Каспар Хендерсон - Книга о самых невообразимых животных. Бестиарий XXI века

Иногда, когда что-то в окружающей природе кажется мне слишком необычным, я вспоминаю эту фотографию. Она напоминает мне, что, если мы будем чуть внимательнее, мы сможем разглядеть что-то поразительное и даже красивое в существах, которые из-за предвзятого отношения кажутся уродливыми. Нет, я ни в коем случае не провожу параллели между здоровыми губками и людьми, не важно, страдают они какими-либо физическими недостатками или нет. Различия здесь слишком очевидны. Я просто пытаюсь сказать, что даже столь чуждое нам и, на первый взгляд, скучное существо, как губка, покажется удивительным, если узнать о нем побольше.

Джозеф Меррик, 1889 г.

Все губки получают кислород и пищу (в основном бактерии) с током воды. Течением же уносятся отходы их жизнедеятельности. Лейконоидные губки (включая бочкообразные и трубчатые) превратили свой способ фильтрации пищи в настоящее искусство. Взрослая лейконоидная губка использует тот же принцип, что лежит в основе отвода дыма по трубе. Вода, как и воздух, движется медленнее около поверхности земли (или дна), чем на некотором расстоянии от нее (как выше, так и ниже, и губки часто растут на крутых рифах, свешиваясь вниз). Круглое отверстие на удаленном от дна краю губки (оскулюм, в переводе – маленький рот) устроено по принципу печной трубы. Можно с успехом наблюдать за «работой» губки, если добавить немного краски в медленно текущую у ее основания воду. Подкрашенная вода будет вытекать из отверстия наверху, как пар из трубы паровоза, гораздо быстрее, чем она затекала в губку. Кроме того, губки (как лейконоидные, так и другие) увеличивают эффективность «сжигания», пропуская воду через многочисленные микроскопические камеры, из которых состоят трубообразные губки. Камеры выстланы специальными клетками, хоаноцитами, оснащенными жгутиками, которые действуют как кнуты и обеспечивают движение воды, то есть приток пищи и отток отходов. Это позволяет хоаноцитам заглатывать взвешенные в воде бактерии (а затем передавать питательные вещества другим клеткам внутри организма).

Исследования лейконии (Leuconia) – небольшой лейконоидной губки примерно 10 см высотой и 1 см в диаметре – показали, что скорость воды, затекающей в ее приводящие каналы (их у нее более 80 000), составляет 6 см/мин. Внутри более 2 млн жгутиковых камер скорость воды замедляется до 3,6 см/ч (1/100 от начальной скорости), в результате увеличивается время, в течение которого хоаноциты – клетки, специализированные на питании, – могут извлечь частички пищи из воды. Вода вытекает из единственного выводного отверстия, оскулюма, со скоростью примерно 8,5 см/сек, то есть в 8000 раз быстрее, чем она циркулировала внутри губки, и в 85 раз быстрее по сравнению со скоростью поступления в губку.

Оборачивая себе на пользу столь тривиальную вещь, как разницу в скорости потоков воды, бочкообразные губки эксплуатируют тем самым энергию течения и приливов/отливов, которые, в свою очередь, объясняются гравитационной силой Луны и Солнца. У губок есть и еще один способ использовать энергию Солнца (аналогично тому, как используют ее кораллы и многочисленные другие животные): тело губок, растущих на мелководье, часто становится местом обитания светолюбивых водорослей. Своеобразная арендная плата – это необходимые губке кислород и метаболиты. Часто водоросли производят больше кислорода, чем губка потребляет, и таким образом симбиоз губки и водоросли оздоравливает экосистему, частью которой они являются. (Не все губки столь щедры: встречаются плотоядные виды и виды-паразиты.) Некоторые бочкообразные губки живут по две тысячи лет – так же долго, как секвойя, хотя они и не столь огромны. Другие виды имеют специальные прозрачные трубочки, по которым свет доставляется живущим в глубине их тел водорослям. Насколько известно, губки – единственные животные, способные на такое. Получается своего рода подводный «столп света» (состояние, которое учителя йоги обещают человеку, а уж никак не «низшему» животному). Губки используют энергию Луны, Солнца, а также растений. Когда-то очень давно, примерно 160 млн лет назад, когда Мировой океан значительно отличался от современного, эти уникальные способности губок позволяли им формировать рифы протяженностью от нынешней Испании до Румынии – длиннее, чем крупнейший в мире коралловый Большой Барьерный риф.

Но, наверное, самое интересное, это то, что губки могут рассказать нам о происхождении животных и человека. Начинается эта история с открытия, впервые документально зафиксированного в 1907 г. Оказалось, что при определенных условиях губка способна воссоздать новую полностью функциональную особь из мешанины клеток, даже если сначала пропустить губку сквозь сито с ячейками не больше одной клетки. Потом стало понятно, как велико сходство между хоаноцитами (клетками, играющими ключевую роль в жизнедеятельности губки) и одноклеточными животными хоанофлагеллятами.

Хоанофлагелляты также оснащены для выполнения трех основных функций нейронов: передача электрических сигналов по телу, передача сигналов соседям с помощью нейромедиаторов и получение таких сигналов.

Хоанофлагелляты – это планктон, микроскопические простейшие, которые питаются еще более микроскопическими бактериями. В ведре воды, набранном у берега моря, окажутся сотни или даже тысячи хоанофлагеллят. Они вполне способны выживать поодиночке, но зачастую формируют целые колонии: клеткам выгодно такое совместное существование, несмотря на то, что все они одинаковы. Это отнюдь не уникальная черта: образование колоний свойственно многим бактериям и одноклеточным. Уникально для хоанофлагеллят другое: гены, благодаря которым они производят белки, скрепляющие клетки, очень похожи на аналогичные по функции гены всех многоклеточных животных. Гены сходны настолько, что практически исключают какие-либо сомнения в нашем происхождении от этих одноклеточных.

Грубо говоря, губки отличаются от хоанофлагеллят только тем, что помимо хоаноцитов на «рабочих» концах губки (там, где губка питается или избавляется от отходов) имеется ряд других клеток, их менее десяти разновидностей. Эти клетки выполняют специфические задачи: в частности, отвечают за образование и сохранение структуры с коллагеновым или кремнеземным скелетом, за подавление патогенов и производство новых клеток. Первые многоклеточные животные имели всего несколько типов специализированных клеток, которые легко развивались из одного базового типа. Эти животные были очень похожи на губок, только меньше и проще, чем, например, современные гиганты – бочкообразные губки, адаптировавшиеся к современным условиям. Так что получается, что губка вполне наглядно демонстрирует процесс эволюции первых многоклеточных из одноклеточных. Эуметазои, более сложные по сравнению с губками животные, развили внеклеточное пищеварение, эпителий, настоящую нервную систему, мезодерму, симметричное строение и специальный кишечник.