Дэвид Эттенборо - Жизнь на Земле. Естественная история
Простейшие, как и бактерии, размножаются делением, но их внутреннее строение гораздо сложнее, и, естественно, деление простейших — процесс тоже очень сложный. Большинство отдельных структур, входящих в сообщества, также делятся. Более того, митохондрии и хлоропласты, обладающие собственной ДНК, нередко делятся независимо от деления всей клетки. ДНК ядра разделяется особо сложным способом, обеспечивающим копирование всех ее генов, причем таким образом, что обе дочерние клетки получают полный их набор. У различных простейших существует еще несколько способов размножения. Они разнятся в частностях. Но характерной особенностью всех способов является та или иная перетасовка генов. В некоторых случаях это происходит, когда две клетки сливаются и обмениваются генами перед тем, как вновь разъединиться, а затем содержат два полных набора генов и после их перетасовки разделяются, образуя две новые клетки, но уже с одним набором в каждой. Такие клетки бывают двух типов — крупная, относительно неподвижная клетка и клетка поменьше, активная, передвигающаяся с помощью жгутика. В этом различии заложена основа разделения полов. Первая называется яйцеклеткой, вторая — сперматозоидом. Когда обе эти клетки сливаются в новую клетку, гены опять располагаются двумя наборами, но уже в новых комбинациях — с генами не одного родителя, а двух. Такая комбинация вполне может оказаться уникальной и даст чуть иной организм с новыми характерными чертами. Разделение организмов по полу увеличивало возможности генетических изменений и тем самым заметно повышало скорость эволюции.
Простейших насчитывается около 10 тысяч видов. Одни покрыты множеством колышащихся нитей, так называемых ресничек, согласованное движение которых обеспечивает перемещение в воде. Другие, в том числе амеба, движутся по-иному: они выпячивают псевдоподии (ложноножки) и переливаются в них. Многие морские простейшие вырабатывают из кремнезема или углекислого кальция раковинки очень сложной структуры и поразительной красоты, открывающейся только исследователю, вооруженному микроскопом. Одни напоминают миниатюрные раковины улиток, другие — чудесные вазы и сосуды. Самые изящные слагаются из блестящего прозрачного кремнезема в концентрические сферы, пронизанные иглами, в готические шлемы, колокольни в стиле рококо и космические корабли в венце радиоантенн. Обитатели этих раковинок высовывают в отверстия длинные нити, которыми и захватывают частицы пищи.
Другие одноклеточные питаются с помощью фотосинтеза, что происходит благодаря содержащемуся в них хлорофиллу. Их можно считать растениями, а питающихся ими остальных членов группы — животными. Однако на таком уровне это различие выражено далеко не столь четко, как может показаться на первый взгляд, — ведь существует немало видов, которые способны в определенных условиях использовать и тот и другой способ питания.
Некоторые одноклеточные настолько велики, что видны невооруженным глазом. Потренировавшись, можно довольно быстро научиться различать в капле прудовой воды амебу — движущееся серое студенистое пятнышко. Однако рост одноклеточных организмов имеет предел, поскольку увеличение размеров затрудняет химические процессы, происходящие внутри клетки, и снижает их эффективность. Впрочем, увеличение размеров можно обеспечить иным способом — группировкой клеток в организованную колонию.
К таким колониальным видам принадлежит, например, вольвокс — полый шар величиной почти с булавочную головку, состоящий из большого числа клеток, снабженных жгутиками. Эти объединения замечательны тем, что составляющие их клетки практически ничем не отличаются от одиночных клеток, ведущих самостоятельное существование. Вместе с тем деятельность клеток, составляющих вольвокс, координированна — все жгутики на шаре движутся согласованно и гонят его в определенном направлении.
Такого рода координация между клетками, составляющими колонию, сделала новый шаг вперед около 800 млн. — 1 млрд. лет назад (где-то в октябре по нашему календарю), когда появились губки. Губки достигают значительной величины. Некоторые виды образуют на морском дне мягкие бесформенные подушки до 2 м. в поперечнике. Их поверхность пронизана мельчайшими порами, сквозь которые в тело с помощью жгутиков втягивается вода, извергаемая затем по более крупным каналам. Губка питается, отфильтровывая съедобные частицы из прогоняемого сквозь ее тело потока воды. Но компоненты ее связаны очень рыхло; отдельные клетки способны перемещаться по поверхности губки, как амебы. Когда две губки растут рядом, то по мере роста они могут сомкнуться и постепенно слиться в один организм. Если губку протереть сквозь мелкое марлевое сито так, чтобы она разделилась на отдельные клетки, эти клетки со временем вновь образуют губку и каждая займет в ее теле свое место. А самое замечательное состоит в том, что смешанные клетки двух губок, растертых таким образом, создадут единый организм смешанного происхождения.
Некоторые губки вырабатывают вокруг своих клеток мягкое упругое вещество, скрепляющее весь организм. Вот оно-то и остается после того, как сами клетки вывариваются и вымываются при изготовлении губок, которыми мы пользуемся в повседневной жизни. Другие губки вырабатывают из углекислого кальция или кремнезема крохотные иглы, так называемые спикулы, соединяющиеся в каркас, на котором располагаются клетки. Как отдельная клетка умудряется выработать свою спикулу, чтобы точно войти в общую систему, неизвестно. Разглядывая ажурный скелет губки — например, корзинки Венеры, слагающейся из кремневых спикул, — только диву даешься. Ну как сумели квазинезависимые микроскопические клетки, вырабатывая миллионы стеклянистых сосулечек, совместно сплести столь гармоничное красивое кружево? Мы этого не знаем. Однако, хотя губки и создают такие сложные переплетения, их еще нельзя считать подлинно многоклеточными животными. У них нет нервной системы, нет и мышечных волокон. Наиболее примитивные животные, обладающие указанными физическими особенностями, — медузы и их родичи.
Типичная медуза похожа на блюдечко с бахромой жгучих щупалец. Эта форма получила свое название в честь злополучной героини греческих мифов — возлюбленной бога морей, волосы которой по велению его ревнивой супруги превратились в змей. Медузы состоят из двух слоев клеток. Разделяющее эти слои студенистое вещество обеспечивает животному необходимую прочность, чтобы выдерживать пляску морских волн. Это уже довольно сложные существа. Их клетки в отличие от клеток губки не способны к самостоятельному выживанию. Некоторые стали передавать электрические импульсы и объединились в сеть, играющую роль своего рода нервной системы; другие способны сокращаться в длину, а потому могут считаться примитивными мышцами. Кроме того, у медуз имеются особые свойственные только им стрекательные клетки, внутри каждой из которых свернута длинная нить. При приближении жертвы или врага клетка выстреливает эту нить, вооруженную шипами, точно миниатюрный гарпун, и ядовитой жидкостью. Именно эти клетки в щупальцах и обожгут вас, если во время купания вы себе на беду прикоснетесь к медузе.
Медузы размножаются, выбрасывая в морскую воду яйца и сперму. Оплодотворенное яйцо развивается не в медузу, но в свободно плавающий организм, совершенно непохожий на своих родителей. Со временем он прикрепляется к морскому дну и вырастает в крохотный полип, напоминающий цветок. У некоторых видов он выпочковывает на себе других полипов. Они отфильтровывают пищу с помощью микроскопических ресничек. Затем они вырабатывают почки иного типа, и из них развиваются миниатюрные медузы, которые отделяются и становятся вольными пловцами.
Такое чередование форм между поколениями открыло путь для всевозможных вариаций внутри группы. Истинная медуза почти всю жизнь свободно плавает и лишь на короткий срок остается прикрепленной к камням на морском дне. А актинии всю свою взрослую жизнь остаются одиночными, прикрепленными к камням полипами и шевелят щупальцами в воде в ожидании, чтобы к ним прикоснулась добыча. Существуют и колонии полипов, которые, сбивая нас с толку, перестали прикрепляться к морскому дну и плавают свободно, как медузы. Таков, например, португальский кораблик. С наполненного газом пузыря свисают цепи полипов, причем у каждой цепи своя функция. Одна вырабатывает половые клетки, другая поглощает питательные вещества пойманной добычи, третья, вооруженная особенно ядовитыми стрекательными клетками, тянется позади колонии — иной раз на полсотни метров, — парализуя рыб, неосторожно соприкоснувшихся с ней.
Казалось само собой разумеющимся, что такие относительно примитивные организмы возникли довольно рано, но в течение долгого времени никаких прямых доказательств этого не удавалось найти. Дать неопровержимые доказательства могли только древние породы. Хотя микроорганизмы сохранились в кремнеземе, как-то трудно поверить, чтобы существо, настолько большое, но и настолько хрупкое, как медуза, не утратило своей формы за время, необходимое для превращения в окаменелость. Но вот в 40-х годах геологи, работавшие на юге Австралии, в горах Флиндерс, заметили в древних Эдиакарских песчаниках какие-то очень странные формы. Считалось, что эти породы, возраст которых теперь оценивается примерно в 650 млн. лет, полностью лишены каких бы то ни было окаменелостей. Судя по величине слагающих их песчинок и волнистости напластований, некогда они были песчаным пляжем. Изредка в них обнаруживались отпечатки, напоминающие цветки: одни — не больше венчика лютика, другие — величиной с розу. Не следы ли это выброшенных на песок медуз, которых опалило солнце, а прилив укрыл мелким песком? Со временем удалось найти и изучить достаточное число таких отпечатков, чтобы прийти к неопровержимому выводу: это действительно были медузы.
