Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки - Карл Саббаг

Почему это воспринимается как загадка? А потому, что органы чувств у рака очень разной длины. Две его антенны, шевелящиеся в воде, длиннее всего тела, а микроскопические усики, растущие из головы, намного короче. К тому же импульс о раздражении может возникнуть на любом участке антенны, а иногда и на нескольких участках сразу. И если бы все эти сигналы тревоги достигали синапсов в разное время, механизм реакции на раздражитель не был бы запущен. Хотя расстояния, преодолеваемые импульсами, чрезвычайно малы, рефлекс срабатывает за пятидесятую долю секунды, и, если бы одним импульсам пришлось проходить путь вдвое длиннее, чем другим, и тратить на это вдвое больше времени, рак никуда и не отпрыгнул бы.

Так или иначе, ученым все же удалось установить, что импульсы в организме рака синхронизируются и поступают в брюшную нервную цепочку одновременно. Но как это происходит?

Загадка была разгадана в 2008 году. Измерение скорости передачи нервных импульсов показало, что импульсы от кончиков антенн движутся быстрее, чем импульсы, возникшие ближе к месту соединения антенны с телом. То есть если один и тот же всплеск воды одновременно запускает импульсы в разных точках антенны, то сигнал от сенсоров, расположенных ближе к телу рака, плетется медленнее и поджидает, когда его догонят сигналы из более отдаленных участков, с тем чтобы они все смогли достигнуть пункта назначения одновременно.

Из такого объяснения может показаться, будто это сложный процесс, однако на практике синхронизация достигается довольно просто. Скорость движения импульса по нервному волокну связана с диаметром волокна. Нервные волокна в антеннах рака по мере приближения к телу увеличиваются в диаметре, в результате импульсы, подобно застенчивым подросткам, приходящим на вечеринку не по одному, а сразу кучей, прибывают к гигантскому волокну одновременно и приводят в действие рефлекс.

Еще лет двадцать — тридцать назад выводы о том, какие виды в царстве животных родственны друг другу, делались на основе сравнения форм, размеров и других внешних характеристик особей, их костей и внутренних органов, то есть их морфологии. Но революция в области генетики, обогатившая нас знанием о том, что все в живом организме обусловлено генами в его ДНК, привела к удивительным открытиям, касающимся взаимоотношений между разными существами. Под «взаимоотношениями» мы в данном контексте подразумеваем следующее: находятся ли животные на одной и той же ветви или располагаются на соседних ветвях древа жизни — схемы в виде ствола с крупными ветвями и более мелкими веточками, составленной на основе наших познаний в области биологии и палеонтологии.

Чарльз Дарвин писал: «Зеленые ветви с распускающимися почками представляют существующие виды, а ветви предшествующих лет соответствуют длинному ряду вымерших видов. В каждый период роста все растущие ветви образуют побеги по всем направлениям, пытаясь обогнать и заглушить соседние побеги и ветви точно так же, как виды и группы видов во все времена одолевали другие виды в продолжительном жизненном столкновении»[44].

Побеги на древе жизни отображают те виды, которые существуют на Земле в наши дни. Два соседних побега являют собой два более близких друг к другу (и, как правило, более похожих) вида, чем два побега, расположенных по разные стороны ствола.

В последние двадцать или чуть больше лет при попытках разместить тот или иной вид в нужной части древа ученые все чаще прибегают к генетическому анализу. Грубо говоря, чем более схожи у двух видов наборы генов, тем ближе эти виды друг к другу на древе жизни. В ряде случаев результаты анализа целиком переворачивают привычные представления о взаимоотношениях видов. Возьмем, к примеру, птиц: поганки, которых традиционно считали родственниками гагар, по последним данным оказались ближе к фламинго; козодой, неприметная бурая птичка, как выяснилось, приходится родней разноцветным колибри, а попугаи и певчие птицы не так далеки друг от друга, как принято было полагать ранее.

Некоторые исследователи, прибегнув к этой технологии, попытались установить, кем приходится человек по отношению к другим животным. Количество общих у человека и шимпанзе генов оценивается по-разному, на заслуживающих наибольшего доверия сайтах, посвященных генетике, указывается цифра 99,4 %. Близость человека к человекообразным обезьянам вряд ли покажется кому-то странной. Их родство было очевидно уже давно, еще в те времена, когда ученые исходили из сходных морфологических признаков. Однако недавнее открытие, сделанное при помощи генетического анализа, явило миру нашего гораздо более неожиданного близкого родича — и вот его-то уж точно ни за что бы не выявили путем простого сравнения внешности, телосложения, анатомии или физиологии.

Трихоплакс (научное название — Trichoplax adhaerens) — вот он, тот представитель животного царства, чей геном, то есть вся совокупность наследственного материала, заключенного в полном наборе хромосом, выглядит, если верить Дэниэлу Роксару, биологу-эволюционисту из Калифорнийского университета в Беркли, «на удивление как наш». Удивление Роксара можно понять, ведь более непохожее на человека существо, чем примитивное морское многоклеточное трихоплакс, даже трудно себе представить. С греческого и латыни его название переводится как «липкая волосатая тарелка» (trichoplax (греч.) — «волосатая тарелка»; adhaerens (лат.) — «липкий, липучий»), и если вы окажетесь рядом с ним в зоопарке или океанариуме, то вы не только не признаете в нем родственника, но и, скорее всего, просто не разглядите.

Во-первых, в длину трихоплакс достигает только лишь миллиметра. Его тело состоит из клеток всего четырех типов и не обладает ни одним из органов или систем, которые формируются в человеческом эмбрионе благодаря нашим генам, — ни желудком, ни мускулами, ни нервами, ни половыми железами. У него нет даже головы. Он ползает, как амеба, по камням, раковинам моллюсков или какому-либо иному субстрату и добывает пищу, выпуская поверхностными клетками пищеварительные ферменты, которые расщепляют водоросли, попадающиеся трихоплаксу на пути.

Так чем же он так похож на человека?

Роксар и его коллеги выяснили, что ДНК «липкой волосатой тарелки» состоит из 11 514 генов, многие из которых являются аналогами генов гораздо более сложно организованных существ типа человека, — генов, необходимых для формирования таких частей тела, каких у трихоплакса… попросту нет! Например, трихоплакс располагает наследственным аппаратом для производства белков, которые в организме млекопитающих отвечают за управление отдельными функциями тех или иных клеток, — однако подобными клетками трихоплакс также не обладает. Получается, что генетическая информация, необходимая для формирования гораздо более сложных организмов, почему-то оказалась воплощена еще в таких древних и примитивных созданиях, как трихоплакс.