Андрей Журавлёв - Парнокопытные киты, четырехкрылые динозавры, бегающие черви...

Без кишечной микрофлоры остались бы на голодном пайке коалы и многие другие австралийские сумчатые: не только эвкалипты, но и ряд других растений самого маленького континента содержат обильные эфирные масла, а ведь это чистый яд. Да и не только сумчатые: физиолог и молекулярный биолог Фредрик Бекхед из Гётеборгского университета установил, что млекопитающие, лишенные кишечной микробиоты, вынуждены потреблять на треть больше пищи, чтобы не умереть с голоду.

Кишечный микробном не достается новорожденным и только что вылупившимся по наследству. Он всегда образуется заново: попадает с пищей, которой выкармливают родители, просто из внешней среды, если среда эта — водная. Многие виды добирают необходимые элементы микробиоты благодаря копрофагии: морские свинки, зайцы, слоны. Даже у мамонтят и молодых мамонтов в желудках были обнаружены следы копрофагии — созревшие споры навозных грибов (Sporormiella и Podospora conica). В отличие от мамонтов, грызуны, зайцеобразные, даманы и мелкие сумчатые вынуждены постоянно поедать помет из-за маленького объема кишок: растительные остатки за раз просто не успевают перевариться, но, пройдя сквозь увеличенную слепую кишку, хорошо пропитавшись витаминами и аминокислотами и обогатившись натрием и калием, они становятся даже вкуснее (наверное). Не исключено, что и мамонты поддерживали по весне силы, собирая хоботом лепешки, завалявшиеся с прошлой осени. Тут вам и аминокислоты, и витаминный комплекс.

Лучше всего поставлено дело по перевариванию растительности у жвачных (олени, быки, овцы, козы). Благодаря рубцу, сетке и книжке — объемным складчатым отделам желудка, где обитают мириады микробов, в кишки попадает уже полностью расщепленная и сдобренная витаминами пища. Поэтому питательные вещества тут же всасываются и с потоками крови распределяются по всему телу. Правда, если пища окажется слишком грубой, начинаются запоры и прочие сложности вплоть до летального исхода. Кроме того, такое пищеварение требует больших объемов жидкости: у овец треть всей воды, содержащейся в теле, находится в кишечном тракте (у хищных и людей — не более 4 процентов). У хоботных и непарнокопытных (лошади, носороги) пища попадает прямо в желудок, где легко разложимые вещества усваиваются, а более грубые уходят в толстую кишку. Там мик-робиота кишечника с ними и расправляется. Поэтому способ пищеварения жвачных называется переднекишечным, а лошадей и слонов — заднекишечным. У первых, соответственно, самый объемный отдел — это желудок (252 литра у коровы), у вторых — слепая и толстая кишки (33 и 96 литров у лошади). Основу кишечной микробиоты у растительноядных животных составляют анаэробные бактерии, отчасти жгутикровые простейшие и грибы. Потому одним из конечных продуктов пищеварения у жвачных является парниковый газ — метан, у сумчатых — водород, а у людей — азот и углекислый газ.

Есть свой микромир и у растительноядных насекомых. Еще древние майя описали в эпосе «Пополь-Вух» муравьев-листорезов, цепочки которых с кусочками листиков в челюстях можно наблюдать по всем американским лесам от Аргентины до Нью-Джерси. 230 видов этих муравьев — подлинные хозяева лесов, где они образуют колонии до 10 миллионов особей. То, что муравьи кормятся отнюдь не листьями, а культивируют на них грибы «бе-лошампиньоны» (Leucoagaricus) , известно уже более ста лет. Но насколько сложно устроены муравьиные плантации, стало понятно только в наши дни. Одни муравьи — каста мелких рабочих. Они служат садовниками, пропалывая грибной огород от сорняков и убирая заболевшие культуры, и няньками, скармливая личинкам и своей царице грибные выделения, образующиеся на особых утолщениях гифов — гонгилидиях: ничего другого те не едят. Другие — юные особи из касты крупных рабочих — исключительно садовники, а подрастая, переходят в гильдию фуражиров — они-то и образуют живые цепочки с кусочками листьев. Садовники даже обрабатывают свои посадки пестицидами: на их шкурке растут бактерии, которые выделяют антибиотики, подавляющие рост других — вредных для грибов бактерий. Правда, рядом с нужными бактериями могут поселиться свои сорняки — черные дрожжи (Phialophora), питающиеся их выделениями. В целом это микросообщество состоит примерно из пяти-шести тесно связанных видов. «Когда молодая муравьиная матка покидает материнскую колонию, — отмечает микробиолог Эрик Калдера из Висконсинского университета, — чтобы основать свое собственное поселение, то за "щекой" уносит небольшой комочек с полным набором рассады».

Непросто устроены и плантации у термитов и жуков-короедов: они тоже предпочитают переваривать неиссякаемые запасы древесной клетчатки с помощью грибов. Есть там и свои грибы-паразиты, например фибулари-зоктония (Fibularhizoctonia), настолько уподобившаяся по размеру и текстуре яйцам термитов, что те заботятся о ней, как о своем потомстве. За это фибуларизокто-ния была прозвана биологами грибом-кукушкой. Можно сказать, что сообщества, пестуемые членистоногими, по сложности организации уподобились желудку жвачных, только желудок этот находится снаружи от хозяев, для которых переваривает пищу.

Симбиоз — удивительный механизм, с помощью которого организмы осваивают новые, еще не обжитые пространства. Благодаря симбиозу лишайники и микоризаль-ные растения более 400 миллионов лет назад (это возраст древнейших находок микоризы из окремнелого девонского наземного сообщества Райни в Шотландии) смогли выбраться из водной среды на негостеприимную сушу. Примерно в то же время предки вестиментифер, найдя себе правильных сожителей, обосновались у горячих глубоководных источников (в силурийском периоде они извергались на месте Уральского хребта). За прошедшие миллионы лет вестиментиферы настолько изменились, обретя необычный алый султан из сотен тысяч мелких щупалец в головной части, пару крыловидных лопастей в средней части и трофосому вместо органов пищеварения, что только с помощью современных методов молекулярной биологии удалось установить их близкое родство с сидячими многощетинковыми червями.

220 миллионов лет назад шестилучевые кораллы и другие крупные рифостроящие животные объединились с ди-нофлагеллятами (одноклеточные водоросли), чтобы возводить циклопические постройки рифов посреди «пустого» олиготрофного океана. В то же время морской растительный планктон благодаря вторичному и третичному симбиозу начал наращивать продуктивность. С ускорением темпов захоронения отмершей органики — а жизненный путь одноклеточных водорослей очень недолог — в атмосферу стало поступать больше кислорода, не востребованного для окисления этой органики в глубинах океана, и на суше появились млекопитающие, чья потребность в кислороде в шесть раз превышала таковую пресмыкающихся равной массы. Наконец при уровне кислорода, близком к современному, млекопитающие начали увеличиваться в размерах: появились копытные, хоботные и морские коровы, чей симбиоз с разнообразной кишечной био-той, в свою очередь, помогал им переваривать растительную пищу в больших объемах и еще больше набирать вес. И у всех млекопитающих этот симбиоз влиял на развитие мозга, включая его познавательные способности.