«Метазоа: Зарождение разума в животном мире»

Тела морских губок состоят из тонких каналов, которые непрерывно пропускают сквозь себя морскую воду, у креветок-боксеров есть клешни и длинные усики, а черви-серпулиды выглядят как пучок перьев с глазами. Тем не менее все они — наши родственники. В книге «Метазоа: Зарождение разума в животном мире» (издательство «Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Галиной Бородиной, философ науки Питер Годфри-Смит рассказывает, как их эволюция помогает нам больше узнать о происхождении тела, которое более полумиллиарда лет назад направило жизнь по новому пути развития, и сознания человека. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным мягким кораллам и обретению организмами способности к движению, которое одновременно задействует множество клеток.

Восхождение

В заливе к северу от австралийского Сиднея, недалеко от тех самых ступенек, по которым мы спускались в первой главе, под водой есть песчаная равнина. Сформирован залив впадающей в Тихий океан извилистой рекой, которая берет начало в эвкалиптовых лесах материка.  

Подводная равнина подвержена сильному влиянию приливно-отливных течений. Во время прилива морская вода заходит в реку, а с отливом возвращается в океан. Течение привлекает сюда самых разнообразных животных, но оно же ограничивает время возможного погружения с аквалангом лишь парой часов в день между приливом и отливом, когда вода спокойна. Каждая такая пауза длится примерно час. Погружаться можно в высшей точке прилива, и нужно успеть вернуться до того, как массы воды начнут двигаться.  

Отлив наступает мгновенно — рывок, и вас уже куда-то уносит. Еще минута — и плыть против течения невозможно. Задержитесь немного — вас утянет в открытое море.  

Там и сям на этой равнине растут поля фиолетовых и белых мягких кораллов. Они действительно мягкие и нежные, в отличие от шероховатых и окаменелых «жестких» кораллов, которые распространены в тропиках. Коралловые деревца напоминают кочанчики цветной капусты, хотя сравнение с капустой несправедливо по отношению к этому животному. Издалека кораллы похожи на белые и лиловые облачка, с близкого расстояния можно рассмотреть в них тонкие прожилки и волоконца. В ветках коралла обитают мелкие крабы и моллюски каури.  

Если вы приближаетесь к кораллам со слабым течением воды — скажем, вас приносит последняя волна прилива, — кажется, будто вы летите на бесшумном планере навстречу облакам, растущим из земли на толстеньких бледных ножках. Эти деревца — не отдельные организмы, а колонии, состоящие из множества мелких животных — коралловых полипов. Из второй главы мы узнали, что внутри каждого бушует бесконечный микроскопический шторм. Но внешне коралл кажется неподвижным, лишь кое-какие животные поактивнее шныряют меж его ветвей.  

Несколько лет назад местный дайвер и исследователь Том Дэвис, бессчетное число раз погружавшийся в залив в периоды затишья на вершине прилива, задался вопросом: а чем заняты мягкие кораллы, когда никто на них не смотрит? Конечно, большую часть суток течение слишком сильно, чтобы дайвер мог непосредственно наблюдать за кораллами, но ведь можно установить на дне камеры, которые будут снимать, что происходит, когда течение сильное, а людей поблизости нет.  

С помощью жены Николы Том установил несколько камер в местах, где встречаются кораллы. Через какое-то время они их достали, просмотрели записи и обнаружили нечто удивительное: когда вода, сменив направление движения, ускоряется, кораллы медленно вытягиваются, раздуваясь, пока не станут раза в три больше, чем в . Скорее всего, они встают во весь рост, чтобы уловить как можно больше пищи, которую несет с собой течение. Когда течение замедляется, кораллы сдуваются, и в те краткие часы, когда человек способен к ним вернуться, прижимаются ко дну.

В поисках первых действий

Кораллы к книдариям, или стрекающим, — к той же группе животных, что и медузы и актинии. Эта группа отделилась от нашей эволюционной линии на одном из самых ранних этапов истории животного мира. Последний наш общий предок жил около 650–700 миллионов лет назад. Точные цифры неизвестны, но он определенно жил позже, чем общий предок человека и губки.  

Тело стрекающих мягкое, радиально симметричное, то есть имеет форму диска или чаши; часто оно обрамлено щупальцами, которые могут выглядеть и как длинная бахрома, и как короткие пальчики. У стрекающих есть мускулы и электризуемые нити нервной сети.  

У многих стрекающих сложный жизненный цикл, по ходу которого они ряд изменений. Эти переходы немного похожи на метаморфозу, сопровождающую превращение гусеницы в бабочку, но аналогия не вполне точная, поскольку тело стрекающего не просто изменяется, но в несколько приемов размножается, как если бы из одной гусеницы получалось много бабочек, а из одной бабочки — множество гусениц. Во взрослом состоянии стрекающие выглядят либо как медузы, либо как полипы. Полип, как правило, прикрепляется к поверхности и часто имеет форму чашечки. Медуза выглядит как обычная медуза, плавающая в толще воды и окруженная развевающимися щупальцами. Многие книдарии поочередно принимают эти две формы. Кораллы и актинии существуют только в виде полипов.  

На рифе, чуть дальше от похожих на облачка коралловых деревьев, обитает другой вид мягкого коралла. Эти кораллы тоже бывают похожи на кусты, но часто образуют и бесформенную массу. Каждый полип — словно белый цветочек с восемью длинными, похожими на пальчики щупальцами. От каждого пальчика, в свою очередь, отходят маленькие отростки. Пальчики на пальчиках! Они называются пиннулы. Нередко колония кораллов обрастает оранжевой губкой: губка укрывает ее как одеяло, а те части полипов, что напоминают цветочки, высовываются наружу.  

Так как щупалец у такого коралла восемь, его еще называют восьмилучевым кораллом. Колонии восьмилучевого коралла напоминают лес крохотных ручек. Если проявить терпение, можно увидеть, как полипы медленно открываются, как будто разгибая и сгибая пальчики.  

Иногда сворачивается какое-то одно щупальце, а остальные остаются выпрямленными, иногда кулачок сжимается полностью. Можно наткнуться на место, где все ручки сжаты, в то время как на соседних полях большинство ладошек раскрыты. Похоже, что щупальца коралла вытягиваются, будто пытаясь ухватить что-то, но долгое время было неясно, что же они ловят, если ловят вообще. Канадский биолог Джон Льюис, изучив тридцать видов восьмилучевых кораллов, , что некоторые из них действительно ухватывают своими ручками пищу, причем не только планктон, но и крошечных беспозвоночных животных. Когда я пишу, что коралл вытягивает щупальце и что-то там хватает, есть соблазн представить себе быстрое движение, какое мог бы совершить человек, но у коралла весь процесс происходит в замедленном темпе: быстрее, чем могло бы шевелиться растение, но гораздо медленнее, если сравнивать со знакомыми нам активными действиями животных. В этих движениях — попытках дотянуться и схватить — кроются важные намеки и подсказки, звучит далекое эхо самых первых и самых простых видов движений, свойственных животным.  

Что заставляет меня так думать? Во-первых, книдарии — очень древние существа, а присущее им строение тела, скорее всего, можно отыскать и в далеком прошлом нашего собственного вида. Конечно, нельзя утверждать, что какое-то современное стрекающее — актиния, коралл или медуза — выглядит как наш общий предок, но их радиальное устройство, скорее всего, действительно напоминает строение тел животных, живших на заре времен.  

Во-вторых, они способны к действию. Конечно, действие как таковое изобрели не книдарии. Многие одноклеточные организмы умеют плавать, используя в качестве пропеллера жгутики или реснички толщиной с волосок. Некоторые умеют обволакивать собой жертву и менять форму тела. Зачатки движения обнаруживаются у всех кандидатов на роль первых животных. В предыдущей главе мы читали, как губка прокачивает воду сквозь свое тело. Это умение, уже довольно близкое к действию, может быть очень древним.  

Эволюция полна серых зон и неполных примеров — чаще всего трудно сказать наверняка, что было первым в некоторой цепи событий. Эволюция частенько изобретает нечто давно известное заново, но уже на новом уровне или в новом масштабе. В жизни одноклеточных движение уже присутствует: они плавают, ловят и поглощают. Появление таких действий могло быть в эволюции многоклеточной жизни. Мир до появления животных был миром одноклеточных хищников и жертв, а одна из возможностей избежать поглощения — увеличиться до размеров, которые поглощение затрудняют. Позже, когда клетки объединились в многоклеточное животное, эволюции пришлось изобретать действие заново — уже на новом уровне. Многоклеточному организму потребовались новые виды координации. Губки, стоявшие на пороге этого открытия, представляют собой как раз такой неполный пример. У книдарий действие опять появляется во всей его полноте, с движением и перегруппировкой частей тела животного.  

Стрекающие умеют не только вытягиваться и хватать. Еще одна важная их способность — это древнее действие иного типа: активация стрекательных клеток нематоцитов. Стрекательные клетки есть у всех или почти у всех книдарий. У актиний, например, они так слабы, что человек может даже не почувствовать укола. Другие, например кубомедуза, способны убить на месте. Жала у стрекающих бывают разные, но все они достаточно похожи, чтобы допустить их происхождение от одного новшества, давным-давно появившегося в линии книдарий, а затем распространившегося по ветвям эволюционного древа.  

Что же происходит в этих порой действительно опасных случаях, когда книдарии жалят? В спокойном состоянии жало стрекающего свернуто внутри клетки. Клетки с жалами окружены чувствительными клетками и вместе с другими «наводчиками огня» составляют единую батарею (это, кажется, артиллерийская метафора, но весьма подходящая). Выпущенное жало достигает невероятного ускорения и моментально преодолевает крошечную дистанцию. Но само это поведение — непосредственное движение — осуществляет одна-единственная клетка. Конечно, она окружена помощниками, чувствительными (и некоторыми другими) клетками, но никаких координированных усилий для производства действия от них не требуется. Сравните это с хватательным движением мягкого коралла. Здесь мы наблюдаем работу уже не одной-единственной клетки, но совокупность сокращений множества отдельных клеток — движений, которые должны осуществляться совместно и согласованно. Я хочу подчеркнуть здесь важность этого «изобретения» эволюции — действия, которое с точки зрения отдельной клетки масштабной координации. В хватательном движении мягкого коралла прослеживается эволюция именно этого новшества.  

Даже если поведение коралла хранит память о первых действиях, которым научились животные, почему я выбрал именно его? Почему не какое-нибудь другое координированное действие, плавание медузы например? Стадия медузы часто более поздним дополнением к образу жизни стрекающих: полипы появились раньше. Но есть аргумент и поважнее: посмотрите, как плавает медуза и как ловит пищу мягкий коралл, и вы увидите, что, по сути, это одно и то же действие. И плавательные движения колокола медузы, и хватательные движения чашечки полипа — это сокращения тела радиальной формы. Кажется, что полип не похож на медузу, но по большому счету медуза — это полип вверх дном. Сокращения купола медузы помогают ей плавать; полип же — животное неподвижное, и у него то же самое движение превращается в хватательное.  

Когда мы пытаемся отыскать «первое действие», возникает и другой вопрос: почему мы вообще фокусируемся именно на движении, а не на другом базовом умении живых организмов, а именно на химических реакциях? И меняя положение тела в пространстве, и осуществляя химические превращения, живое существо добивается эффектов, необходимых для достижения стоящих перед ним целей. Это верно; однако появление управляемого движения на уровне тела — все-таки серьезная веха. И хотя стрекающие создали действие не на пустом месте, именно у этих животных впервые возникает действие нового вида и иного масштаба. Тела, позволившие осуществлять такие действия, были для нашего мира в новинку и сами по себе стали фактором, подтолкнувшим развитие событий.

Подробнее читайте:
Годфри-Смит П. Метазоа: Зарождение разума в животном мире / Питер Годфри-Смит; Пер. с англ. [Галины Бородиной] — М. : Альпина нон-фикшн, 2023. — 414 с. + 8 с. вкл..