Ричард Докинз. Рассказ предка

  • Ричард Докинз. Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни / Пер. с англ. С. Долотовской. — М.: Издательство АСТ: Corpus, 2015. — 768 с.

    Известный ученый-натуралист и популяризатор науки Ричард Докинз разворачивает историю человечества в виде путешествия длиной в четыре миллиарда лет — к истокам жизни на Земле. По мере погружения в прошлое к нам, людям, присоединятся другие «пилигримы», ищущие собственных прародителей. И тогда выяснится, что у нас общая история — и предки — не только с «сестрой цикадой» и «братом фазаном», но и с растениями, грибами и бактериями, — со всеми организмами на планете.

    Рандеву No 31

    Губки (Porifera) — последние присоединяющиеся к нам представители многоклеточных. Ученые не всегда относили губок к многоклеточным (Metazoa): прежде их включали в состав таксона Parazoa, состоящего из второсортных жителей царства животных. Сейчас губок относят к Metazoa, а остальных многоклеточных животных помещают в подцарство настоящие многоклеточные (Eumetazoa).

    Некоторые удивляются, узнав, что губки — это животные. Ведь они неподвижны! На самом деле они двигаются, но не всем телом. У губок, как и у растений, нет мышц. И, как и у растений, их двигательная активность проявляется лишь на клеточном уровне. Губки питаются, пропуская сквозь тело поток воды, из которой они отфильтровывают частицы пищи. Поэтому губки усеяны отверстиями (благодаря которым они впитывают воду в наших ванных).

    Однако туалетная губка — не самый типичный пример губок, которые обычно выглядят как полый кувшин с большим отверстием сверху и множеством маленьких отверстий в стенках. Если растворить в воде немного красителя и погрузить в нее живую губку, можно наблюдать, как вода, втягиваясь в мелкие отверстия, попадает в основную полость тела животного и выходит через отверстие сверху. Воду по телу губки гонят клетки-хоаноциты, выстилающие камеры и каналы стенок. У каждого хоаноцита есть колеблющийся жгутик-флагелла (он похож на ресничку, но крупнее), окруженный высоким воротничком. Позднее мы вернемся к хоаноцитам.

    Губки не имеют нервной системы, у них довольно простое внутреннее строение. Хотя у губок есть клетки нескольких типов, те не образуют ткани и органы, как у большинства животных. Клетки губок «тотипотентны», то есть каждая клетка способна превратиться в клетку любого другого типа. Наши собственные клетки этого не умеют: клетка печени не может превратиться в клетку почки или в нейрон. У губок же клетки настолько пластичны, что любая из них может дать начало целой губке (и даже больше — см. «Рассказ Губки»).

    Неудивительно, что у губок не выделяются клетки «зародышевой линии» и «соматические» клетки. У Eumetazoa клетки зародышевой линии — это те клетки, из которых образуются репродуктивные клетки. Поэтому их гены по сути бессмертны. К зародышевой линии относится небольшая часть клеток тела: они находятся в яичниках и яичках и не занимаются ничем, кроме размножения. Соматические клетки — это все остальные клетки тела, и они лишены возможности бесконечно передавать гены потомкам. У типичного представителя эуметазоев в раннем эмбриогенезе выделяется особая группа клеток, составляющая зародышевую линию. Остальные клетки, соматические, за свою жизнь могут поделиться несколько раз, образуя клетки печени или почки, костей или мышц, но на этом их карьера заканчивается.

    Единственное (и печальное) исключение составляют раковые клетки. Они неизвестно почему обладают способностью бесконечно делиться. Впрочем, как указывают Рэндольф Несси и Джордж К. Уильямс, авторы книги «Наука дарвинистской медицины», этому не стоит удивляться. Напротив, удивительно, что рак так мало распространен. Ведь все клетки нашего тела происходят из миллиардов поколений клеток зародышевой линии, которые никогда не переставали делиться. И в определенный момент им внезапно запрещают делиться и заставляют их стать соматическими клетками — например клетками печени. При этом предковые клетки этого не делали. Конечно, организмы, в которых жили эти клетки, имели печень. Но клетки зародышевой линии происходят не от клеток печени, а от таких же клеток зародышевой линии.

    У губок все клетки тела представляют собой клетки зародышевой линии, и все они потенциально бессмертны. Губки имеют несколько разных типов клеток, но развитие их идет совсем не так, как у остальных многоклеточных. Эмбрионы эуметазоев формируют слои клеток, которые разворачиваются, как оригами, выстраивая тело. У губок таких эмбриологических процессов нет. Их заменяет нечто вроде самосборки: тотипотентные клетки сцепляются друг с другом, как если бы они были очень общительными одноклеточными. Однако современные зоологи все же включают губок в число многоклеточных животных (Metazoa), и я буду следовать этой точке зрения. Впрочем, нужно признать, что Porifera — это, пожалуй, самая примитивная из ныне живущих групп многоклеточных, которая дает нам представление о том, какими могли быть древние Metazoa.

    Как и у других животных, у каждого вида губок свои форма и цвет. Пустой кувшин — одна из множества разновидностей губок. Ее модификации — различные системы пустых полостей, соединенных друг с другом. Губки придают жесткость телу с помощью волокон коллагена (благодаря им туалетные губки такие «губчатые») и минеральных иголочек (спикул), которые представляют собой кристаллы кремния или карбоната кальция и часто служат диагностическим признаком вида. Иногда спикульный скелет бывает весьма красивым и замысловатым, как, например, у стеклянных губок Euplectella.

    Дата рандеву No 31 на филогенетической диаграмме — 800 млн лет назад. Но, как я предупреждал, не стоит слишком доверять оценкам настолько седой древности. Появление многоклеточных губок от одноклеточных простейших — воистину эпохальное событие, и мы вернемся к нему в следующих двух рассказах.

    Рассказ Губки

    В одном из номеров «Журнала экспериментальной зоологии» за 1907 год Генри Уилсон из Университета Северной Каролины напечатал статью о губках. Работа стала классической. Она была написана в те чудесные времена, когда можно было не только понять, о чем идет речь в научной статье, но и представить себе реального человека, который проводит реальные эксперименты в своей реальной лаборатории.

    Генри Уилсон взял живую губку и, пропустив ее через мелкое сито, разделил на клетки, а клетки поместил в блюдце с морской водой, где они вскоре сформировали красное «облако». Когда «облако» осело на дне, Уилсон стал наблюдать в микроскоп. Клетки вели себя как амебы и ползали по блюдцу. Когда эти амебоидные клетки встречали соседей, они присоединялись к ним, формируя растущие агломерации. В конечном счете, как показали Уилсон и другие ученые, из агломераций получались целые новые губки.

    Уилсон провел и другой эксперимент: измельчил губки двух видов и смешал полученные клеточные взвеси. Поскольку два вида имели разную окраску, ученый мог легко наблюдать за происходящим. Клетки предпочитали слипаться с клетками своего вида. Удивительно, но Уилсон расценил этот результат как неудачу, поскольку надеялся (по причинам, которые мне непонятны и которые, вероятно, отражают предрассудки зоолога, жившего век назад), что они сформируют губку из клеток двух различных типов.

    Продемонстрированная «общительность» клеток губки, возможно, проливает свет на обычное эмбриональное развитие отдельных губок. Кроме того, это дает подсказку, как первые многоклеточные животные (метазои) могли эволюционировать от одноклеточных предков (протозоев). Тело многоклеточного животного часто называют колонией клеток. Так что губки могли бы, наверное, рассказать нам о далеком прошлом. Возможно, поведение клеток в экспериментах Уилсона является своего рода реконструкцией возникновения первой губки, сформировавшейся в виде колонии простейших.

    Конечно, все было не в точности так. Но вот подсказка. Самые характерные клетки губок — хоаноциты, которые создают ток воды. На рисунке показан участок стенки губки с внутренней полостью с правой стороны. Хоаноциты выстилают полость губки. «Хоано-» по-гречески — воронка. И действительно, у хоаноцитов есть небольшие воронки, или воротнички, из многочисленных микроворсинок. У каждого хоаноцита есть пульсирующий жгутик, который гонит воду через тело губки. А микроворсинки воротничка отфильтровывают частицы пищи.

Дата публикации:
Категория: Отрывки
Теги: Рассказ предкаРичард Докинз