Питер Годфри-Смит - Чужой разум. Осьминоги, море и глубинные истоки сознания

Сценарий, который я только что изложил, основан на мнении, что губки — наши самые отдаленные родичи среди современных животных. Отдаленные не значит древние — современные губки прошли столь же длительную эволюцию, как и мы. Но по ряду причин считается, что если губки ответвились от эволюционного древа очень рано, то они могут дать сведения о том, какими были древнейшие животные. Впрочем, новейшие исследования предполагают, что губки могут и не быть самыми дальними нашими родственниками — на самом деле эта честь может принадлежать гребневикам .

Гребневик ( Ctenophora ) похож на очень хрупкую медузу. Это почти прозрачный шарик с цветными лентами из тонких, как волос, ресничек вдоль всего тела. Гребневиков часто считали родственниками медуз, но внешнее сходство бывает обманчиво: они, возможно, отделились от линии, ведущей к остальным животным, еще раньше, чем губки. Если это правда, это не значит, что наш предок выглядел как современный гребневик. Но «гребневиковый» сценарий дает другую картину ранних стадий эволюции. В начале ее тоже комок из клеток, но затем можно представить себе, как комок складывается в пленчатый шарик и выполняет простые движения, плавая в толще воды. Тогда эволюция животных начинается отсюда — от парящего призрачного прародителя, а не от извивающейся личинки губки, которая отказалась от сидячего образа жизни.

С появлением многоклеточных организмов клетки, которые были раньше самостоятельными организмами, начинают функционировать как составные части более крупных элементов. Для того чтобы новый организм стал чем-то посложнее, чем комок склеенных вместе клеток, нужна координация. Выше я описал чувства и действия, наблюдаемые у одноклеточных. У многоклеточных системы, отвечающие за восприятие и поведение, усложняются. Более того, само существование этих новых объектов — животных организмов — зависит от данных способностей воспринимать и действовать. Восприимчивость и коммуникация между организмами дают начало восприимчивости и коммуникации в организме. «Поведенческие» возможности клеток, когда-то живших в качестве отдельных организмов, закладывают основу для слаженной работы нового, многоклеточного организма [23] Подробно о скрытых формах поведения губок см. работы Салли Лейз: Sally Leys and Robert Meech, «Physiology of Coordination in Sponges», Canadian Journal of Zoology, 84, no. 2 (2006): 288–306; Leys, «Elements of a ‘Nervous System’ in Sponges», Journal of Experimental Biology, 218 (2015): 581–591; Leys et al., «Spectral Sensitivity in a Sponge Larva», Journal of Comparative Physiology A , 188 (2002): 199–202; а также Onur Sakarya et al., «A Post-Synaptic Scaffold at the Origin of the Animal Kingdom», PLoS ONE, 2, no. 6 (2007): e506. .

У животных эта скоординированность имеет несколько аспектов. Один из них присущ также и другим многоклеточным, например растениям, — взаимодействие между клетками, составляющее организм, то, благодаря чему он существует. Другой действует в более быстром темпе и составляет характерную особенность животных. У большинства животных, за немногими исключениями, химические взаимодействия между некоторыми клетками составляют основу нервной системы , простой или сложной. А у некоторых из них масса подобных клеток, объединившихся вместе, вспыхивает электрохимической грозой сигналов, изменивших свои функции, — и становится мозгом.

Нервная система состоит из множества элементов, но важнейшие из них — это клетки необычной формы, которые называются нейронами . Их длинные отростки и сложные разветвления образуют лабиринт в наших головах и других частях тела.

Активность нейронов зависит от двух факторов. Первый — их электрическая возбудимость, проявляющаяся в первую очередь как нервный импульс , электрический спазм, проходящий через клетку в ходе цепной реакции. Второй — химическая чувствительность и обмен сигналами. Нейрон выпускает микроскопические брызги того или иного вещества в синаптическую щель между собой и соседним нейроном. Эти вещества распознаются другим нейроном и помогают запустить (или подавить) в нем нервный импульс, который называют также потенциалом действия. Подобное химическое взаимодействие — наследие древней системы коммуникации между организмами, «загнанное» внутрь. Потенциал действия имелся и у древних клеток до появления животных, и в наши дни существует не только у животных. Вообще-то впервые он был измерен у растения — венериной мухоловки, с которой работал Чарльз Дарвин в XIX веке. Даже у некоторых одноклеточных есть потенциал действия.

Нервная система позволяет не просто обмениваться сигналами между клетками — это и так обычное явление, — она обеспечивает особые виды коммуникации [24] В биологии из правил почти всегда есть исключения: между частью нейронов имеются прямые электрические связи, и им необязательно прибегать к химическим сигналам, чтобы установить сообщение. Кроме того, не все нейроны обладают потенциалом действия. Например, на тот момент, когда пишется эта книга, неясно, используется ли вообще потенциал действия как таковой в нервной системе нематоды Caenorhabditis elegans , маленького червячка, который является важным модельным объектом в биологии. Возможно, ее система работает лишь с более плавными («аналоговыми») и менее «цифровыми» изменениями электрических свойств нейронов. . Во-первых, нервная система работает быстро . Темп жизни растений, за исключением редких случаев вроде венериной мухоловки, гораздо медленнее. Во-вторых, длинные тонкие отростки нейрона позволяют одной клетке протягиваться через мозг или тело на определенное расстояние и воздействовать лишь на некоторые клетки вдалеке от себя — воздействие целенаправленно . Эволюция преобразила межклеточную коммуникацию из простой рассылки клетками сигналов сородичам, случайно оказавшимся поблизости, в нечто иное — упорядоченную сеть [25] К дискуссии об эволюции нейронов см.: Leonid Moroz, «Convergent Evolution of Neural Systems in Ctenophores», Journal of Experimental Biology, 218 (2015): 598–611; Michael Nickel, «Evolutionary Emergence of Synaptic Nervous Systems: What Can We Learn from the Non-Synaptic, Nerveless Porifera?» Invertebrate Biology, 129, no. 1 (2010): 1–16; Tomás Ryan and Seth Grant, «The Origin and Evolution of Synapses», Nature Reviews Neuroscience, 10 (2009): 701–712. Обзор несмолкающих дебатов — в статье: Benjamin Liebeskind et al., «Complex Homology and the Evolution of Nervous Systems», Trends in Ecology and Evolution, 31, no. 2 (2016): 127–135. Некоторые биологи утверждают, что и у растений есть нервная система. См. Michael Pollan, «The Intelligent Plant», New Yorker , December 23, 2013: 93–105. . В нервной системе наподобие нашей это порождает постоянный электрический шум, симфонию микроскопических конвульсий клеток, обменивающихся брызгами химических веществ через щели там, где одна клетка взаимодействует с другой.

Эта бурная внутренняя жизнь ко всему прочему затратна . Жизнеобеспечение и деятельность нейронов требует огромного количества энергии. Создавать нервные импульсы — это все равно что постоянно заряжать и разряжать батарейку сотни раз в секунду. У животных вроде нас солидная доля энергии, потребляемой с пищей — в нашем случае около четверти, — уходит только на поддержание функций мозга. Любая нервная система — машина, дорогая в обслуживании. Скоро я расскажу об истории этой машины, о том, когда и как она могла возникнуть. Но вначале я уделю немного времени общему вопросу, зачем она нужна.