Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни - Ричард Докинз

В общем, под грузом авторитетных многотомников у бедного трихоплакса не оставалось шансов – особенно учитывая, что его самого никто не видел уже более полувека. Он прозябал в статусе личинки стрекающего, пока молекулярная революция не открыла его родственные связи. Оказалось, что трихоплакс – это что угодно, но не стрекающее. Предварительные данные изучения рРНК (см. “Рассказ Taq ”) указывают на то, что трихоплакс отстоит от всего остального царства животных дальше, чем любая другая группа животных, кроме губок. Впрочем, возможно, даже губки нам ближе, чем трихоплакс. У трихоплакса самый маленький геном и самый простой план строения тела из всех животных. У него всего четыре типа клеток (у нас их более 200). И, судя по всему, у него всего один Hox-ген.

Молекулярные данные позволяют приблизительно оценить дату рандеву № 30: около 780 млн лет назад (“перед” губками). Но, возможно, новые данные покажут, что рандеву №№ 30, 31 нужно поменять местами. В таком случае трихоплакс окажется самым далеким нашим родственником среди животных. Неудивительно, что многие ученые выступают за включение трихоплакса в программу секвенирования генома. Я думаю, скоро это произойдет, и мы узнаем, что на самом деле представляет собой это странное существо.

Губки. Со времен Линнея животных (многоклеточные, Metazoa) считают одним из царств живой природы. Ок. 10 тыс. описанных видов губок, судя по всему, образуют очень рано отделяющуюся ветвь. Такое их положение подтверждается молекулярными данными (хотя трихоплакс, возможно, отделился еще раньше). Некоторые специалисты по молекулярной систематике считают, что губки делятся на две ветви, одна из которых ближе к многоклеточным, чем другая. Такая точка зрения предполагает, что древнейшие многоклеточные были похожи на губок и к ним же относились – но это очень спорно.

На рис.: желтая трубчатая губка (Aplystina fistularis).

Губки (Porifera) – последние присоединяющиеся к нам представители многоклеточных. Ученые не всегда относили губок к многоклеточным (Metazoa): прежде их включали в состав таксона Parazoa, состоящего из второсортных жителей царства животных. Сейчас губок относят к Metazoa, а остальных многоклеточных животных помещают в подцарство настоящие многоклеточные (Eumetazoa).

Некоторые удивляются, узнав, что губки – это животные. Ведь они неподвижны! На самом деле они двигаются, но не всем телом. У губок, как и у растений, нет мышц. И, как и у растений, их двигательная активность проявляется лишь на клеточном уровне. Губки питаются, пропуская сквозь тело поток воды, из которой они отфильтровывают частицы пищи. Поэтому губки усеяны отверстиями (благодаря которым они впитывают воду в наших ванных).

Однако туалетная губка – не самый типичный пример губок, которые обычно выглядят как полый кувшин с большим отверстием сверху и множеством маленьких отверстий в стенках. Если растворить в воде немного красителя и погрузить в нее живую губку, можно наблюдать, как вода, втягиваясь в мелкие отверстия, попадает в основную полость тела животного и выходит через отверстие сверху. Воду по телу губки гонят клетки-хоаноциты, выстилающие камеры и каналы стенок. У каждого хоаноцита есть колеблющийся жгутик-флагелла (он похож на ресничку, но крупнее), окруженный высоким воротничком. Позднее мы вернемся к хоаноцитам.

Губки не имеют нервной системы, у них довольно простое внутреннее строение. Хотя у губок есть клетки нескольких типов, те не образуют ткани и органы, как у большинства животных. Клетки губок “тотипотентны”, то есть каждая клетка способна превратиться в клетку любого другого типа. Наши собственные клетки этого не умеют: клетка печени не может превратиться в клетку почки или в нейрон. У губок же клетки настолько пластичны, что любая из них может дать начало целой губке (и даже больше – см. “Рассказ Губки”).

Неудивительно, что у губок не выделяются клетки “зародышевой линии” и “соматические” клетки. У Eumetazoa клетки зародышевой линии – это те клетки, из которых образуются репродуктивные клетки. Поэтому их гены по сути бессмертны. К зародышевой линии относится небольшая часть клеток тела: они находятся в яичниках и яичках и не занимаются ничем, кроме размножения. Соматические клетки – это все остальные клетки тела, и они лишены возможности бесконечно передавать гены потомкам. У типичного представителя эуметазоев в раннем эмбриогенезе выделяется особая группа клеток, составляющая зародышевую линию. Остальные клетки, соматические, за свою жизнь могут поделиться несколько раз, образуя клетки печени или почки, костей или мышц, но на этом их карьера заканчивается.

Единственное (и печальное) исключение составляют раковые клетки. Они неизвестно почему обладают способностью бесконечно делиться. Впрочем, как указывают Рэндольф Несси и Джордж К. Уильямс, авторы книги “Наука дарвинистской медицины”, этому не стоит удивляться. Напротив, удивительно, что рак так мало распространен. Ведь все клетки нашего тела происходят из миллиардов поколений клеток зародышевой линии, которые никогда не переставали делиться. И в определенный момент им внезапно запрещают делиться и заставляют их стать соматическими клетками – например клетками печени. При этом предковые клетки этого не делали. Конечно, организмы, в которых жили эти клетки, имели печень. Но клетки зародышевой линии происходят не от клеток печени, а от таких же клеток зародышевой линии.

У губок все клетки тела представляют собой клетки зародышевой линии, и все они потенциально бессмертны. Губки имеют несколько разных типов клеток, но развитие их идет совсем не так, как у остальных многоклеточных. Эмбрионы эуметазоев формируют слои клеток, которые разворачиваются, как оригами, выстраивая тело. У губок таких эмбриологических процессов нет. Их заменяет нечто вроде самосборки: тотипотентные клетки сцепляются друг с другом, как если бы они были очень общительными одноклеточными. Однако современные зоологи все же включают губок в число многоклеточных животных (Metazoa), и я буду следовать этой точке зрения. Впрочем, нужно признать, что Porifera – это, пожалуй, самая примитивная из ныне живущих групп многоклеточных, которая дает нам представление о том, какими могли быть древние Metazoa.

Как и у других животных, у каждого вида губок свои форма и цвет. Пустой кувшин – одна из множества разновидностей губок. Ее модификации – различные системы пустых полостей, соединенных друг с другом. Губки придают жесткость телу с помощью волокон коллагена (благодаря им туалетные губки такие “губчатые”) и минеральных иголочек (спикул), которые представляют собой кристаллы кремния или карбоната кальция и часто служат диагностическим признаком вида. Иногда спикульный скелет бывает весьма красивым и замысловатым, как, например, у стеклянных губок Euplectella.

Дата рандеву № 31 на филогенетической диаграмме – 800 млн лет назад. Но, как я предупреждал, не стоит слишком доверять оценкам настолько седой древности. Появление многоклеточных губок от одноклеточных простейших – воистину эпохальное событие, и мы вернемся к нему в следующих двух рассказах.