Журнал «Знание-сила» - Знание-сила, 1998 № 04 (850)

Углерод, накопленный растением до того, как оно стало головешкой в камине или мангале, очень лепсо отличить от такового, накопленного неорганическим путем. Растения и фотосинтезирующие бактерии, как и любые живые организмы, предпочитают жизнь легкую и стабильную, поэтому среди стабильных изотопов углерода выбирают легкий. Поскольку естественные горючие вещества (горючие сланцы, торф, уголь, нефть) так или иначе образуются из растительных остатков (от одноклеточных водорослей и бактерий до многоклеточных высших растений), в результате их горения в атмосферу попадает двуокись углерода с повышенным содержанием легкого изотопа. Чем больше топлива сжигают, тем больше такой двуокиси накапливается в атмосфере и гидросфере. Заметное повышение содержания легкого изотопа углерода в скелете губки от слоев времен Луи XIV до отложений наших дней свидетельствует, что нынешняя атмосфера все больше становится делом рук человеческих.

Акантохететес — современная известковая губка с кремниевыми спикулами

Самая обыкновенная современная губка, бодяга

Васлетния — современная известковая губка без спикул

Кембрийский хететидный археоциат

Губки, в отличие от многих животных и даже растений, не способны передвигаться. Шведский естествоиспытатель Карл Линней, который создавал основы всеобщей систематики организмов (ими ученый мир пользуется и поныне), даже поместил губок в царство растений. Но, подобно безногой дочке заглавного героя в завершающей сцене «Сталкера» Андрея Тарковского, к которой предметы двигаются сами, губки выжидают, пока естественный ток воды сам принесет им что-нибудь. Именно поэтому губка нуждается в проточной воде, а все ее тело пронизано водоносными каналами, подходящими к жгутиковым камерам и отходящими от них. Одно время считалось, что губки сами могут создавать ток воды благодаря биению жгутиков воротничковых клеток (хоаноцитов) в жгутиковых камерах. Внутренняя часть жгутика снабжена лопастями, которые взбивают содержимое венчика, как хорошая кухонная мешалка. В одной жгутиковой камере может находиться до трехсот — пятисот хоаноцитов-сокамерников. Учитывая, что и камер в теле губки может быть до нескольких сотен, упорядочить биение жгутиков, чтобы они создали однонаправленный ток воды, способны лишь немногие губки.

Гораздо проще использовать естественные течения, перепад давлений и закон сохранения энергии по Бернулли, согласно которому скорость течения будет выше в канале с меньшим сечением и там же, соответственно, будет меньше давление. Ток воды всегда будет направлен из области низкого давления в область высокого давления. Поэтому у губок самые мелкие поры и вводящие каналы расположены на поверхности, глубже они переходят в более крупные выводящие каналы, которые разгружаются в единую полость с самым крупным отверстием, куда и направляется весь поток. По тому же принципу устроены норы сусликов, которые предпочитают жить в проветриваемых помещениях, и неудачно спроектированные станции метро с выходами на разной высоте. В верхний из них всегда трудно войти, поскольку дверь плотно подпирается током воздуха, а уж если вошли, нужно успеть от этой двери увернуться.

Чем выше скорость течения, тем сильнее перепад давлений и тем больший объем воды пройдет через губку за единицу времени. Остается только отлавливать из него все съедобное, чем занимаются воротничковые клетки, но и некоторые другие тоже. Такой отбор оказывается весьма целесообразен, и губки улавливают 95 — 98 процентов съедобных частиц. По образному выражению исследовательницы современных губок Г. Биддер, этот организм представляет собой «лишь живое сито между опорожненной половиной Вселенной и не использованной ее половиной — момент бурного обмена веществ между неизвестным будущим и исчерпанным прошлым».

Хищные губки в ожидании жертвы

Почти все губки поедают исключительно свободно плавающие бактерии, дрожжи и мельчайшие водоросли, и потому они могут считаться завзятыми вегетарианцами. Органические вещества (например, аминокислоты) тоже годятся губкам в пищу, если водная среда достаточно насыщена ими, а больше есть нечего. Правда, последнее лакомство улавливается не самими губками, а совместно с ними проживающими (симбиотическими) бактериями. Они же проводят первичную кулинарную обработку данного продукта.

Удивительно, что собственные симбиотические бактерии губкой не поедаются, даже если они извлечены из нее и пропущены через водоносные каналы вместе с чужеродными бактериями. Видимо, потребление своих в последнюю очередь является неписаным законом всего животного мира — от примитивных многоклеточных до кремлевских кабинетов. Опознание своих происходит на биохимическом уровне (у губок).

Многие из симбиотических бактерии не имеют близких родственников вне губок, но являются общими для всех классов губок. По-видимому, значительная часть их эволюции протекала только в губках. Объем симбионтов может составлять до половины от объема живого тела и даже превосходить объем собственно губочных клеток. Симбиоз с бактериями установился у губок очень давно, почти два миллиарда лег назад, судя по биомаркерам (ископаемым неразложимым остаткам молекул), свойственным именно такому сожительству. Поэтому он устойчив, в отличие от симбиоза кораллов с одноклеточными водорослями, который распадается при повышении средней температуры морской воды всего на два-три градуса.

Все это навело некоторых ученых на мысли, что губки — нс настоящие многоклеточные животные, а всего лишь симбиотические производные колониальных бактерий и хоанофлагеллят (воротничковых жгутиконосцев). Эти самые хоанофлагелляты — колониальные одноклеточные, которые сильно напоминают воротничковые клетки губок и очень походят на губочных личинок. У личинок воротничковые клетки сидят снаружи и, размахивая своими жгутиками, двигают личинку в толще воды.