Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки - Карл Саббаг

Результаты анализов ДНК показали, что существуют три царства живых существ: животные, растения и грибы, — которые отделились от общего биологического предка около миллиарда лет назад. Царство грибов, в свою очередь, разделено как минимум на восемь различных подгрупп: от живущих в воде хитридиомицетов до дрожжей и пенициллина, от паразитирующих на растениях пукциниомицетов до съедобных грибов и поганок. Как и в случае с растениями и животными, разнообразие видов грибов поражает: от микроскопических (те же дрожжи) до очень крупных. Самый крупный из найденных съедобный дождевик (эти грибы необычайно вкусны, если порезать их дольками и обжарить на сливочном масле) был в обхвате 2,6 метра и мог выпустить несколько миллиардов миллиардов спор — генетического материала, дающего жизнь другим дождевикам. На этом примере было подсчитано, что спор одного крупного дождевика хватит на то, чтобы заселить этими грибами несколько галактик.

Один из видов грибов, опенок, или армиллярия (Armillaria ostoyae), может разрастись аж до сотен гектаров и весить не одну сотню тонн. В американском штате Орегон найден опенок, которому, судя по всему, полторы тысячи лет, и каждая клетка этого гигантского гриба имеет одну и ту же ДНК. Таким образом, этот гриб — единый организм, который куда крупнее синего кита или секвойи. Он признан самым крупным живым существом на Земле.

Колесо — сугубо человеческое изобретение. Ни одно другое существо в процессе эволюции так и не обзавелось комплектом колес, чтобы облегчить себе перемещение. Иногда, правда, ученые вспоминают саламандр, которые сами образуют нечто вроде естественной шины, сворачиваясь в круг и скатываясь с горки. Подобным же образом поступают и некоторые гусеницы. Если рассматривать вопрос в этом ракурсе, то изобретателями колеса можно счесть первобытных людей — еще много тысяч лет назад они подкладывали под особенно тяжелые камни бревна и катили камни по ним. Однако подлинным открытием стало появление оси, чтобы объект мог перемещаться на значительные расстояния и при этом не приходилось через каждые два-три шага менять и перекладывать бревна-катки.

Трудно себе представить, чтобы в живой природе мог возникнуть полный аналог колеса, ведь органы человека и животных требуют кровоснабжения. Даже ногти и волосы — самые безжизненные на вид части тела — требуют постоянного питания, и даже самая развитая кровеносная система, будь она частью живого колеса из мяса и костей, при вращении завязалась бы в узел.

Но если мы обратим свой взгляд на более мелкие формы жизни, нежели люди, саламандры или гусеницы, то все-таки найдем существо, изобретшее или, скорее, превратившееся в ходе эволюции в нечто вроде колеса. Некоторые бактерии научились при помощи длинных волокон передвигаться в жидкой среде. Но они не просто совершают волоконцами, как веслами, круговые взмахи. Они крутятся сами, делая обороты вокруг волоконца, свободно крепящегося в углублении на поверхности бактерии. Получается, что волоконце, или жгутик (так этот орган бактерий называется в биологии), заменяет собой ось, а тело бактерии — колесо. У основания жгутика сосредотачиваются молекулы, которые в совокупности действуют как мотор и побуждают жгутик совершать до нескольких сотен оборотов в секунду. В 2008 году ученые из Оксфордского университета установили, что эти «моторы» даже снабжены сцеплением — молекулой, которая соединяется со жгутиком и отделяется от него, чтобы жгутик не крутился в те моменты, когда бактерии не нужно двигаться.

Действия наподобие почти моментального отдергивания руки от пламени являют собой жизненно необходимый защитный механизм. Те животные, которые не обладают быстротой реакции, позволяющей избежать опасности, неизбежно вымерли бы, предоставив выживать существам вроде нас, у которых такая способность есть и которые передают ее по наследству своим потомкам. Такие действия называются рефлекторными и сильно отличаются от большинства наших повседневных занятий.

Рассмотрим последовательность событий, из которых складывается наша реакция на увиденный стакан лимонада:

1. «Ага, я вижу стакан лимонада»;

2. «Хочу ли я пить?»;

3. «Да, хочу»;

4. «Сейчас мне надо бы отдать команду мышцам руки и пальцам поднести стакан ко рту»;

5. «А теперь не помешало бы открыть рот и выполнить сосательное движение, чтобы лимонад попал в полость рта», и так далее и тому подобное.

Хотя чисто теоретически информация от органов чувств, поступающая в мозг при соприкосновении с огнем, отчасти схожа со зрительной информацией о стакане лимонада, наши реакции при этом существенно различаются. Мы не говорим про себя:

1. «Ага, обжигающе горячее пламя»;

2. «Хочу ли я избежать соприкосновения с ним?»;

3. «Да, хочу»;

4. «Тогда надо бы отдать команду мышцам руки и убрать ладонь подальше от пламени».

Если бы мы каждый раз проходили через все эти стадии, у нас сейчас были бы обугленные культи вместо пальцев.

Мы и другие существа выработали некоторые действия, которые ради экономии времени происходят, минуя процесс принятия решений. Когда речь идет о рефлекторных действиях, путь от внешнего импульса (пламя) до реакции (движение мышц) проходит не через головной мозг, а по гораздо более короткому, «бессознательному» маршруту — через соответствующие отделы спинного мозга. На деле это вовсе не означает, что мы не осознаем происходящего, просто к тому времени, когда мы отмечаем болезненные ощущения от пламени, рука уже оказывается отдернута.

Нервную деятельность живых организмов часто изучают на примере пресноводных раков. В случае неминуемой угрозы у рака срабатывает очень важный рефлекс, который можно было бы назвать «прыжок на хвосте назад», — рак делает мощный гребок хвостом и, отскочив назад, избегает опасности. Мускулы, позволяющие сделать такой прыжок, срабатывают при получении сигнала от гигантского нервного волокна, расположенного у рака в брюшке. Отдельные предостережения от органов чувств об угрозе — будь то всплеск воды или тычок хищника — поступают по разным нервным волокнам к этому огромному волокну (оно называется брюшной нервной цепочкой), а места соприкосновения нервных волокон называются синапсами. Брюшная нервная цепочка, в свою очередь, пересылает информацию мышцам, когда количество импульсов от органов чувств, поступающих одновременно, достигнет критической массы — примерно так внезапный шквал звонков в службу спасения заставляет предположить, что случилось нечто действительно неприятное.

Ученые много лет бились над одним из аспектов этого рефлекса: как все эти сообщения от органов чувств попадают к гигантскому нервному волокну в одно и то же время, если воздействие происходило в самых разных уголках тела рака? Если бы сигналы о раздражении поступали с разными интервалами, брюшная нервная цепочка так никогда и не среагировала бы, поскольку отдельные части тела рака постоянно подвергаются некоему воздействию извне, и только когда все тело испытывает раздражение одновременно, это расценивается как угроза.