Биология для тех, кто хочет понять и простить самку богомола

Дрожжи были выбраны для участия в эксперименте потому что эти одноклеточные организмы способны слипаться друг с другом, образуя кластеры[58] разных размеров. Исследователи отбирали для дальнейшего наблюдения самые крупные кластеры, размножая образующие их клетки. Таким образом, при помощи искусственного отбора в лабораторных условиях сформировалась группа клеток, отличающаяся гипертрофированной способностью к объединению, способностью к созданию особо крупных кластеров. Со временем эти кластеры начинали вести себя как единые организмы – происходила синхронизация жизненных циклов объединившихся клеток. Клетки синхронно росли и синхронно начинали размножаться, образуя дочерний кластер. Вот он – первый шаг на пути к многоклеточному организму.

Правда, у этого интересного эксперимента было два условных «недостатка».

Во-первых, дрожжи когда-то имели многоклеточных предков, от которых могли унаследовать способность к объединению. Дрожжи утратили многоклеточность когда перешли к обитанию в жидких и полужидких средах, богатых питательными веществами. В таких шикарных условиях энергоемкая многоклеточность стала нецелесообразной и дрожжи вернулись к одноклеточному существованию. Но память-то в генах осталась…

Во-вторых, в ходе эксперимента не произошло дифференциации (специализации) клеток, составляющих кластер. Все клетки оставались абсолютно идентичными, не было даже морфологического разделения на покровные и внутренние, не говоря уже о чем-то большем.

Впоследствии этот эксперимент был повторен с другой моделью – одноклеточными водорослями хламидомонада Рейнгардта, у которых никогда не было многоклеточных предков и «коллективной» генетической памяти. Искусственный отбор производился точно так же, как и в предыдущем эксперименте – для дальнейшего наблюдения отбирались клетки, образующие наиболее крупные кластеры. Через 50 поколений (в случае с водорослями это недолго) были получены кластеры с синхронными жизненными циклами клеток. Но, в отличие от дрожжей, которые делились единым кластером, водоросли для деления расходились порознь, но при этом оставались внутри общей слизистой оболочки.

Эти эксперименты подтверждают мнение о том, что одноклеточные организмы могли приходить к многоклеточности различными путями. Пожалуй, только в этом и состоит их научная ценность, ведь превращения группы одноклеточных организмов в полноценный многоклеточный организм с дифференцированными клетками достигнуто не было.

Но зато нам никто не мешает призвать на помощь воображение… Разумеется, в строго научных рамках, без какой-либо фантастики.

Прежде всего нужно дать ответ на такой вот вопрос – почему естественный отбор, который является движущей силой эволюции, вдруг переключился с отдельных одноклеточных организмов на их скопления?

Проще говоря – что должно было случиться для того, чтобы в поколениях начали закрепляться признаки (мутации), благоприятные для коллективного, а не для одиночного существования? Как и почему это произошло?

Второй вопрос касается размножения. Как и почему клетки перешли от размножения общим, «поголовным» делением (или почкованием, если угодно) к размножению посредством особо уполномоченных на то половых клеток?

Естественный отбор отбирает только выгодное. Для того, чтобы в поколениях начал закрепляться «коллективизм» – групповое существование, этот коллективизм должен стать выгодным, благоприятным для выживания.

Например – собравшись в подобие шара, одноклеточные организмы окружали себя защитной пленкой, состоящей из склеившихся друг с дружкой клеток. Такая пленка могла быть покрыта защитной слизью. Наверное, не нужно объяснять, какие преимущества дает подобное объединение.

Другой пример – собравшись в плоский «блин», одноклеточные организмы могут удерживаться на поверхности воды, где больше солнечного света и кислорода, в то время как отдельные клетки обречены «барахтаться» где-то внизу, в толще воды. Чем не выгода?

При таком положении дел преимущественно станут выживать клетки-коллективисты. Вот вам и «переключение» естественного отбора на коллективное существование.

С первым вопросом мы разобрались, можно сказать, играючи, а вот найти ответ на второй вопрос гораздо труднее.

Существует весьма интересная гипотеза, выдвинутая новозеландским биологом Полом Рейни.

Допустим, что группа одноклеточных водорослей склеилась друг с другом так, что распасться этот кластер уже не может. Кластер плавает на поверхности воды, клетки получают много света и кислорода, и все счастливы. Только вот с размножением проблема – когда одноклеточные организмы со всех боков зажаты своими собратьями, да еще и надежно склеены с ними, нет никакой возможности для массового размножения делением. Ключевые слова – «для массового», отдельные клетки могут размножаться в случае гибели кого-то из соседей для того, чтобы заполнить образовавшуюся пустоту.