Ян Схюттен - Загадка жизни и грязные носки Йоса Гротьеса из Дрила
Чтобы эволюционировать в огромного кита, маленькой бактерии необходимо очень важное свойство: умение взаимодействовать. Ну сам посуди! Все клетки очень-очень малы. Гигантских клеток не существует. Самые большие можно кое-как разглядеть невооруженным глазом. Но более крупных нигде не найдешь. Значит, если по-настоящему хочешь вырасти, надо состоять из многих клеток. Первые сотни миллионов лет эволюции это было невозможно. Но благодаря новому веществу, кислороду, такая возможность появилась.
Что будет, если пропустить губку через мясорубку?
Благодаря кислороду вдруг возникли совершенно новые белки, а потому опять-таки могли появиться всевозможные новые клетки. Некоторые из этих клеток содержали коллаген — вещество, похожее на клей. Он позволял клеткам прилепляться друг к дружке и образовывать довольно большие группы. Так в конце концов и получились деревья, киты, грибы, да и сам Йос Гротьес из Дрила. К тому же коллаген еще и один из самых распространенных белков в животном мире.
Прекрасным примером составных животных являются губки. Они принадлежат к числу древнейших из существующих многоклеточных организмов. На них хорошо видно, как происходил переход от одноклеточных к многоклеточным. Ведь у губок всего несколько видов клеток. Носа у них нет, сердца и мозга тоже (да и глаз и квадратных штанов, как у Губки Боба Квадратные Штаны, тоже нет! Существует, правда, гриб Spongiforma squarepantsii, названный в честь него). Большинство клеток губки выполняют одну и ту же роль. Это обнаруживается, если провести с живой губкой эксперимент. Разрежь губку на куски и пропусти через мясорубку[10]. Можешь даже протереть «губочный фарш» через сито. Да еще и взбить миксером. А если затем поместить эту кашицу в сосуд с водой и подождать неделю-другую, возникнет совершенно новая губка. Все клетки снова соединятся друг с другом, будто ничего не случилось.
Как сделать гипсовый слепок с плевка?
Многоклеточность дает большие преимущества. Клетки губки умеют взаимодействовать друг с другом. Чтобы их не унесло течением, они могут закрепиться в подходящем месте и спокойно фильтровать пищу из воды. Таким образом, каждая клетка извлекает выгоду из присутствия других клеток. В единении сила. Но подобное взаимодействие еще выгоднее, если у клеток разные задачи. Футбольная команда с вратарем, нападающими и защитниками играет успешнее, чем команда, сплошь состоящая из одних вратарей, защитников или нападающих. Человек с одним глазом, носом, ртом и сердцем устроен удачнее, чем человек с десятком глаз, пятнадцатью носами, но без рта. Для живого существа с разными видами клеток дело обстоит точно так же.
Значит, удобнее быть животным со множеством разных клеток, чем животным с несколькими простыми типами клеток вроде губки. Но как возникает животное с разными типами клеток? Какими были древнейшие образцы таких организмов? Н-да, это не так-то легко выяснить. Необходимо найти их окаменелости, а это трудная задача. Когда откапывают динозавра возрастом несколько миллионов лет, никогда не находят ни его сердца, ни языка, ни мозга. Ученые обнаруживают только твердые остатки: кости и зубы. Ну и раковины, конечно, ведь они такие же твердые. Вот почему можно найти несчетное количество двустворчатых и витых раковин возрастом много миллионов лет, притом что их обитатели давным-давно погибли. Но первые животные на Земле еще не имели ни костей, ни раковин. Более того, были очень слабыми и уязвимыми. Окаменелостью такое животное может стать только чудом. Это ведь все равно что получить гипсовый слепок с плевка. Очень и очень непросто. Хотя и возможно.
Как возникает окаменелая медуза?
Представь себе, что такие существа живут в неглубоком водоемчике, а по соседству произошло извержение вулкана, при котором были выброшены в воздух миллионы килограммов пепла. Пепел попадает в воду и покрывает мелких животных, которые от этого умирают. Слой пепла становится как бы илом, а ил в ходе миллионов лет каменеет. Все это происходило регулярно. Проблема в том, что останки похоронены в толстом слое камня и на поверхности не видны. Но когда камень разрушается, например под воздействием воды, льда или песка, окаменелости могут внезапно снова оказаться на поверхности.
Итак, мы все же получили хорошую картину того, как развивалась жизнь на Земле в течение миллионов лет.
Как все усложнялось?
Благодаря древнейшим окаменелостям мы точно знаем, как развивалась жизнь от губки до Йоса Гротьеса из Дрила. Складывается впечатление, что добавлялись новые и новые «изобретения», которые делали жизнь на Земле все совершеннее. Так, по окаменелостям видно, что медузы принадлежат к числу древнейших животных на планете. В свою очередь, медузы — организмы более высокоразвитые, чем губки. Они по-прежнему большей частью состоят из клеток одного типа, только их куда больше, чем у губок. У медуз есть, например, мышцеподобные ткани, позволяющие им двигаться.
Первые медузы были устроены еще довольно просто. У них не было ни передней стороны, ни задней, ни мозга, ни чувства направления. Но в ходе эволюции они приобрели кое-что весьма важное: светочувствительные клетки, которые могли различать свет и темноту. Это были примитивные зачатки глаз, правда, не идущие с ними ни в какое сравнение. Ведь видишь не только глазами, но и мозгом. А мозга-то у медуз и не было.
Можно ли выжить без попы?
У некоторых медуз со временем появилась передняя и задняя сторона. Огромный прорыв! Медленно, но верно они превратились в плоских вытянутых существ — плоских червей. Эти плоские черви имели даже подобие мозга, а кроме того, светочувствительные клетки, позволявшие им отличать свет от тьмы. Они первые научились видеть по-настоящему. Однако у медуз и плоских червей есть одна проблема, с которой тебе вряд ли бы захотелось столкнуться. Как медузы, так и плоские черви едят и выводят отходы через одно и то же отверстие… а это, согласись, очень неудобно. Да и противно, конечно. Так что некоторые плоские черви эволюционировали в червей круглых, как тростинка, и стали есть ртом, а отходы выводить через попу. (Многие думают, что, разрубив дождевого червяка надвое, получат двух червяков. Вздор! Половинки, конечно, некоторое время извиваются, но вскоре погибают. Почему? Потому что невозможно выжить, если у тебя есть только рот или только попа.)
В эпоху одноклеточных эволюция протекала крайне медленно. Однако с появлением круглых червей дело пошло чуть быстрее. А дальше всевозможные новые виды стали возникать еще быстрее. Одной из причин тому стало потепление климата. Тысячи лет на планете царил страшный холод. Некоторые ученые даже считают, что в определенный период Земля вообще представляла собой исполинский снежок, сплошь покрытый льдом от полюсов до экватора. Жизнь продолжала существовать лишь в относительно теплой воде подо льдом. А еще в самом льду, потому что многие бактерии замерзают, а после оттаивания оживают. И все же главной причиной нового «видового взрыва» явилось не потепление Земли, а… секс. Но прежде чем рассказать об этом подробнее, я должен объяснить тебе, как происходит бесполое размножение.
Можно ли выжить без секса?
Ни одна птица, кролик или жук-долгоносик не родятся на свет, если их родители не занимались «этим». Однако секс не единственный способ размножения. Первые жизненные формы на Земле вообще обходились без секса. Все первые клетки, медузы и плоские черви могли размножаться в полном одиночестве. Клетка просто делилась на две, которые в свою очередь тоже делились. Плоский червь распадался на две части — не поперек, а вдоль, так что обе половины имели рот и попу. Эти половины вырастали затем в новых больших плоских червей. На медузах образовывались полипы, которые отпочковывались и вырастали в новых медуз. Каждый потомок медузы или плоского червя был точной копией своего родителя.
ДНК определяет, как выглядит живое существо и как оно себя ведет. Когда животное размножается делением, как плоский червь, все дети имеют совершенно одинаковую ДНК. Можно подумать, что в таком случае никакой эволюции быть не может. А ведь она есть.
Как секс изменил мир?
Сделай максимально четкую фотографию максимально четкой фотографии. Новое фото будет выглядеть в точности как старое. Потом сделай фото новой фотографии. Опять получится точная копия. Проделай это сотню раз, а потом сравни последнее фото с самым первым. Ну как? Они разные. Хотя каждую фотографию невозможно на глаз отличить от предыдущей. Точно так же и с ДНК: каждый плоский червь в точности похож на своего родителя. Но со временем ДНК иногда чуть-чуть изменяется. При копировании возникают маленькие недочеты. Настолько маленькие, что ты их не замечаешь. Однако за сотни лет они могут привести к огромным отличиям. А за миллионы лет тем более.
