вибрионы (Vibrio fischeri). Так же как у рифтий, бактерии головоногих не наследуются, а каждый раз набираются из окружающей среды заново после вылупления каракатицы из яйца и заселяют органы свечения. Бактерии прибывают сами — на запах хитина, который у каракатиц выстилает фотофоры и создает своего рода отражатели, усиливающие яркость сигнала. Вибрионы — не единственные сожители этих головоногих: в придаточных железах обитают не менее шести очень разных видов бактерий.

Есть такие бактерии-сожители и у губок, причем они порой образуют до половины их клеточного «тела». Палеонтолог Йоахим Райтнер из Гёттингенского университета даже предположил, что губки произошли в результате слияния бактериальных колоний и воротнич-ковых жгутиконосцев… У последних симбиотические бактерии, как обнаружили цитолог Розанна Альгадо из Калифорнийского университета (Беркли) и ее коллеги, выделяют химические сигнальные молекулы, улавливая которые животное начинает образовывать колонии. А это ведь переход от одноклеточного состояния к многоклеточному…

Но тогда, получается, что все животные — не что иное, как «частично бактерии». Во всяком случае, те из них, кто перешел на растительную пищу: многие насекомые, некоторые рыбы и пресмыкающиеся, птицы (куро-образные, гуси, лебеди, ряд пастушковых и воробьиных, страусиные, а также самые большие птицы — вымершие мадагаскарские эпиорнисы и австрало-новозеландские динорнисы, или моа), парнокопытные, хоботные и даманы, морские коровы, зайцеобразные, а также большинство сумчатых, парнопалых и грызунов, ряд неполнозубых, приматов, даже хищных среди млекопитающих. Полностью растительноядным хищником является, например, большая панда, которая питается исключительно бамбуком. Объяснить это непросто. Ведь все ее родственники — и медведи, и еноты — хищники, и пищеварительная система у них для сугубо растительной диеты не очень приспособлена. У панды даже нет генов, которые кодируют ферменты, необходимые для переваривания клетчатки. А она все равно отправляет бамбук в желудок по 15 часов в день. Переваривается эта грубая пища, как выяснили Чжу Лифен и его коллеги из Института зоологии Китайской академии наук, благодаря секрету, который вырабатывается кишечными бактериями. И вообще этот хищник не хочет мяса: ген, ответственный за восприятие мясного вкуса, утратил у него свое предназначение.