Выйти из окружения: как губки научились передвигаться

Представьте себе, что вы не можете ходить и бегать туда, куда хотите, потому что ваши ноги приросли к земле. Дышать это не мешает, а вот есть и пить вы сможете только то, что вам принесло ветром или пожертвовал добрый сосед. Предположим, добрых людей много, и у вас нет недостатка в еде и питье. И вдруг в одно мгновение вокруг вас вырос высокий забор, и больше к вам никто подойти не может, даже воздух постепенно становится все хуже... И вы ничего не можете с этим поделать — забор крепкий и простоит долго.

Подобная аллегория хорошо иллюстрирует превратности жизни многочисленных обитателей морей, рек и озер, которые ведут прикрепленный или сидячий образ жизни. В начале своей жизни они выбирают подходящее (как им кажется в тот момент) место на твердом субстрате и оседают, навсегда прикрепляясь к нему. Их дальнейшее существование целиком зависит от течения воды, которое приносит им кислород, пищу, сигналы от соседей и дальних родственников, а заодно уносит их метаболиты (выделения).

Самый очевидный пример прикрепленных водных организмов — разнообразные водоросли, хотя их жизнь мало чем отличается от жизни наземных родственников — растений. Животным же обычно приписывают способность к активному передвижению. Однако именно среди водных беспозвоночных животных наблюдается наибольшее разнообразие сидячих и прикрепленных форм. Это и гидроидные и коралловые полипы, и мшанки, брахиоподы, асцидии и даже раки. Отдельно в этом списке стоят губки — единственный тип животных, представленный исключительно прикрепленными формами.

Течения воды для таких животных — это жизнь. И беда, если течения ослабевают или вода вовсе останавливается. Например, если вокруг вырос «лес» из водорослей или других быстро растущих прикрепленных животных, который «затеняет» маленькое животное. Ни подышать, ни поесть... В такой ситуации спасения для большинства сидячих организмов нет.

Губкам, которые представляют собой исключительно сидячие организмы, приходится особо тяжело. В принципе, они способны совершать очень медленные движения: «вздыхать», изменять диаметр отверстия для входа и выхода воды, отделять почки, а некоторые даже могут очень медленно ползать — на расстояние в один миллиметр они перемещаются за 20 часов. Кроме того, губки обладают уникальной способностью к реагрегации, о чем мы рассказывали ранее. Но все это, конечно, никак не способствует «выходу из окружения».

И вот недавно коллектив ученых кафедры зоологии беспозвоночных биофака МГУ впервые обнаружил, что вид Amphilectus lobata способен к активному движению, но при условии полной потери своего прежнего вида и восстановления его на новом свободном месте.

Видео 1. Передвижение губки A. lobatus в лабораторных условиях:

В благоприятных условиях такие животные имеют строение, типичное для многих морских губок: у них есть скелет из скрепленных минеральных спикул (иголочек), который поддерживает их мягкие ткани. И дышат, и питаются они, как большинство губок, прогоняя воду через свое тело. Но если вдруг условия меняются в неблагоприятную сторону, такие губки «разбирают» свое тело на отдельные клетки, которые теряют специализацию, сползают со скелета и расползаются в виде нескольких потоков в разных направлениях.

Клетки перемещаются в «потоке», не теряя связи друг с другом. У такого потока есть лидирующий край, который ползет по субстрату, а за ним в виде тяжа тянется остальная масса клеток. Вместе с собой клетки перемещают и некоторые спикулы скелета. А старый скелет, как пустые строительные леса, остается на старом месте. Отдельные потоки могут сливаться друг с другом или разделяться на несколько меньших.

Видео 2. Передвижение отделившейся части губки A. Lobatus

В подходящем месте поток клеток останавливается, образует скопление и постепенно формирует (восстанавливает) привычную структуру губки. Конечно, все это происходит очень медленно, в течение нескольких дней, но за это время губка может переместиться на расстояние, превышающее ее размеры в 5–10 раз! И часто из одной материнской губки получается несколько дочерних. То есть губка не только «выходит из окружения», но и размножается, так как число особей при этом увеличивается.

Видео 3. Поведение клеток в лидирующем конце перемещающейся губки A. Lobatus

Теперь представьте себе счастливый конец фильма ужасов: человека связали, привязали к стулу и заперли в помещении. И надолго забыли. А человек тем временем теряет телесную форму, клетки его тела сползают со скелета, единой массой ползут к двери и через замочную скважину проникают наружу. А потом где-нибудь собираются в единый ком и постепенно восстанавливают свой прежний облик! С новым скелетом, с руками-ногами, головой… Единственно, никто не гарантирует, что такой человек во всем будет похож на себя прежнего, но зато он выберется на свободу.

Видео 4. Поведение отдельных клеток в движущемся потоке

Жаль, что став сложно организованным и высоко разумным, человек, как и большинство многоклеточных животных, потерял подобную пластичность, свойственную клеткам простых организмов. Однако, разгадав механизмы, которые отвечают за возможность изменения и восстановления специализации клеток и регулируют их кооперативное поведение, мы сможем помочь нашим собратьям и себе в поддержании долголетия.

Игорь Косевич,
доцент кафедры зоологии беспозвоночных
биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова