Евгений Панов - Зоология и моя жизнь в ней

Обычно само слово «микроорганизм» вызывает в нашем сознании представление о некоем примитивнейшем создании, которое и организмом то назвать как-то неловко [227]. Отсюда и привычное противопоставление «одноклеточных», как чего-то в высшей степени несовершенного, «многоклеточным», олицетворяющим собой высшие, прогрессивные формы жизни. Хотя суждение это во многом справедливо, но, позже, когда я писал первые главы книги, выяснилось, что далеко не все здесь столь просто.

Если понимать слово «многоклеточный» буквально – нечто, составленное из многих, пусть даже совершенно однотипных клеток, то «многоклеточные организмы» более чем обычны в мире «одноклеточных». Это не игра слов, а нечто вполне реальное, хотя и нарушающее своей кажущейся алогичностью наши устоявшиеся представления о картине органического мира. Неопровержимые факты заставляют согласиться с парадоксальным, на первый взгляд, утверждением известной американской исследовательницы Линн Маргулис [228], утверждающей, что «колониальная и многоклеточная организация возникла во многих группах организмов, включая бактерий». Обсуждая строение некоторых таких микроорганизмов, она пишет далее, что «…ни при каком усилии воображения невозможно счесть все эти организмы одноклеточными».

Один из наиболее поразительных примеров таких полуколоний-полуорганизмов – это хищные нитчатые бактерии. Представьте себе микроскопических размеров мешочек, стенки которого состоят из одного слоя палочковидных клеток, соединенных тончайшими плазмодесмами. Все клетки погружены в прозрачную слизь, так что при увеличении расстояний между ними слизистые «оконца» также увеличиваются в размерах, но остаются непроницаемыми. В результате стенки мешочка могут очень сильно растягиваться, все время удерживая в замкнутой полости свое жидкое содержимое. Это странное создание, медленно движущееся в толще прудового ила, было открыто в 1947 г. русским микробиологом Б. В. Перфильевым, который назвал невиданного ранее монстра «хищной бактериальной сеткой».

Встретив на своем пути какую-либо живность из числа микроорганизмов, одноклеточных либо колониальных, диктиобактер (таково научное название нашего «много-клеточного» мешочка) начинает наползать на жертву таким образом, что ее тело попадает в полость зловещего мешочка через одно из слизистых окошечек, которое замыкается слизью сразу же, как только добыча целиком окажется внутри. При успешной охоте бактериальная сетка «заглатывает» жертвы, вдвое и более превосходящие размеры самого хищника, сетчатая стенка «тела» которого растягивается настолько, насколько это необходимо в данном случае, обволакивая пойманную добычу сплошным эластичным покрывалом.

У другого вида хищных нитчатых бактерий, названного циклобактером, колония представляет собой подвижную цепочку палочковидных клеток, способную образовывать в своих концевых участках замкнутые петли. Эта ловчая петля словно бы «наползает» на микроорганизм-жертву и тут же закручивается восьмеркой, надежно удерживающей добычу. Затем живая нить циклобактера опутывает свою жертву, формируя так называемый «пищеварительный кокон». Еще у одного представителя хищных бактерий, именуемого тригонобактером, колония представляет собой нечто вроде липкой паутины, ячейки которой зачастую имеют характерную форму треугольников.

Колонии циклобактера и тригонобактера обычно включает в себя не более трех десятков клеток, а у поистине фантастического тератобактера (буквально, бактерия-монстр) такого рода агрегаты включают в себя до нескольких тысяч клеток. Это уже не цепочка, а многорядная лента, улавливающая своих жертв особыми петлеобразными лопастями.

Получается, что «многоклеточность», как таковая, не служит еще сама по себе свидетельством высокой и совершенной организации. На самом деле, основной конструктивный принцип строения высших многоклеточных (в строгом смысле этого слова) – это объединение однокачественных клеток в функциональные ансамбли, именуемые тканями (мышечной, соединительной, нервной и т. д.). А уже эти разнокачественные ткани делят между собой обязанности по обеспечению жизнедеятельности организма. То есть они, а не клетки как таковые, оказываются взаимодополнительными и лишь в содружестве друг с другом способны обеспечить существование организма как целого. Поэтому тот тип организации, который мы можем назвать «истинной многоклеточностью», было бы точнее обозначить как «разнотканевость».

Наблюдательным натуралистам издавна бросалось в глаза очевидное сходство между процессом увеличения числа равноценных клеток на первых стадиях развития зародыша у многоклеточных, с одной стороны, и формированием колонии одноклеточных при делении клетки-основательницы, с другой. Вероятно, это был первый намек, позволивший в дальнейшем сформулировать так называемую «колониальную теорию происхождения многоклеточных». Эта теория стала казаться еще более правдоподобной после того, как были обнаружены и основательно изучены такие «колонии одноклеточных», в которых уже не все слагающие их элементарные тельца полностью однотипны и равноценны. Подобные образования, благополучие которых зиждется на сотрудничестве клеточных ансамблей, выполняющих неодинаковые функции, соблазнительно уподобить той стадии в развитии зародыша многоклеточного, когда слагающие его клетки уже неравноценны и по своему строению и назначению.

Вот лишь один пример. Характернейший обитатель влажных прибрежных почв и мелководий – микроорганизм, именуемый стигонемой, выглядит как прикрепленная к грунту, ветвящаяся наподобие кустика цепочка клеток, которые заключены в сплошной слизистый футляр. Это существо замечательно тем, что принадлежит к числу организмов, первыми, по сути дела, освоившими планету Земля более чем 3.5 миллиарда лет назад. Из-за чисто внешнего сходства с миниатюрными водорослями этих прокариот до недавнего времени относили к их числу и называли «сине-зелеными водорослями». Позже стало ясно, что они гораздо ближе к бактериям, откуда их нынешнее правильное название – цианобактерии.

Соседние клетки стигонемы связаны друг с другом тончайшими нитями цитоплазмы (плазмодесмами), как и у бактерий, относимых к группе нитчатых. А существенное различие между объединениями клеток у нитчатых бактерий и у стигонемы состоит вот в чем: у первых все клетки цепочки совершенно однотипны с точки зрения их формы и функций, тогда как у стигонемы среди зеленых клеток, содержащих хлорофилл, тут и там попадаются бесцветные клетки иной формы, так называемые гетероцисты. Здесь-то мы и встречаемся впервые с истинным разделением функций между разными категориями клеток. Дело в том, что зеленые клетки осуществляют фотосинтез, вырабатывая углеводы для себя и для клеток-соседок. Что же касается гетероцист, то каждая такая клетка усваивает азот атмосферы, необходимый для синтеза белков и молекул ДНК, и через мельчайшие поры в своей оболочке передает его другим членам содружества. Эта взаимная зависимость клеток друг от друга и делает тело (трихом) стигонемы единым и неделимым целым.