Метазоа. Зарождение разума в животном мире - Питер Годфри-Смит
Свет сквозь стекло
Традиционно губки считались важнейшим из живых ключей к разгадке тайны самых ранних форм животной жизни{42}. Губки обширно представлены в палеонтологической летописи и отлично изучены. Давайте же, не делая далеко идущих предположений об их сходстве или несходстве с нашими эволюционными предками, рассмотрим губку внимательней как самостоятельное, ни на что не похожее животное.
Губки в море встречаются практически повсеместно: мягкие пальчики и пушистые деревца в умеренных водах, пышные веера на тропических рифах и башни на дне холодных морей, с которых начинается эта глава. Некоторые разрастаются поверх других организмов и не могут определять свою форму самостоятельно. Все, что они делают, так это всасывают воду своей нижней частью, прогоняют ее вверх по телу и выпускают через верхнее отверстие. Пищу, в основном бактерий, губки всасывают из воды. Есть губки, которые питаются чуть более разнообразно: в глубоких водах живут губки-хищники, которые ловят и едят мелких животных.
Тело губки сильно отличается от тел наподобие наших. Большая часть клеток, составляющих ее тело, находится в непосредственном контакте с водой, проходящей сквозь него. Тело губки представляет собой лабиринт тонких канальцев, выстеленных микробами-симбионтами, и оно проницаемо для внешней среды.
У губки нет ни мозга, ни нервной системы. Личинка (незрелая форма), похожая на крошечную толстенькую сигару, умеет плавать, и у нее есть кое-какие чувствительные органы, похожие на зачатки нервной системы. Чувствительные механизмы личинки обращены наружу, к миру, а не к другим клеткам тела. Личинка находит себе место, закрепляется и вырастает во взрослую особь. Но при всем том, что нервной системы у губки нет, ее не назовешь инертной. Внутри каждой клетки бушует шторм, о котором я писал выше. Губка как целое выглядит вялой, но есть у нее и активная сторона.
Вода проходит сквозь тело губки, а клетки с маленькими жгутиками (флагеллами) прогоняют ее через крошечные фильтры, отцеживая из нее бактерий. Режим всасывания может изменяться; если вода грязная, что грозит засорением канальцев, то оно может остановиться совсем. Конгломерату клеток, лишенному нервной системы, добиться этого не так-то просто. Это серьезное достижение. Видимо, трубочки, через которые проходит вода, изнутри выстелены особыми сенсорными клетками, передающими сигналы всем остальным. Учитывая, что представляет собой клетка, повлиять на другую – серьезная для нее задача. Происходит это так: клетка выделяет особые молекулы, на которые реагируют соседние клетки. В результате каналы сжимаются и закрываются. Процесс небыстрый, но торопиться губке некуда. Иногда, перед тем как сократиться, губка для начала немного расширяется, как будто бы «чихая» в полусне.
Все это напоминает нам как о возможностях, открывающихся перед многоклеточной жизнью, так и о трудностях, с которыми она сталкивается. Каждой отдельной клетке из тех, что составляют губку, не грозит опасность попасть на обед клетке покрупнее, как могло бы случиться, если бы она в одиночестве плавала в воде. Но, если бы клетка была просто прикована к одному месту вместе с группой других, перед ней замаячила бы вероятность умереть от голода. Кружево каналов и трубочек губки обеспечивает большинству ее клеток непосредственный контакт с водой. Но, если перед губкой встанет некая общая задача, ей будет очень сложно осуществить координированное действие, в особенности координированное движение. Из-за описанного устройства губка сильно напоминает растение. Большинство губок не имеют ничего против такого образа жизни и живут так же, как жили испокон веков. Но некоторые все же решились попробовать нечто новенькое.
Hexactinellida, или шестилучевая стеклянная губка, иллюстрирует собой две главных темы этой главы – единство и индивидуальность{43}. Стеклянная губка, как и все другие животные, – многоклеточный организм, но в процессе ее роста большинство клеток стеклянной губки сплавляются друг с другом, лишаясь границ. Конечно, они отказываются от границ не с внешним миром – только с соседними клетками. Со временем их тело превращается в единую сеть, которую часто описывают как «трехмерную паутину», натянутую поверх твердых элементов, на которые она опирается.
Эти твердые элементы сделаны из стекла. У разных видов губок они напоминают крестики, звездочки или снежинки.
Вместе они формируют структуры, напоминающие цветы или виноградные гроздья, но, по сути, это скелет, поддерживающий башню. (На рисунке этих крошечных структур, выполненном Ребеккой Гелернтер, воспроизведены гравюры, сделанные с образцов, собранных экспедицией «Челленджера» в XIX веке – в путешествии, которое прикончило батибиус{44}.)
Как и другие представители класса, шестилучевая губка существует в тесной связи с другими формами жизни. Внутри стеклянной губки, которая называется «корзинка Венеры», обычно живет пара маленьких креветок. Креветки проникают в башню, будучи совсем крошечными, и вырастают во взрослых особей, не выходя наружу. Со временем они становятся слишком большими, чтобы протиснуться сквозь отверстия в теле губки. В башне у креветок появляется потомство. Они содержат губку в чистоте, а в ответ пользуются защитой прочного скелета губки и питаются пищей, содержащейся в воде, которую губка пропускает сквозь свое тело.
У стеклянных губок нет нервной системы, но электрически они не инертны, и укрощение заряда принимает у них необычную форму. Эта живая паутина, натянутая на прочный скелет, проводит электрические сигналы и имеет некоторый «потенциал действия», что губкам в целом не свойственно. Как правило, стеклянная губка пропускает воду сквозь тело постоянным потоком. Однако в ответ на определенные стимулы, например если выломать из ее тела одну-единственную стеклянную звездочку, губка тут же перестает качать воду. Она делает это, запуская вдоль тела электрический разряд. Электрически губка ведет себя как одна огромная клетка – разряд в долю секунды без всяких помех пронизывает все ее тело. Стеклянная губка добивается координации действий не за счет координации сигналов между клетками, а за счет того, что в целом она является не совсем клеточной формой жизни. Она, безусловно, продукт эволюционного пути животных, но такой, который частично отказался от многоклеточной формы жизни, выбрав для себя иной вид единства.
Я говорил о заряде, коммуникации и координации внутри этих созданий. Но стеклянная губка – животное, состоящее в основном из стекла, и это не только паутина, проводящая ток, но и скелет под ней. Одна из важнейших характеристик стекла – способность пропускать свет. Скелет некоторых стеклянных губок напоминает оптоволоконный кабель, который проводит и фильтрует свет.
Интересно, делает ли губка со светом нечто биологически значимое, или это ее свойство – непреднамеренное следствие использования стекла в качестве строительного материала? Должна ли она проводить свет, или это вышло случайно? Тут открывается широкий простор для увлекательных спекуляций, и в отношении губок, принадлежащих к разным видам, высказывались и обсуждались самые разные вероятности{45}. Свет – если мы не говорим о мелководных видах губок – должен вырабатываться биомолекулами того или иного типа и может представлять собой еще один способ коммуникации внутри животного. К тому же светом могли бы питаться микроорганизмы, живущие в симбиозе с губкой: крохотные диатомы и другие создания собираются внутри губок, обитающих на такой глубине, что им не хватит света для продолжения жизни, если губка не будет проводит к ним его лучи. Свет, излучаемый стеклянной губкой, проникает даже в морское дно, пусть и неглубоко. Корзинка Венеры освещает окружающие воды, как слабая лампочка в океане, и, может, именно этим она привлекает креветок, которые селятся у нее внутри. Все это пока только предположения, и некоторые биологи думают, что испускаемый губкой свет слишком слаб,
