Умный и сознающий. 4 миллиарда лет эволюции мозга - Джозеф Леду

по сравнению с животными из других групп. Для описания строения тел животных часто используют немецкое слово Bauplan[30]. Существуют миллионы видов животных, у каждого из которых свой уникальный Bauplan, но все эти разнообразные строения тел распадаются на основные категории: асимметричные, радиально-симметричные и двусторонне-симметричные (таблица 23.2).

Рисунок 23.3. Два сценария происхождения низших многоклеточных и их нервных систем

Таблица 23.2. Строение тел представителей царства животных

Тела губок обладают неправильной формой, поэтому обычно их называют асимметричными. Тела стрекающих и гребневиков имеют четко определенную форму, их можно разделить на две равные части. Если тело медузы разрезать пополам по направлению сверху вниз, в отличие от губки, получится две симметричные половины, независимо от того, в каком месте ее круглой, похожей на зонтик шляпки вы сделаете разрез. Такие формы называются радиально-симметричными (то есть симметричными по радиусу круга; рисунок 23.4).

Рисунок 23.4. Асимметричное, радиально-симметричное и двусторонне-симметричное строение тела

Примерно 630 миллионов лет назад природа освоила третий способ построения тел: появился червь абсолютно новой «конструкции». Подобно медузе, у него были верхняя и нижняя части, но, помимо этого, у него были четко определены передняя и задняя части. Разрезать такой организм на симметричные половины можно было только по длинной оси по направлению спереди назад, в результате чего получались взаимодополняющие левая и правая стороны. Такие организмы называются двусторонне-симметричными; на сегодняшний день к ним относятся 99 % всех обитающих на Земле живых существ. Большинство из них (если не все) – это потомки червя, который получил название последнего общего двусторонне-симметричного (билатерального) предка LCBA (сокр. от англ. last common bilateral ancestor). Считается, что этим червем была турбеллярия – крошечное морское существо, похожее на плоского червя[31].

Вскоре после того, как появилась двусторонне-симметричная по строению турбеллярия, разнообразные билатеральные организмы превратились в основную группу живущих на Земле существ. Их бо́льшая часть зародилась 540 миллионов лет назад, а 480 миллионов лет назад процесс возникновения новых видов завершился. Этот период массового возникновения двусторонне-симметричных животных называется Кембрийским взрывом (см. рисунок 23.1), и к его окончанию на Земле присутствовало большинство современных видов (рисунок 23.5). Это не значит, что то разнообразие видов, которое мы наблюдаем сегодня, возникло в период Кембрийского взрыва (были определены типы, но многие современные виды животных появились позже). Все животные кембрийского периода были морскими обитателями, поскольку суши тогда просто не существовало; наземная суматоха начнется чуть позже.

1. Пикайя (лат. Pikaia, головохордовое). 2. Медуза (лат. Cnidaria, стрекающее). 3. Гидра (стрекающее). 4. Морские лилии, или криноидеи (лат. Crinoidea, иглокожее). 5. Гребневики (лат. Ctenophora). 6. Хайкоуэлла (лат. Haikouella, позвоночное). 7. Трилобиты (лат. Trilobita, членистоногое). 8. Губки (лат. Porifera). 9. Приапулиды (лат. Priapulida). 10. Конодонты (лат. Conodonta, позвоночные). 11. Аномалокарис (лат. Anomalocaris, членистоногое). 12. Наутилус (моллюск). 13. Анемон (членистоногое)[32]

Рисунок 23.5. Кембрийский взрыв

Мы еще поговорим о двусторонне-симметричных животных и об их многочисленных разновидностях, однако пока наша цель – рассмотреть низших многоклеточных и, в частности, выяснить, как от одноклеточных простейших предков произошли асимметричные, не имеющие тканей губки, как они положили начало радиально-симметричным, имеющим ткани стрекающим и как те, в свою очередь, стали предшественниками двусторонне-симметричных животных.

Глава 24

Скромное начало

У губок нет тканей и четко определенной формы тела. Кроме того, они не демонстрируют поведения как такового, поскольку неподвижны и бо́льшую часть своей жизни прикреплены к твердой поверхности[33]. Внутри их мягких тел есть полость, с одной стороны которой расположено отверстие (рот), называемое «оскулум»; другим концом (основанием) губка обычно прикреплена к субстрату (рисунок 24.1).

Несмотря на то что у губок нет настоящих тканей, органов и систем, их тела состоят из разных типов клеток, один из которых исключительно важен для понимания эволюции многоклеточности: это хоаноциты – клетки со жгутиком и воротником, удивительно похожие на хоанофлагеллятов. Кажется, что все тело губки состоит из колонии хоанофлагеллятов, которая ножкой крепится к субстрату (см. рисунок 24.1).

Рисунок 24.1. Клетки-хоаноциты связывают губки с одноклеточными хоанофлагеллятами

Очевидно, что это не просто одноклеточные жгутиковые, соединившиеся воедино: хоаноциты произошли от древних жгутиковых предков. В процессе превращения в настоящие многоклеточные организмы их жгутиковые предки прошли фазы выравнивания по способности к выживанию и размножению, а также передачи этих способностей потомкам, в результате чего некоторые характерные черты запрограммировались в геноме будущих многоклеточных губок; благодаря этим способностям губки размножаются, формируя зиготу – клетку, из которой другие клетки образовывают готовый многоклеточный организм. Согласно Карлу Нильсену, ключевую роль в этом процессе сыграл этап существования развитых клональных колоний, состоявших из рожденных одной клеткой (оплодотворенной яйцеклеткой) хоаноцитов, которые объединились и делились питательными веществами с соседними клетками. Этот организм, продолжает Нильсен, и был первым многоклеточным существом, предком современных нам губок и всех прочих животных, появившихся позже.

Клетки-хоаноциты выстилают внутреннюю поверхность тела губки. Ее внешняя поверхность, или эпидермис, формируется из слоя клеток под названием «пинакоциты», который защищает тело, как наши тела защищает кожа. Правда, в отличие от клеток человеческой кожи, пинакоциты неплотно связаны друг с другом, поэтому тканью кожи в истинном смысле не считаются. У некоторых губок появился внешний панцирь, состоящий из карбоната кальция, но и он не является тканью, потому что это лишь физическая, а не биологическая структура: панцирь сделан из неорганических соединений, а не из живых клеток.

Пространство между внешней поверхностью и внутренней полостью называется «мезофилл»; оно содержит эндоскелет (внутренний скелет), состоящий из мягкого материала под названием «спонгин» (раньше из него делали бытовые губки; сегодня они по большей части синтетические). У некоторых губок эндоскелет укреплен минерализованными частицами карбоната кальция.

Поскольку губки неподвижны, они защищаются от врагов не бегством, а испусканием в окружающее пространство неприятных химических соединений; кроме того, снаружи у губок имеются известковые колючки, которые не дают хищникам их съесть. Несмотря на это, выживание губок зависит от активной, напоминающей поведение деятельности. Как любым другим животным, им требуется питание. Исследования Салли Лейз и других ученых доказали, что губки питаются пропуская воду через свою внутреннюю полость (рисунок 24.2). Это примитивная форма пищевого поведения.

Рисунок 24.2. Питание и размножение губок

За счет биения жгутика хоаноцита во внутреннем теле вода втягивается через поры пинакоцитового слоя. Она постоянно циркулирует внутри полости, поднимаясь к ротовому отверстию. Когда вода проходит через поры, крупные частицы отфильтровываются, а мелкие (в частности, бактерии