Питер Вуд - Жизнь до человека

Единственным недостатком, который этим свирепым хищникам преодолеть не удалось, была их крошечная величина, неизбежная для одноклеточных организмов. Они получают необходимый кислород из воды путем простой диффузии через оболочку. Чем больше становится клетка, тем больше ей требуется кислорода, а доступ его к ее внутренним частям соответственно затрудняется.

Теоретически говоря, в клетке могла бы развиться какая-то система, которая снабжала бы ее кислородом настолько обильно, что она могла бы заметно увеличить свои размеры, но, насколько известно, такая система не возникла. Вместо этого для получения преимуществ, сопряженных с увеличением размеров, некоторые одноклеточные организмы использовали еще одну форму союза. На этот раз объединились клетки одного вида, - они стали взаимосвязанными и образовали организм, сложенный из многих клеток. Возникшие таким образом сверхорганизмы получили название Metazoa - многоклеточные. Муравьи, слоны, мыши и люди - все они многоклеточные, все они сверхорганизмы, состоящие из объединившихся клеток.

О происхождении многоклеточных организмов сказать почти нечего. Биологи не знают точно, как они возникли, и дальше более или менее убедительных гипотез дело вряд ли когда-нибудь продвинется. Это великое событие произошло где-то в глубинах докембрия, который завершился около 600 млн. лет назад, и участвовавшие в нем организмы все были микроскопически малыми и мягкими, так что от них навряд ли могли остаться окаменелости. Во всяком случае, никаких относящихся к ним окаменелостей до сих пор не найдено. И биологам остается только изучать наиболее примитивные современные многоклеточные организмы в надежде установить, каким образом первые из них произошли от одноклеточных животных.

Диаграмма

Согласно одной из гипотез, первые многоклеточные организмы развились из больших одноклеточных форм, которые были покрыты колеблющимися ресничками и имели несколько, а то и много ядер. Поскольку одной клетки достаточно одного ядра, не исключено, что у таких клеток появились перегородки, разделяющие ядра. А клетка, разделенная перегородками на секции, имеющие собственные ядра, уже по сути многоклеточный организм.

Согласно другой, более распространенной гипотезе, многоклеточные организмы возникли не из одной клетки, разделившейся на несколько, а из одноклеточных жгутиковых организмов, объединившихся в колонии. В наши дни существуют подобные колонии одноклеточных организмов. В некоторых случаях клетки практически не изменяются, и, если их разъединить, они начинают жить самостоятельно, нормально делятся и образуют новые колонии. Но в других случаях клетки утрачивают независимость, приобретают специальные функции и уже не могут нормально существовать вне многоклеточного организма.

Наиболее известная колониальная форма с определенной специализацией клеток это вольвокс- изящный чуть вытянутый и полый внутри зеленый шар диаметром меньше 1 мм, который плавает в воде, вращаясь вокруг своей оси. Вольвокс содержит хлорофилл, а потому его можно рассматривать как растение, но на таком уровне еще не существует четкого разделения на растения и животных. Многим низшим организмам, так же как и растениям, присущ фотосинтез, но при этом они двигаются и питаются, как животные, а потому, рассматривая вольвокс, можно на некоторое время забыть о тех его чертах, которые роднят его с растением.

Вольвокс состоит из одного слоя клеток, которые почти совершенно подобны свободноживущим жгутиковым - одноклеточным организмам, плавающим с помощью жгутиков. Клетки эти плотно закреплены в шаре вольвокса жгутиками наружу, но, если одну из них отделить от шара, она будет плавать самостоятельно как ни в чем не бывало. Однако размножаться она не способна и через некоторое время погибает. Совершенно очевидно, что, став клеткой вольвокса, она лишилась полной независимости одноклеточного организма.

И действительно, вольвокс несколькими способами контролирует образующие его клетки. Благодаря ему их жгутики движутся ритмично, увлекая шар вперед и время от времени меняя направление его вращения. Участие в размножении принимают лишь некоторые клетки. Вольвокс в известной степени демонстрирует две черты, характерные для всех многоклеточных организмов: его клетки специализированы, хотя и в малой степени, и все они содействуют нормальному функционированию организма в целом, точно так же как клетки человеческого тела.

Но не надо думать, что все многоклеточные организмы произошли именно от древних подобий вольвокса. Колонии образуют многие одноклеточные организмы, и некоторые ученые считают, что рубеж между независимыми одноклеточными формами и организованными группами клеток преодолевался неоднократно, а потому различные многоклеточные животные, возможно, происходили от разных колониеобразующих клеток. Более того, кое-какие современные скромные формы до сих пор еще не решили, по какую сторону этого рубежа они, собственно, находятся. К ним, в частности, относятся слизевики, которые часть своей активной жизни существуют в форме независимых, похожих на амебы клеток. Они обитают в почве, по которой медленно продвигаются, обволакивая бактерии и размножаясь простым делением. Когда все бактерии в радиусе их достижения оказываются съеденными, амебообразные клетки прекращают независимую индивидуальную жизнь и действуют совместно, точно клетки многоклеточного организма.

Слизевики переходят этот эволюционный рубеж и на предметных стеклах под микроскопом, так что их можно наблюдать. Десятки тысяч их устремляются к каким-то центрам и образуют комочки, различимые невооруженным глазом. Каждый комочек вытягивается вверх, падает на сторону и образует слизнеобразное существо длиной до 1,5 мм, которое медленно ползет к свету и теплу. В родной почве оно двигалось бы к поверхности.

Немного поползав, слизевик встает на дыбы. Часть его клеток образует основание, прочно прикрепленное к поверхности. Другие складываются в тонкий полый стебель. Остальные клетки поднимаются вверх по стеблю, превращаются в толстостенные споры, собираются в плотный шар и так ожидают перемены к лучшему. Часть амебоподобных клеток, образующая основание и стебель, погибает, зато другие получают возможность распространяться дальше. Останься они рассеянными в истощенной почве, они все погибли бы из-за отсутствия пищи. Теперь же споры, попадая в благоприятную среду - например, во влажную почву, - раскрываются и начинают поглощать бактерии.

Древнейшие многоклеточные организмы были совершенно непохожи ни на человека, ни на высших животных, ни на высшие растения, но в них был заложен огромный потенциал дальнейшего развития. Будущее принадлежало им. Преодолев ограничения, присущие одноклеточному телу, они могли образовывать большие структуры наиболее выгодной формы. Составляющие их клетки могли специализироваться для выполнения одной какой-либо функции, например образовывать защитную внешнюю оболочку. Большие их количества, действуя одновременно и согласованно, могли менять форму организма или двигать его конечностями, например щупальцами.