"ЗС" №2/1970 http://www.znanie-sila.ru/people/issue_15.html

Серге́й Ви́кторович Ме́йен (1935 — 1987) — геолог, эволюционист, палеоботаник, доктор биологических наук, доктор геолого-минералогических наук. В 1958 — 1987 сотрудник Геологического института АН СССР.

«Я обошел всех своих приятелей, имеющих какое-либо отношение к биологии и палеонтологии, и провел небольшой опрос на тему: "Какими были, по-твоему, те прапрасущества, от которых пошли и животные, и растения?".

Как и ожидалось, ответ был примерно одинаковым: что-то очень простое, вроде вирусов, может быть, какие-нибудь одноклеточные существа. У них, как у эвглены зеленой из школьного учебника биологии, были черты животных и растений.

Я не говорил, почему меня занимает этот вопрос, так как сам этого не знал. Просто бывают такие вопросы - их называют проклятыми вопросами науки, на которые, вероятно, никогда не будет окончательного ответа. Но от этого они не менее интересны. К тому же, если бы ученые всегда задавали себе только заведомо разрешимые вопросы, наука быстро выродилась бы.

Вечные вопросы будят мысль. Это своего рода гимнастика ума. Ведь и современные культуристы не столько бегают и прыгают, сколько пытаются отодвинуть каменную стену или раздвинуть стойки дверей.

Когда эта аналогия пришла мне в голову, колебания закончились, и я с чистой совестью не только занялся этой своего рода статической гимнастикой для ума, но и решил привлечь к ней тех читателей нашего журнала, которым подобные упражнения по душе.

Встанем у каменной стенки "проклятого" вопроса и попробуем на нее давить. Вот только с какой стороны?

Научный этикет и просто здравый смысл заставляют сначала покопаться в литературе. Мнения исследователей, как и моих приятелей, оказались довольно однообразными и не слишком конкретными. На филогенетических древах рисуются две крупные ветви. Одна из них - животный мир. Она начинается с простейших одноклеточных организмов. От них пошли губки, затем кишечнополостные, эти дали других животных. Ветвь растительного мира начинается с водорослей и грибов. В начале ее также стоят самые простые одноклеточные существа. У места расхождения обеих ветвей обычно помещают что-то совсем примитивное. Это организмы, у которых, может быть, даже еще не было клеточного ядра, поэтому их называют предъядерными. Такие организмы живут и сейчас. Это бактерии и сине-зеленые водоросли. Их древнейшим собратьям, давшим начало растениям и животным, присваивались различные названия, самое распространенное из которых - "протисты".

Так написано в учебниках
Правда, учебники писали не боги, а люди, и у них должны были быть для этого какие-нибудь основания. Разумеется, о документальных данных не может быть речи. Самые древние ископаемые животные и растения - это уже настоящие высокоспециализированные представители своих царств. В отложениях, которые накапливались в те далекие времена, когда пути развития обоих царств еще только разошлись, мы не находим толковых палеонтологических документов. Поэтому облик протистов родился из исследования известных нам организмов. Логический путь при этом был, наверное, такой.

Ясно, что раньше должны были появиться существа, способные к фотосинтезу или любому другому прямому использованию солнечной или химической энергии. Организмы, научившиеся жить на всем готовом и питаться другими организмами, мертвыми и живыми, должны были появиться позже. Типичные животные принадлежат к этому второму типу. Поэтому в любом случае они моложе растений.

Самые простые животные - одноклеточные. Мы уже привыкли к тому, что самое простое в органическом мире - это и самое древнее. Далее логика заставляет предположить, что растения, давшие начало животным, также были одноклеточными. Отсюда уже один шаг до протистов. Наверное, во всех этих представлениях сыграл свою роль и знаменитый закон Э. Геккеля: онтогенез повторяет филогенез. Потому, дескать, и есть у человеческого зародыша жаберные щели, поскольку давним предком человека была рыба. Каждый организм при половом размножении начинается с одной клетки, стало быть, общий предок животных и растений тоже был одноклеточным. Хотя этот закон, заставляющий, как было остроумно замечено, "каждый индивидуум снова взбирается на свое филогенетическое древо", уже во многом отвергнут большинством биологов, его влияние, наверное, еще долго будет сказываться.

В последние десятилетия мы узнали много нового о жизни. И, может быть, новые данные иначе осветят проблему общего предка животных и растений?

А если все было не так?
Если мы встречаем сначала в Москве, а на следующий день в Ленинграде девушек, у которых пояс на платье составлен из огромных золоченых колец, да еще где-то сбоку висит элегантная металлическая бляха с ладонь величиной, мы ни минуты не сомневаемся, что вкусы этих девушек имеют общий источник. Так рассуждают всегда: если у двух предметов есть общие черты, то эти предметы могут иметь и общее происхождение. Но не обязательно. Вдевать кольцо в ноздри африканцы могли додуматься независимо от австралийцев. Если кристаллы поваренной соли всегда кубические, это не значит, что они имеют одного общего предка. Просто такова их кристаллическая решетка.

Иными словами, сходные черты могут быть вызваны тремя причинами или общим предком, или независимым, то есть параллельным развитием, или, наконец, сходством более глубокой структуры. Иногда причины могут действовать совместно. Выбор главной причины - дело не простое, и обычно исследователь интуитивно руководствуется теорией вероятности: насколько правдоподобно, чтобы два явления независимо выработали общие черты.

Вы уже поняли, куда привела нас логическая тропка? Чтобы представить себе общих предков животных и растений, так или иначе надо знать:

Что их объединяет?
Итак, растения и животные, береза и заяц, роза и жаба - что их объединяет? Не будем увлекаться формой, образом жизни. Сходство бабочки с цветком нас сейчас не интересует. Не стоит задерживаться и на том, что некоторые растения, подобно животным, научились ловить и переваривать насекомых. Ясно, что предки растений и животных не были похожи на цветы и не ловили насекомых. Не такое поверхностное сходство занимает нас сейчас, а структура, ее основы.

Вот организм появляется на свет. Амеба поделилась на две части, цыпленок вышел из яйца, семя проросло Организму надо дышать, есть, расти и, если все обошлось благополучно, дать потомство. Вот те основные свойства, которые определяют все живое. Что же здесь общего у животных и растений?

Основа живого - клетка. Конечно, есть и неклеточные формы жизни (вирусы). Но ведь все животные и растения состоят из клеток, значит, можно предположить, что их общий предок не был вирусом. Давно прошли те времена, когда клетка казалась каким-то простым кирпичиком, водянистым комочком протоплазмы с ядром посередине. Электронная микроскопия пробила окно в мир внутриклеточной жизни. Перед исследователями открылась сложнейшая и безукоризненно организованная фабрика, в которой миллионы мельчайших частиц - рибосом - строят сотни различных белков. Рибосомы регулярно получают команды, приходящие из ядра и соседних клеток по бог весть каким каналам, и сообщают вверх по инстанции, как идут дела.

Несколько лет назад вышла в свет прекрасная, книга "Живая клетка". В ней приведен на всю страницу рисунок-клетка под " электронным микроскопом. Сколько здесь понарисовано всего: ядро, ядрышко, митохондрии, эндоплазматическая сеть, центромеры, мезосомы, пиноцитозный пузырек, аппарат Гольджи!.. А ведь рисунок далеко не полон! Но заметьте, в подписи к рисунку не указано, а о какой, собственно, клетке идет речь, о животной или растительной. В тексте то же самое описываются тончайшие структуры, удивительные внутриклеточные механизмы, а говорится о клетке вообще, и опять, понимай, как хочешь, о чем идет речь - о растениях или животных Конечно же, это сделано не от невнимания. Очевидно, дело в том, что, говоря обо всех этих тонкостях, авторы имели в виду любую клетку. Раз так, делаем первый вывод - и ядро, и ядрышко, и митохондрии и все, что перечислялось выше, характерно для каждой нормальной, не слишком специализированной клетки.

Теперь о ядре. Читатели журнала "Знание-сила" уже наверняка сыты по горло историями о его сложном хозяйстве. Им и рассказывали, и показывали, как перед делением клетки в ядре начинают проступать знаменитые хромосомы с записанными в их генетическом аппарате свойствами организма. Деление начинается. Лениво разворачиваясь, хромосомы располагаются по экватору клетки, расщепляются, идет дележ генетического наследства. И вот каждая из вновь образовавшихся генетических групп обзаводится собственным ядерным хозяйством. Перегородка закрепляет деление клетки. Все эти стадии (профаза, метафаза, анафаза, телофаза, интерфаза) в одних учебниках демонстрируются на клетках лука или кукурузы, другие авторы выбирают тритона, морского ежа. Кажется, можно делать второй вывод, клетки животных и растений делятся, в общем, одинаково.

Здесь самое время напомнить, что это пресловутое "простое деление" не так уж просто. Ведь поделить-то надо более сложное хозяйство, чем при семейном разводе, а времени на все выделяется не много: от 40-50 минут до нескольких часов.

Хромосомы. И у животных, и у растений они имеют практически одинаковую структуру, от поколения к поколению они могут меняться частями, увеличиваться или уменьшаться в числе. Поэтому в учебниках строение и поведение хромосом обычно рассматривается без подразделения на царства. Итак, вывод третий: хромосомный аппарат, эта первооснова наследственности, у животных и растений очень и очень сходен.

Судьба стать огурцом или пустоцветом, самцом или самкой, мужчиной или женщиной записана в ядре, в хромосомах. У нормального мужского или женского организма - полный набор хромосом. При образовании сперматозоидов и яйцеклеток происходит мейоз. Это значит, что на определенной стадии ядра делятся, а хромосомы - нет. Они просто разбиваются на две группы, и каждая из групп направляется в свою клетку. В сперматозоидах и яйцеклетках остается вдвое меньше хромосом, чем в организме. При оплодотворении эти половинные наборы хромосом папы и мамы объединяются: так происходит перекомбинация признаков в потомстве. Эту схему можно видеть при размножении и папоротника, и человека. Стало быть, запишем еще одну общую черту обоих царств.

Теперь от отдельных клеток - к целому многоклеточному организму
В свое время из школьного курса биологии я вынес твердую уверенность, что стать из одноклеточного многоклеточным было не так уж сложно. Дескать, какие-то амебы делились пополам и расходились, а потом так получилось, что разойтись не удалось или не захотелось. Стали жить вдвоем, затем вчетвером и так далее. Сообща жить оказалось выгоднее. Потом члены этой общины стали делить работу. Так появились ткани, затем органы. Хорошая схема. Наверное, так и было. Но делается это дело, как мы теперь знаем, не просто.

Сейчас уже доказано, что генетический потенциал всех живых клеток организма одинаков. Поэтому генетики, изучая наследственность знаменитых дрозофил, предпочитают иметь дело не с яйцами и сперматозоидами, а со слюнными железами. Здесь хромосомы в 100-150 раз длиннее обычных из соответственно, шире (сначала эти тела, огромные в клеточных масштабах, даже не признали за хромосомы). При всех делениях клеток растущего организма, начиная с первого деления оплодотворенной яйцеклетки, происходит честный раздел всех генетических возможностей, заключенных в хромосомах. У некоторых организмов это свойство клеток можно проверить. В руках искусного экспериментатора изолированная и посаженная на питательную среду верхушечная клетка растущего побега может развиться в целое, вполне нормальное растение. А из клетки, взятой из кишечника лягушки, как будто уже удалось вырастить настоящую лягушку. Почему же тогда из одних клеток зародыша развиваются глаза, из других - ноги, а из третьих - хвост? Видимо, все остальные возможности соответствующих клеток запираются на замок, подобно тому, как музыканту в оркестре разрешают играть не все, что он умеет, а лишь свою строчку партитуры.

Каждый многоклеточный организм должен строго распределить роли между клетками, наложить запреты на почти все их способности, поручив им развиваться лишь в одном направлении. Но эти запреты не всегда должны быть окончательными. Вокруг много врагов и неосторожных соседей. Жить с порезами или укусом плохо, надо позаботиться о восстановлении утраченного. В большей или меньшей степени это умеют делать все животные и растения, если повреждение не было неисправимым. Способность ящериц вновь отращивать откушенный хвост известна даже читателям "Мурзилки". Это классический пример восстановления органа (регенерации). В более скромных масштабах регенерация сопровождает нас всю жизнь. Конечно, руки и ноги человек теряет навсегда, а вот кожа после пореза или ожога восстанавливается более или менее легко.

Если аккуратно перерезать проходящую в стебле растения жилку, то уже через несколько дней можно видеть, как в обход надреза начинают образовываться новые клетки сосудистого тяжа. Вскоре они соединят концы разорванной магистрали. Во всех этих процессах клетки, игравшие совсем другую роль и получившие свою специализацию, вдруг преображаются, начинают делиться и в конце концов становятся подобными утраченным клеткам. Способность к регенерации мы наблюдаем каждый раз, когда ставим весной ветку тополя в банку с водой. В нижней части ветки отрастают корешки, которым дали начало клетки, имевшие совсем другие планы. В подобных аварийных ситуациях с определенных клеток снимаются бывшие до этого запреты, даются команды на развитие в новом направлении и налагаются запреты на то, что было разрешено раньше.

Как все это происходит, пока никто толком не знает, хотя несколько объяснений было предложено. Самое важное, что эти объяснения в равной степени касались и животных, и растений. Никакой разницы между обоими царствами исследователи здесь не усматривают.

Когда организм растет, ему недостаточно образовать все нужные ткани и органы, надо еще и правильно распределить их в пространстве, придать им наиболее рациональную форму. Строгость и упорядоченность форм в живом мире - нелегкий объект для исследования. Никто не знает, какие силы заставляют листовые зачатки на верхушке стебля расположиться по строгой спирали, почему у одних цветков по четыре лепестка, а у других по пять. Можно, конечно, сказать, что здесь действуют законы симметрии, но это, к сожалению, не объяснение, а заклинание. И так ясно, что действуют законы, силы. Вопрос не в том, чтобы назвать их, а в том, чтобы объяснить.

Еще в начале нашего века была выдвинута гипотеза, что листовой зачаток выделяет какое-то вещество и тем самым предупреждает соседние клетки, чтобы они не вздумали развиваться в лист. Позже оказалось, что химические методы предупреждения используют устьица, которые, так же как и листья, не должны располагаться как попало. К сожалению, это объяснение не удалось приложить ко всем случаям симметричного или вообще упорядоченного расположения органов. Едва наметившийся зачаток листа удаляли, а через две недели оказывалось, что последующие зачатки расположились на отведенных им с самого начала местах. Удаление одного зачатка не вызвало у других никакой реакции.

Сейчас явления симметрии в органическом мире изучены очень полно. Еще в средние века им посвящались философские трактаты. Созданы математические теории листорасположения, подведена математическая база под спирально свернутые раковины моллюсков. Однако, как писал один из ведущих авторитетов в биологии развития К. Уоддингтон, "если и создается впечатление, что чисто математическое описание внешнего облика, принимаемого этими формами, может приблизить нас к пониманию их происхождения, то такое впечатление, к сожалению, обманчиво". И все же нельзя пройти мимо сходства, пусть пока до конца не понятого, форм животных и растений. В большей или меньшей мере всем им свойственна особая криволинейная симметрия, не встречающаяся в неорганическом мире. Она может проявляться в закрученности раковины, в расположении листьев на ветке, в утолщениях дыхательных трубок.

А теперь попытаемся всеми этими общими чертами животных и растений наделить их общего предка! Не правда ли, своеобразное существо получается? Двуполое, многоклеточное, с развитыми элементами симметрии, составленное различными и достаточно высоко специализированными клетками, имеющее вполне современную систему передачи наследственных свойств. А где же протисты?

Ведь говоря о сходстве растений и животных, мы не брали таких признаков, которые легко вообразить независимо, параллельно развившимися. Например, хромосомы представлялись темными червячками только их первым наблюдателям. Хотя электронной микроскопии почти не удалось забраться в глубокие детали строения хромосом (до сих пор не подобраны вещества, которыми их можно зафиксировать в препарате без нарушения структуры), ни у кого не возникает сомнений в их фантастической сложности. Можно ли вообразить, что и эта структура и все нормы ее поведения возникли в истории дважды? А умение организма справиться с огромным скоплением клеток, умение дать каждой клетке полагающуюся работу и сменить специальность отдельных групп клеток при повреждениях?

Здесь, однако, необходимо прервать нашу статическую умственную гимнастику и перейти к водным процедурам. То есть принять холодный душ сомнения. В науке даже безупречная логика может завести неизвестно куда, если исходной точкой рассуждений была неверная посылка. Поучительный пример - геоцентрическая система Птолемея. Система была построена хорошая, ею до сих пор пользуются при составлении астрономических ежегодников. Она нашла подтверждение в практике, по ней предсказывали солнечные затмения. Но потом оказалось, что в природе все как раз наоборот: не Солнце ходит вокруг Земли, а Земля вокруг Солнца. А ведь логически рассуждения Птолемея были безупречными и основывались на прямых наблюдениях.

Логическая цепочка привела нас к необыкновенному существу, уже высокоразвитому, но все еще тем не менее полурастению-полуживотному. Возможно ли? А что если все одинаковые признаки животных и растений появились все же независимо, параллельно? Может быть, мыслимы и другие логические цепочки? Приглашая читателя поразмыслить над этим, мы обещаем вернуться к этой теме в следующем, третьем номере журнала.

 

Месяц прошел, и мы возвращаемся к общему предку животных и растений. В прошлый раз вместо простеньких одноклеточных протистов перед нами возник сложный многоклеточный организм с совершенной регуляцией роста, способностью к регенерации и половому размножению. К этому нас привел обычный логический анализ.

Общность животных и растений обнаружилась в тончайших внутриклеточных структурах, в сложнейших механизмах передачи наследственности и т. д. Если всего этого не было у предка животных и растений, значит, все появилось в обоих царствах независимо, параллельно. Конечно, проще предположить, что эти качества создавались лишь один раз. Такое решение экономнее и для природы, и для исследователей.

Но, поставив в корнях животного царства сложное многоклеточное существо, мы должны будем пересмотреть многие ветки филогенетического древа организмов. Г. Бергстед, автор "Праздника святого Йоргена", предостерегает от подобных шагов: "если неправильно застегнуть первую пуговицу, то все пуговицы будут застегнуты неправильно". А у нас идет речь как раз о "первой пуговице" - об истоках целого царства.

А не преуменьшили ли мы возможности параллелизма? Может быть, механизмы, о которых идет речь, не настолько сложны, чтобы природа не могла их сооружать неоднократно? Собственно, что мешает природе дважды создать однотипный сложный механизм? Ответ один - теория вероятности. Это она не должна позволить эволюции снова пройти по замысловатой дороге с огромным количеством ответвлений и, не совершив отклонения, дать две одинаковые картины.

Наверное, правильные рассуждения, но рассуждения. А вот некоторые факты. Глаз - очень сложный орган, не в пример самому новейшему телевизору. В нем миллионы колбочек, палочек, нервных волокон, хитрый механизм наводки на фокус и прочее. Но о каком глазе идет речь, человеческом? Может быть, птичьем или крокодильем? Не обязательно. Такое же - точнее, почти такое же - строение имеет и глаз осьминога, развившийся совершенно независимо. В нем есть сетчатка, хрусталик, способный к аккомодации, зрительный нерв, радужная оболочка со зрачком. Мышцы-дилататоры при необходимости сужают и расширяют зрачок. Есть роговица и даже веки. Наш выдающийся зоолог В. Н. Беклемишев пишет: "Зрение головоногих, вероятно, очень близко к зрению позвоночных. Сходство в строении их глаз с глазами позвоночных поразительно, несмотря на совершенно иной способ развития большинства частей глаза и совершенно иной ход эволюции глаза. Это сходство представляет один из удивительнейших примеров конвергенции во всей сравнительной анатомии животных".

На "чердаке мира" - в Австралии - царство сумчатых млекопитающих: сумчатый волк, сумчатый медведь и. т. д. И сумчатый крот. Подобно своим однофамильцам из насекомоядных он промышляет под землей и настолько похож на африканского "золотистого" (настоящего) крота, что даже крупные систематики колебались, а нет ли здесь близкого родства. Среди сумчатых - свои грызуны, хищники и насекомоядные. Глядишь, просуществовала бы Австралия в изоляции еще десяток-другой миллионов лет, и там появились бы сумчатые приматы...

Эволюция оперировала астрономическими величинами: миллионами и миллиардами особей миллионов видов, помноженными на миллионы поколений. В этих условиях даже совершенно невероятные, с точки зрения теории вероятности, события становятся возможными. Но не только поэтому развитие организмов часто идет по параллельным дорогам...

Дж. Уолд, один из наиболее видных специалистов по молекулярной биологии, недавно писал о разнице в наборах аминокислот в ферменте клеточного дыхания "цитохроме С". Этот белок включает 104 аминокислоты и синтезируется геном, состоящим из 312 структурных элементов (нуклеотидов). Человек отличается от макаки-резус одним из этих 312 нуклеотидов, а от дрожжей - 43. "Никто из нас, - писал Уолд, - раньше не думал о таком близком родстве всего мира живых организмов или о том, что мы все еще состоим в тесной генетической связи с дрожжами, несмотря на длительное время разделявшей виды эволюции. Это удивительно, и в известной мере мы можем гордиться этим, но, гордимся мы или нет, несомненным остается, что наши связи переплетены на самом деле очень тесно. И, поняв это, мы уже перестали удивляться, ибо это глубокая и волнующая правда. Она заключается в том, что между нами и дрожжами больше пунктов сходства, чем различий".

Знаменитая ДНК, основной агент по передаче наследственности у огромного большинства организмов, совершает свою работу с помощью лишь четырех элементарных азотистых оснований, по-разному комбинирующихся. Исследования последних лет все глубже проникают в энергетику органического мира. И снова оказалось, что все сводится к единым, но разнообразным в своем проявлении механизмам. В энергетике живого используется универсальное горючее - аденозинтрифосфат (АТФ). Оно образуется при фотосинтезе в хлорофилловых зернах (хлоропластах) и при переработке питательных веществ в митохондриях, а потом используется для чего угодно: мышечного сокращения, зарядки электрических органов, восприятия вкуса и света, получения тепла при дыхании и т. д. В результате из АТФ образуется новое соединение - аденозиндифосфорная кислота (АДФ), которая снова поступает в хлоропласты и митохондрии, превращается в АТФ, и так до бесконечности.

Унификация и ограниченность набора деталей - одна из основных особенностей органического мира. Поэтому сходство конструкций, создаваемых из этих деталей, уже не должно удивлять. Дайте архитектору одни только панели конструкции Лагутенко, и, будь он Казаковым или Растрелли, ничего, кроме коробок, ему из них не построить. Кирпич позволяет больше разнообразить сооружения, но он, например, негоден для постройки Останкинской телебашни.

Глядя на сложные станки и приборы, невольно думаешь, сколько было затрачено на них труда и каким надо быть умельцем, чтобы творить подобные вещи. Но операций для создания самого сложного изделия применяется не так уж много: пайка, литье, склеивание, сварка, штамповка и т. д. Точно так же в живой природе. Органы преобразуются путем слияния, изгиба, уплощения, срастания, впячивания, образования дырок, растяжения. Природа не любит создавать что-нибудь совсем новое. Гораздо проще выпустить большим тиражом имеющиеся части и, пользуясь перечисленными способами их переделать. Над этой особенностью живой природы размышляли древние греки. Ее положил в основу учения о метаморфозе великий Г?те: "Образует ли растение побеги, цветет ли оно или приносит плоды, - все это, однако, те же самые органы, которые в многообразных условиях и в часто меняющихся формах исполняют предписание природы". О том же он пишет в стихах:

Выходит, единство органического мира велико, а путей, по которым может идти преобразование живых существ,- раз, два и обчелся. Раз так, то законы теории вероятности могли и не очень возражать, чтобы те общие черты животных и растений, о которых шла речь в первой части статьи, появились независимо, параллельно. Правда, о сходстве внутриклеточных структур - ядра, хромосом - здесь пока трудно говорить. Скорее всего, это действительно изначальные общие черты животных и растений. Другое дело - регулирование роста многоклеточного организма, подавление генетических возможностей делящихся клеток и их специализация. Впрочем, и эти особенности многоклеточных заметны, в зародыше, у одноклеточных.

Еще в прошлом веке стало ясно, что некоторые одноклеточные могут менять свой облик, смотря по обстоятельствам, то есть подавлять или, наоборот, проявлять ранее скрытые возможности. Жгутиковое "неглерия" в относительно сухой среде выглядит как амеба. В чистой воде, стоит концентрации некоторых солей понизиться, как ножковидные выросты (псевдоподии) на теле амебы смещаются к одному концу, а с другой стороны образуются жгутики, с помощью которых осуществляется теперь движение. Стало быть, уже у таких, внешне очень простых существ генетические возможности могут консервироваться, запираться на какое-то время.

От этого умения изменить облик, а значит и образ жизни, - один шаг до регуляции роста многоклеточного организма, до специализации клеток и до способности сложного организма к регенерации. Если так, то мы подходим к важному выводу. Переход к многоклеточности не был для одноклеточных существ чересчур сложным шагом, настолько сложным, чтобы он мог осуществиться в истории жизни лишь один раз. Кроме того - и это, может быть, самое важное - многоклеточность могла появиться самыми разными путями. Одноклеточные, по сути, подготовлены к такому переходу.

Чаще всего многоклеточность представляют себе в виде здания, сложенного из саморазмножающихся, но остающихся вместе кирпичиков. Это, действительно, самый распространенный тип многоклеточности, но не единственный...

Иногда корни капусты и других крестоцветных поражает трудноизлечимая болезнь - кила. На корнях образуются опухоли, растения рано погибают, не успев завязать кочана. Возбудитель болезни - один из представителей миксомицетов, особого типа низших растений, иногда относимых к грибам. О них и пойдет речь.

Бесполые формы миксомицетов - миксамебы, одноклеточные амебовидные существа. Они ползают, питаются, размножаются простым делением, как простейшие животные. Затем начинается следующая стадия жизненного цикла. По неизвестно какому сигналу миксамебы начинают попарно сливаться, ядра при этом объединяются. После этого тысячи амеб начинают ползти в одно место, собираться в единое прозрачное слизистое тело. В нем амебы, больше не сливаясь друг с другом, но и не размножаясь, продолжают свободно циркулировать. Все тело медленно передвигается, вскоре в нем намечается специализация. Направляющий центр более чувствителен к свету, в нем больше особого вещества - акразина.

Дальше начинается самое интересное. Поползав несколько часов, это слизистое тело находит более или менее сухое место, часть клеток собирается в диск, который приклеивается к почве. Над диском постепенно возникает ножка будущего плодового тела. Исследователь миксомицетов Д. Боннер писал: "Этот процесс можно назвать "фонтаном наоборот", клетки как бы притекают снаружи, затвердевают и входят в состав центрального стержня, который представляет собой ножку. Но в процессе этого вся структура вытягивается вверх до тех пор, пока все клетки, предшественницы ножки, не будут использованы". И все же 90 процентов миксамеб, собравшихся в колонию, предназначены для другого. Двигаясь вверх по ножке, они собираются на ее верхушке в сферическую массу, делятся пополам (происходит мейоз), округляются и подсыхают, превращаясь в споры. Плодовое тело готово. Созревшие споры по воздуху разносятся в другие места, в подходящих условиях прорастают и дают миру новых миксамеб.

Сложно все это... Особенно для амеб. И непривычна такая временная "факультативная" многоклеточность. Может быть, перед нами исключение, о котором и говорить не стоит? Но как разграничить, где правило и где исключение? Например, напрашивается сравнение с губками, которые всегда рассматриваются как нормальные многоклеточные организмы. Тело губки, протерев через тонкое сито, можно разделить на отдельные клетки, которые затем, как ни в чем не бывало, снова собираются вместе.

Вспомним здесь и о миксобактериях (есть и такие). Эти примитивные палочковидные существа, еще даже лишенные ядра, живут на других бактериях. У них нет жгутиков, но все же они умудряются переползать с места на место. Как и миксамебы, по неизвестно какой команде миксобактерии собираются вместе. Иногда образуется просто холмик, а иногда - сложная система из ножки и ветвей. А дальше все идет, как у миксомицетов, и плодовые тела образуются очень сходные.

Стало быть, даже бактерии, примитивные организмы, у которых нет еще даже ядер, уже умело распределяют роли между собой. Одни становятся ножкой плодового тела, другие - его ветвями, третьи- спорами. Значит, самое сложное в многоклеточной организации им уже доступно. И там нет безликих, однообразных, не способных на специализацию индивидуумов.

Есть у этих организмов и задатки к регенерации. Самое главное при регенерации-пересмотреть прежние личные планы. Если клетка собиралась стать спорой, она должна уметь при необходимости перестроиться. Накладываются запреты на одно, дается разрешение на другое. Когда те же миксамебы уже собрались в свою слизистую колонию и, надо полагать, уже приготовились исполнять отведенные каждой из них роли, можно произвести несколько несложных операций. Микропипеткой удаляют из колонии нескольких миксамеб и пускают их подальше от колонии на питательную среду Они на это почти не реагируют и начинают все сначала-ползают, питаются, размножаются простым делением. Значит, дифференцировка амеб в колонии - процесс легко обратимый. Исследователь берет две колонии одного вида, отрезает у них верхушки и меняет местами. Верхушки присоединяются, и развитие каждой колонии в плодовое тело идет своим чередом. Но эта способность к регенерации не безгранична. Отрезанная верхушка одной колонии не слипается с хвостом другой, а живет самостоятельно. Значит, у миксомицетов именно регенерация нужных частей, а не простое безразличие ко всяким операциям.

Формы многоклеточности скорее всего очень разнообразны и, как недавно писали Н. Н. Тимофеев-Ресовский, Н. Н. Воронцов и А. В. Яблоков, "жизнь сделала несколько "рывков"... от одноклеточного к многоклеточному типу строения". Жаль, конечно, что нет соответствующих палеонтологических документов. Может быть, об одном из таких рывков свидетельствуют строматолиты. Эти могучие рифоподобные постройки собравшихся вместе древнейших одноклеточных водорослей уже рекламировались И. Крыловым как желанная добыча любителей пятой охоты ("Знание-сила", ? 6, 1968 г.).

И у животных и у растений - два пола... А тут как? Неужели снова параллелизм? Я не знаю, может ли кто нибудь сейчас ответить на этот вопрос. Наверное, нет. Вопросы пола, особенно у низших одноклеточных организмов, еще во многом остаются в области гипотез. Половое размножение в истории жизни означало не только деление клеток, но и их слияние, в том числе слияние ядер. Объяснить деление клеток еще как-то можно. Для этого прибегают к понятию критического объема, превышение которого, может быть, уже невыгодно для одноклеточного организма по тем или иным причинам. Другое дело - слияние клеток и их ядер, а затем - деление объединенного генетического наследства, совмещение в потомстве признаков родителей.

Что толкнуло два организма навстречу друг другу - своеобразный каннибализм, прапраинстинкт или что-нибудь другое? Этого никто не знает. Но уже то, что половой процесс широко распространен среди жгутиковых организмов, показывает, что половыми вопросами живые существа тоже "заинтересовались" еще до разделения на два царства.

Половое размножение замечательно подчеркивает единство происхождения обоих царств. У многоклеточных организмов половой процесс до сих пор сводится к слиянию всего двух клеток, полномочных представителей каждого пола. На этой стадии высокоразвитые организмы как бы "вспоминают" своих далеких жгутиковых предков. То, что в половом процессе у одних организмов участвуют одинаковые по облику клетки, а у других - огромную неподвижную яйцеклетку оплодотворяют микроскопические подвижные сперматозоиды, для нас сейчас не имеет значения. Такое различие в мужских и женских половых клетках не настолько существенно, чтобы придавать ему значение гениального изобретения, способного проявиться в истории жизни только один раз.

Итак, многоклеточный предок или параллелизм? Казалось бы, ясно: стоит решить эту дилемму, и проклятый вопрос о корове и сене будет решен. Но дело, возможно, обстоит еще сложнее. Вспомним об основном отличии растений от животных: большинство растений способно к автотрофному питанию, они вырабатывают свою биомассу из неорганических, первичных веществ - углекислоты, солей, воды - все с помощью энергии солнца. К такой самостоятельности не способны животные (если, конечно, не считать некоторых жгутиковых вроде эвглены, на изучение которых в равной степени претендуют и зоологи, и ботаники). Фотосинтезом заняты хлорофилловые зерна, или хлоропласты, - внутриклеточные органеллы, в строении которых до сих пор не удалось найти существенных различий, идет ли речь о березе или эвглене. Это было настолько удачное приобретение для растений, что за всю их эволюцию в течение сотен миллионов лет им не потребовалось вносить в него поправки. Растения перераспределяли хлоропласты в своем теле, но переделывать их так и не стали.

Иногда считают, что животные, выделившись из мира растений, утратили хлоропласты и полностью перешли на гетеротрофное "паразитическое" питание. Но вот что интересно. Хлоропласты, как и некоторые другие внутриклеточные органеллы, порой ведут себя в клетке как чужаки. Есть данные, что в них, как и в ядре, концентрируется некоторое количество ДНК, что они, как будто, не слишком зависят от исходящего из ядра генетического контроля. Здесь самое время вспомнить о гипотезе академика А. С. Фаминцына, который доказывал, что хлоропласты - не простые компоненты клетки, а самостоятельные организмы типа зеленых водорослей, навсегда поселившиеся в другом организме на правах сожителя (симбионта).

Этой идее Фаминцына не было поначалу суждено завоевать всеобщее признание, но сейчас о ней вспоминают все чаще. Более того, такую же роль приписывают и другим внутриклеточным органеллам, тем же митохондриям, ядрам. Эту точку зрения отстаивает Дж. Бернал в своей последней книге "Возникновение жизни". Он допускает, что "...организмы образованы путем объединения ряда предсуществовавших органелл", каждый тип которых "...встречается в клетках (или организмах) самых различных типов, так что создается впечатление независимости как их распространения, так и, возможно, происхождения от некоего общего источника". И дальше: "...ядерная клетка в некоторых отношениях сильно напоминает симбиотический организм (примером таких организмов могут служить, скажем, лишайники, которые состоят из гриба и водоросли)".

Гипотеза Фаминцына кажется теперь слишком смелой только для своего времени. Того и гляди она перерастет в установленный факт. Кстати, она косвенно подтверждается такими наблюдениями. Известны зеленые пресноводные полипы, в которых неизменно живут одноклеточные зеленые водоросли, никогда не встречающиеся сами по себе и переходящие от поколения к поколению полипов через их яйцеклетки! Уже одно это показывает, что дверь внутрь других организмов не была закрыта для водорослей. Вполне возможно, что они не раз подбирали к ней ключи.

И что же у нас получилось? А то, что все в истории родства растений и животных могло быть совсем не так, как мы привыкли думать. Может быть, и само слово "растения" не означает единого явления природы, а всего лишь является вывеской для тех существ, которые приняли на свое попечение одноклеточные водоросли, а затем сами перешли на их содержание. И тогда растительное царство - не монолит, а скорее федеративное государство разных племен. И не являются растения предками животных, и вообще не было у обоих царств единого предка среди протистов. Да и сами животные, может быть, только симбионты, а органеллы в их клетках - приемные дети. И вообще все получается не так, как всегда считали. Значит, самое время отправить на дрова все нарисованные в книгах филогенетические древа.

"Стой! - сказал мне здесь внутренний голос. - Не зарывайся, не перебарщивай. Рано еще - на дрова. Надо сначала все доказать. Может быть, все эти рассуждения - только слова, а гипотезы о самостоятельности хлоропластов и других органелл не проживут и года. Еще надо поработать, подумать".

И я согласился, так как отрицать легко, а созидать трудно, и так как для сомнения надо иметь столько же оснований, как и для утверждения.

Ну и что? - спросит читатель. - Где вывод? Когда эволюция живого разветвилась на растительный и животный мир? Высокоорганизованный многоклеточный организм... Или простейший одноклеточный, имевший в себе все данные для параллельного развития по двум путям. Или симбиоз организмов, давших, в зависимости от сочетания, ту или иную разновидность жизни? Ответа нет и не будет. Я не обещал и не мог обещать никакого ответа. Мы ведь брались за "проклятый" вопрос, на который не положено отвечать, ибо иначе он давно не был бы проклятым. Но согласитесь, что в этом тоже что-то есть - поломать голову над сложной проблемой, даже если она пока неразрешима. Вдруг устанавливаются логические связи между явлениями, лежащими, казалось-бы, на далеких друг от друга дорогах научного познания живых существ. В одну цепь ложатся такие явления, как отрастание оторванного хвоста у ящерицы, структура хлоропласта, метаморфоз частей цветка, дифференцировка в колонии миксамеб и сходство сумчатого крота с "золотистым". А как говорил великий физик Макс Планк, "основной чертой каждой возникшей в науке новой идеи является то, что она связывает определенным образом два различных ряда фактов".

Напоследок приведу цитату из недавно вышедшей книги К. Гробстайна "Стратегия жизни": "Еще несколько лет назад никто не мог себе даже представить, что наследственность бактерий можно будет описывать с помощью тех же понятий и принципов, что и наследственность человека. Никто не мог и подумать, что, скажем, в лепестке розы и в ухе слона происходят одни и те же энергетические процессы... Мы повсюду в живом мире открываем некую общность, распознаем сходство. Есть основания ожидать, что все сложнейшие проявления жизни можно будет свести к не слишком большому числу основных принципов, исходя из которых, в конце концов путем дедукции удастся вывести и определение самой жизни. Можно сказать, что биология, наконец, становится вполне законченной логической наукой".

Фотосинтез взаймы
Мысль С. Мейена о роли симбиоза в эволюции получила недавно самое удивительное подтверждение. Английский журнал "Нью сайентист" сообщил, что в США, в Калифорнийском университете, группа ученых разгадала загадку морского слизня - животного, обитающего на морских мелководьях. Это существо удивляло ученых тем, что все его тело обычно пропитано хлорофиллом.

Морской слизень питается зелеными водорослями, а потому источник хлорофилла ясен. Но у всех растительноядных животных хлорофилл переваривается, а вот у морского слизня - нет. Хлорофилл в нетронутом виде, "живыми" хлоропластами переходит в клетки слизня и начинает там существовать, не разрушаясь и не изменяясь по меньшей мере несколько недель. Раньше эту странность объясняли тем, что у слизня - слабое пищеварение, что оно просто не справляется с усвоением хлоропластов.

Возглавляемая доктором Робертом Тренчем группа биологов с помощью электронной микроскопии и меченых атомов исследовала морского слизня.

Оказалось, что это животное, вылупляясь из яиц, еще лишено хлоропластов. Но постепенно эти органеллы, присущие лишь растительным клеткам, занимают свои места в клетках животного. При этом они продолжают исполнять обязанности, которые были на них возложены прежде в клетках водорослей. На свету они поглощают углекислоту и разлагают ее на кислород и углерод, которые, видимо, как-то используются в организме слизня. Идет фотосинтез!

Самое удивительное, отмечают ученые, длительность выживания хлоропластов вне своих первоначальных клеток. Да, это удивительно. Но если поискать как следует, таких удивительных историй может открыться не так уж мало».

Сергей Мейен, кандидат геолого-минералогических наук