Жизнь до человека - Коллектив авторов - Страница 34

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.

По мере того как многоклеточные организмы становились сложнее, составляющие их клетки утрачивали универсальность, свойственную их независимым предкам, и, подобно членам любого сложного сообщества, приобретали узкую специализацию. Мышечные клетки развили способность удлиняться и сокращаться, преобразуя скрытую химическую энергию в активную механическую. Клетки желез ограничивались выработкой одного какого-то секрета. Некоторые клетки хранили запасы жира, другие превратились в соединительную ткань, скрепляющую организм.

Стать больше и обрести быстроту движений многоклеточные животные могли, только выработав систему связи между своими частями. Когда возникли нервные клетки, специализировавшиеся на передаче электрохимических сигналов, некоторые из них образовали своего рода компьютер - мозг, который анализировал сенсорную информацию и посылал команды любым частям организма. Вершиной этого развития является, безусловно, человек, чей высокоорганизованный мозг составляет важнейшую его отличительную черту и обеспечивает ему господствующее положение в мире.

Клетки тела не слишком разнятся величиной, а потому, чем крупнее многоклеточный организм, тем больше клеток он содержит. Тело крупного слона слагается примерно из шести квадрильонов (6 000 000 000 000 000) клеток. Человек, хотя он, безусловно, наиболее сложный из многоклеточных организмов, прекрасно обходится 60 триллионами (60 000 000 000 000) клеток.

Некоторые человеческие клетки напоминают о древнем происхождении человека и о тех незапамятных временах, когда все клетки были самостоятельными. Дыхательные пути, ведущие к легким, выстланы клетками, реснички которых выносят пыль и другие инородные частицы в носоглотку и сохраняют проход для воздуха чистым. Реснички эти не слишком отличаются от ресничек одноклеточных организмов.

В подавляющем большинстве триллионы клеток нашего тела проживают свою жизнь в полном подчинении общим его интересам, но порой та или иная из них начинает, как в древности, размножаться независимо. Поскольку тело снабжает ее всем необходимым, такая "взбесившаяся" клетка размножается безостановочно и в конце концов убивает тело, забивая жизненно важные органы огромными массами бесполезных клеток. Это - рак, клеточный бунт, и он не позволяет забывать о том, что наши тела представляют собой сложно организованные сообщества, подчиняющиеся законам, нарушение которых грозит смертью.