Рассказ предка. Путешествие к заре жизни. - Ричард Докинз

Желтая трубчатая губка (Aplysina fistutaris).[Иллюстрация добавлена переводчиком]

Некоторые авторы при этом исключают трихоплакса, небольшое животное, которое мы встретили на Свидании 30. 

[Графика удалена]

КОПРЕДОК 31. Предполагается, что был полым шаром, состоящим из обращенных наружу хоаноцитовых клеток [248] (подобно зародышу губки). Реснички используются для передвижения и чтобы загонять частицы пищи в хоаноцитовый «воротник». Следует также отметить специализацию клеток: половое размножение с помощью яйцеклеток и свободно плавающих сперматозоидов.

Губки – последние странники из действительно многоклеточных животных, которые присоединятся к нам, членам многоклеточных. Губки не всегда удостаивались имени многоклеточных, но были списаны как «паразоа» – название как бы второразрядного гражданина животного мира. В настоящее время различия того же класса поощряют помещение губок к многоклеточным, но выдумано слово эуметазои (настоящие многоклеточные) для всех остальных, кроме губок.

Люди иногда удивляются, узнав, что губки – животные, а не растения: они неподвижны, как растения. Что ж, они не двигают всем своим телом. Ни у растений, ни у губок нет мышц. Есть движение на клеточном уровне, но оно справедливо также и для растений. Губки живут, пропуская непрерывный поток воды прямо сквозь тело, через которое они фильтруют частицы пищи. Следовательно, они полны отверстий, что делает их столь подходящими для впитывания воды в ванне.

Туалетная губка, однако, не дает хорошего представления о типичной форме тела, которая представляет собой полый кувшин с большим отверстием сверху и большим количеством меньших отверстий по сторонам. Как известно, если поместить немного краски в воду за пределами кувшина живой губки, вода всасывается внутрь через маленькие отверстия по бокам и подается в главную полую внутреннюю часть, из которой она вытекает через главный выход кувшина. Воду гонят особые клетки, названные хоаноцитами, которые выстилают камеру и каналы стенок губки. У каждого хоаноцита есть машущий жгутик (как ресничка, только большая), окруженный высоким воротничком. Мы встретим хоаноциты снова, поскольку они важны для нашей эволюционной истории.

У губок нет нервной системы и относительно простая внутренняя структура. Хотя они обладают несколькими различными разновидностями клеток, эти клетки не организованы в ткани и органы, как наши. Клетки губки «тотипотентные», что означает, что каждая клетка способна стать клеткой любого типа из ассортимента губки. Это неверно для наших клеток. Клетка печени не способна дать начало клетке почки или нервной клетке. Но клетки губки настолько гибкие, что любая отдельная клетка способна вырасти в новую губку (и дело не только в этом, как мы увидим в «Рассказе Губки»).

Поэтому неудивительно, что губки не делают различия между «зародышевой линией» и «сомой». У эуметазои клетки зародышевой линии – это те, которые способны дать начало репродуктивным клеткам, и чьи гены, поэтому, в принципе бессмертны. Зародышевая линия – незначительное меньшинство клеток, находящихся в яичниках или яичках и избавленных от необходимости заниматься чем-либо, кроме размножения. Сома – та часть тела, которая не является зародышевой линией – клетки сомы не предназначены, чтобы до бесконечности передавать свои гены. У эуметазои, такой как млекопитающее, в ранней эмбриологии подмножество клеток выделяется как зародышевая линия. Остальные клетки, клетки сомы, могут делиться несколько раз, чтобы создать печень или почку, кость или мышцу, но затем их карьера деления заканчивается.

Раковые клетки – мрачное исключение. Они каким-то образом потеряли способность прекращать деление. Но как указывают Рандолф Нессе (Randolph Nesse) и Джордж Уильямс (George C. Williams), авторы «Science of Darwinian Medicine», мы не должны удивляться. Напротив, удивительно в раке то, что он не столь сильно распространен. Каждая клетка в теле, в конце концов, происходит от непрерывной линии миллиардов поколений зародышевых клеток, которые не прекращали делиться. Внезапно быть приглашенными стать клетками тела, такими как клетки печени, и изучить искусство не делиться – такого никогда не случалось прежде во всей истории предков клетки! Не будьте сбиты с толку. Конечно у тел, которые вмещали предков клетки, были печени. Но клетки зародышевой линии – по определению – не происходят от клеток печени.

Все клетки губки – клетки зародышевой линии – потенциально бессмертны. Есть несколько различных типов клеток, но они разворачиваются в развитии различным образом в большинстве многоклеточных животных. Эмбрионы эуметазои формируют слои клеток, которые сворачиваются и вкладываются сложным способом «оригами», чтобы построить тело. У губок нет подобной эмбриологии. Вместо этого они самособираются – каждая из их тотипотентных клеток обнаруживает склонность присоединяться к другим клеткам, как если бы они были автономными протозоями с социальными тенденциями. Однако современные зоологи считают губок многоклеточными, и я следую за этой тенденцией. Они, вероятно – самая примитивная живущая группа многоклеточных животных, дающая нам лучшее представление о ранних многоклеточных, чем любые другие современные животные.

[Графика удалена]

КОПРЕДОК 31. Он, как считают, был шаром направленных наружу жгутиково-воротниковых клеток (см. «Рассказ Губки»), собирающих бактерии в своих воротничках, маша своими похожими на волосы ресничками. Эти многоклеточные животные использовали половое размножение, и реконструкция показывает свободно плавающие сперматозоиды и яйца, уложенные в колонию. 

Цветочная корзина Венеры. Детали спикульного скелета стеклянной губки, Euplectella aspergillum.

Как у других животных, у каждого вида губки есть своя собственная характерная форма и цвет. Полый кувшин – только одна из многих форм. Другие – ее вариации, системы полых камер, связанных друг с другом. Губки обычно придают жесткость своим конструкциям волокнами коллагена (делающими губки губчатыми), и минеральными спикулами: кристаллами кварца или карбоната кальция, форма которых часто служит самой надежной диагностикой видов. Иногда спикульный скелет может быть замысловатым и красивым, как у стеклянной губки, Euplectella.

Дата Свидания 31 указана на диаграмме филогенеза как 800 миллионов лет назад, но для такого древнего датирования прилагаются обычные отчаянные предупреждения. Развитие многоклеточных губок из одноклеточной протозои является одним из значительных событий в эволюции – происхождением многоклеточных – и мы исследуем его в следующих двух рассказах.

Рассказ Губки

Выпуск «Journal of Experimental Zoology» 1907 года содержит статью о губках Г. Уилсона (H. V. Wilson) из университета Северной Каролины. Исследование было классическим, и статья, описывающая его, напоминает Золотой Век, когда научные работы, которые были написаны в непоследовательном стиле, Вы могли понять, и длина которых позволяла мысленно представить себе реального человека, проводящего реальные эксперименты в реальной лаборатории.

Уилсон взял живую губку и разделил ее клетки, пропустив их через мелкое решето – кусок «ткани для сита». Разобранные клетки были помещены в блюдце с морской водой, где они сформировали красное облако, главным образом состоящее из отдельных клеток. Облако осело на дне блюдца, где Уилсон наблюдал его своим микроскопом. Клетки вели себя как отдельные амебы, ползающие по дну блюдца. Когда эти амёбоидные ползающие животные встречали других своего вида, они присоединялись, формируя растущие скопления клеток. В конечном счете, как показали Уилсон и другие в ряде работ, такие скопления выросли, став целыми новыми губками. Уилсон также попытался раздробить губки двух различных видов и смешать эти две взвеси вместе. Два вида имели различные цвета, таким образом, он мог легко видеть, что случилось. Клетки предпочитали слипаться со своим собственным видом, а не с другим. Странно, но Уилсон сообщил об этом результате как о «неудаче», так как он надеялся – по причинам, которые я не понимаю, и которые, возможно, отражают различные теоретические предвзятые взгляды зоолога почти столетие назад – что они сформировали бы сложную губку из двух различных видов.

Общительные клетки. Часть стенки губки, показывающая хоаноциты с их отличительными воротничками и жгутиками.

«Общительное» поведение клеток губки, как показали такие эксперименты, возможно, проливает свет на нормальное эмбриональное развитие отдельных губок. Это также дает нам своего рода намек, как первые многоклеточные животные (метазои) эволюционировали от одноклеточных предков (протозоев)? Тело многоклеточного часто называют колонией клеток. По примеру этой книги, использующей некоторые рассказы как современные реконструкции эволюционных событий, мог ли «Рассказ Губки» поведать нам кое-что об отдаленном эволюционном прошлом? Мог ли характер ползания и собирания клеток в экспериментах Уилсона представлять своего рода реконструкцию того, как возникла первая губка – как колония простейших животных?