Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни - Ричард Докинз

У амеб нет постоянной формы тела. Видовое название proteus они получили в честь греческого бога Протея, который мог менять обличье. Они передвигаются, переливая свое полужидкое содержимое – либо в виде более или менее оформленных капель, либо выпуская ложноножки. Иногда они даже могут “ходить” на этих временно сорганизованных “ногах”. Питаются они, обворачивая добычу ложноножками и заключая ее в сферический пузырек с жидкостью (стать жертвой, вероятно, довольно неприятно). Сферический пузырек, или вакуоль, можно представить как часть внешнего мира, отделенного стенкой амебы. В вакуоли пища переваривается.

Некоторые амебы живут в кишечнике животных. Так, Entamoeba coll – обычный обитатель толстой кишки человека. Ее не стоит путать с бактериями Escherichia coli, которые гораздо меньше по размеру и которыми она, по-видимому, питается. Entamoeba coli для нас безопасна, в отличие от близкой родственницы E. histolytica, которая разрушает клетки, выстилающие толстую кишку, и вызывает амебную дизентерию.

Амебы. "Амеба” – это скорее описание, нежели таксономическая категория: множество неродственных эукариот имеют амебоидную форму. Амебозои (Amebozoa) объединяют обычных амеб, а также большинство слизевиков – ок. 5 тыс. известных видов.

На рис.: амеба обыкновенная (Amoeba proteus).

Существуют три довольно разные группы амебозоев, которых называют слизевиками: их объединяют независимо эволюционировавшие общие признаки (есть еще одна неродственная им группа “слизевиков”, акразиды, которые присоединятся к нам на рандеву № 37). Из слизевиков-амебозоев самыми известными являются клеточные слизевики, или диктиостелиды. Изучению этих организмов посвятил свою жизнь выдающийся американский биолог Джон T. Боннер.

Клеточные слизевики – это социальные амебы. Они буквально стирают грань между социальной группой и многоклеточным организмом. На первом этапе жизненного цикла самостоятельные амебы живут в почве, питаются бактериями и размножаются как амебы – делением пополам. Затем, довольно внезапно, амебы переключаются на “социальный режим”. Они собираются в “центрах скоплений”, от которых во все стороны распространяются химические аттрактанты. Поскольку к этому центру стекается все больше амеб, он распространяет все больше аттрактантов и становится все привлекательнее. Это отчасти напоминает формирование планет из обломков. Чем больше накапливается осколков в некоем центре сборки, тем сильнее его притяжение. Поэтому через некоторое время остается несколько центров притяжения, и вокруг них формируются планеты. То же и амебы: собравшись в нескольких центрах притяжения, они формируют многоклеточную массу, из которой образуется многоклеточный “слизняк”. Это образование примерно в миллиметр длиной передвигается как настоящий слизняк, имеет передний и задний конец тела и может перемещаться в определенном направлении – например, к свету. Так амебы подавляют свою индивидуальность, чтобы образовать единый организм.

Поползав, слизняк вступает в заключительную фазу жизненного цикла: построение грибообразного “плодового тела”. Он встает на “голову” (тот конец, который был передним при ползании), и она становится “ножкой” миниатюрного гриба. Ножка превращается в полую трубку, образованную разбухшими целлюлозными оболочками мертвых клеток. Затем в трубку начинают вливаться клетки, находящиеся на верхушке гриба – Боннер сравнил это зрелище с фонтаном наоборот. В результате ножка поднимается, причем исходно задний конец оказывается сверху. Все амебы, составляющие этот задний конец, формируют споры, заключенные в толстую защитную оболочку. И, подобно спорам гриба, они рассеиваются: из каждой споры вырывается свободноживущая амеба, которая входит в новый жизненный цикл, попадая в почву и начиная поедать бактерии.

Боннер приводит поучительный список социальных микробов: многоклеточные бактерии, многоклеточные инфузории, многоклеточные жгутиковые и многоклеточные амебы, включая его любимых слизевиков. Все эти существа могут служить наглядной реконструкцией происхождения нашей многоклеточности. Но, подозреваю, все они эволюционировали своим путем, и этим-то и замечательны.

Рандеву № 36

Растения

Мы встречаемся с истинными властелинами жизни: растениями. Жизнь вполне могла обойтись без животных и без грибов. Но если бы исчезли растения, жизни тут же пришел бы конец. Растения – основа почти любой пищевой цепи. Это самые заметные организмы на нашей планете, и именно их первыми заметил бы посетивший Землю марсианин. Самыми крупными самостоятельными организмами, когда-либо жившими здесь, являются растения, и они же составляют значительную долю биомассы. Это не случайно. Почти[94] вся биомасса образуется от солнечной энергии с помощью фотосинтеза зеленых растений, а при переходе к каждому следующему звену пищевой цепи сохраняется около 10 % накопленной энергии. Суша окрашена преимущественно в зеленый цвет благодаря растениям, и поверхность моря тоже была бы зеленой, если бы фотосинтезирующие организмы, составляющие плавающий “ковер”, не были бы настолько мелкими, что они просто не в состоянии отразить достаточное количество зеленого света. Складывается впечатление, что растения стараются покрыть собой каждый квадратный сантиметр. В общем-то, примерно это они и делают, и по весьма важной причине.

Растения. К растениям относятся ок. 13 видов глаукофитовых водорослей (одноклеточные водоросли, хлоропласты которых морфологически очень близки к свободноживущим цианобактериям), ок. 5 тыс. видов красных водорослей и ок. 30 тыс. видов зеленых растений. Последняя группа включает множество одноклеточных и колониальных зеленых водорослей, например вольвокс (Volvox), а также мхи, папоротники, хвойные растения, цветковые растения и проч. Порядок ветвления этих трех групп установлен сравнительно точно, но положение растений на филогенетическом древе эукариот остается спорным (рандеву № 37). На рис. (слева направо): красная водоросль (Rhodymenia palmata), вольвокс (Volvox aurelia), гигантская секвойя (Sequoiadendron giganteum).

От Солнца до Земли доходит ограниченное число фотонов, и каждый из них драгоценен. Общее число фотонов, которые может собрать планета, ограничено площадью ее поверхности – кроме того, задача осложняется тем, что к Солнцу обращена лишь одна ее сторона. С точки зрения растения, неосмотрительно упускать возможность перехватить лишний фотон. Листья представляют собой максимально уплощенные “солнечные панели”, чтобы увеличить количество фотонов на единицу затраченных усилий. Кроме того, листья располагаются так, чтобы они не затеняли друг друга. Поэтому деревья в лесу высокие. А вне леса высокие деревья неуместны и, как правило, являются результатом человеческого вмешательства. Быть высоким – пустая трата сил, если вы – единственное в округе дерево. Гораздо разумнее разрастись, как трава. Что касается лесов, то не случайно там темно: каждый фотон, достигающий земли, – это упущенный фотон.

За немногими исключениями, например венериной мухоловки, растения неподвижны. Животные же, за немногими исключениями (например губок), подвижны. Чем объяснить разницу? Ясно, что ответ связан с тем фактом, что растения поглощают фотоны, а животные (в конечном счете) поглощают растения. (Уточнение “в конечном счете” необходимо, потому что животные нередко едят других животных, поедающих растения.) Но как связано поглощение фотонов с неподвижностью? И, напротив, как связано поедание растений с подвижным образом жизни? Начнем с того, что, поскольку растения остаются на месте, животным, которые желают их съесть, не остается ничего, кроме как двигаться. Но почему растения сидят на месте? Возможно, это связано с необходимостью иметь корни, чтобы поглощать питательные вещества из почвы? Возможно, план строения, подходящий для подвижного образа жизни (цельное, компактное тело), слишком трудно совместить с планом строения, подходящим для улавливания максимального количества фотонов (тело с большой площадью поверхности и, следовательно, громоздкое)? Не знаю. Как бы то ни было, представители двух из трех основных групп организмов на планете – грибы и растения – ведут практически неподвижный образ жизни, а третьей – животные – как правило, активно двигаются. Растения даже могут использовать животных как транспорт, и цветы с их очаровательными красками, формами и ароматами являются примерами орудий такой эксплуатации.

Не все пилигримы, которых мы встречаем на рандеву № 36, имеют зеленую окраску. Растения делятся на две группы: красные водоросли и зеленые растения (включая зеленые водоросли)[95]. Красные водоросли обитают на морском побережье. Зеленые водоросли тоже встречаются там, однако они живут и в пресной воде. Самые привычные для нас водоросли – бурые. Однако это довольно самостоятельная группа, и мы встретимся с ними позднее. Из тех же, кто присоединился к нам сейчас, самая внушительная и знакомая нам группа – наземные растения. Растения завоевали сушу прежде животных, и неудивительно: какой смысл быть животным, если на суше нет растений, которые можно есть? Растения, по всей видимости, попали на сушу не сразу из моря, а через пресные водоемы, как и животные.