Осьминоги, каракатицы, адские вампиры. 500 миллионов лет истории головоногих моллюсков

Чтобы понять, почему важны именно эти задачи, начнем с загадки, которой почти столько же лет, сколько и мне, а именно с парадокса крупного кальмара. Когда в 1988 г. биолог Дэниел Поли взялся точно рассчитать, сколько энергии нужно было бы потребить кальмару, чтобы вырасти до действительно больших размеров, он убедился, что такой рост занял бы много времени. И тем не менее результаты вычисления возраста кальмаров по слоям в статолитах — тем самым камешкам у них в ушах — свидетельствуют о стремительном росте. Например, кальмар Гумбольдта может менее чем за год достичь длины, равной моему росту (мне же потребовалось 20 лет, чтобы вырасти до 1,5 м). Так, может быть, в вычисления Поли вкралась ошибка? Вполне вероятно, но обнаружить ее никто не смог.

Если бы можно было выращивать крупных кальмаров в лаборатории, мы могли бы измерить, сколько они съедают и как быстро растут. Тем или иным способом мы бы разрешили парадокс. Но я билась над этой задачей все годы работы над диссертацией, и у меня ничего не вышло. Кальмары такие привередливые! Я держала дома осьминога еще в 10-летнем возрасте, но вырастить кальмара мне так и не удалось. Другие, более опытные и успешные, аквариумисты, например работавшие в Океанариуме залива Монтерей, сумели вырастить карликовых кальмаров и рифовых каракатиц, но даже им не удалось вырастить крупных пелагических (обитающих в толще воды) кальмаров, таких как кальмар Гумбольдта.

Вообще, содержать кальмаров в неволе труднее, чем осьминогов и каракатиц, — они не будут тихо сидеть вблизи дна. Они хотят плавать, в результате неизбежно врезаются в стены любой емкости и калечатся. С пелагическими кальмарами особенно трудно — они привыкли к бескрайним голубым пространствам, которые невозможно воспроизвести в лабораторных условиях. А крупные пелагические кальмары вроде кальмара Гумбольдта — особенно сложный случай, потому что у них самые мелкие детеныши. Таких крошечных хрупких детенышей трудно кормить и легко потерять.

Если в лаборатории сложно даже просто содержать этих животных, то попытки сделать из любого головоногого то, что биологи называют «модельный организм», кажутся заранее обреченными на неудачу. Модельный организм — вид, представителей которого легко содержать и разводить в лабораторных условиях, чтобы на его примере изучать различные биологические явления. К таким видам относятся, например, плодовые мушки, кролики или мыши, которых используют во многих опытах. Хавьер и его коллеги в своей статье подчеркивают необходимость поиска модельного организма среди головоногих моллюсков. И вот Эрик Эдсингер-Гонсалес, с которым мы уже познакомились в связи с его вкладом в секвенирование генома осьминога, начал работу над преобразованием прелестного карликового кальмара в тот самый модельный организм. Небольшие размеры и оседлый образ жизни моллюсков этого вида позволяют обойти некоторые из препятствий на пути разведения головоногих.

Карликовые кальмары примерно такого же размера, как и другой водный модельный организм — рыбки данио-рерио. Данио наполняют аквариумы в исследовательских лабораториях по всему миру, они летали в космос в 1976 г., их клонировали в 1981 г., они постоянно участвуют в новейших исследованиях онкологических заболеваний, врожденных пороков развития и т. д. У карликовых кальмаров и рыбок данио есть еще одна невероятно полезная общая черта: их яйца и зародыши прозрачны. Можете себе представить, насколько удобны для изучения прозрачные организмы. Можно увидеть каждый шаг развития животного, при помощи флуоресцентных маркеров можно отследить конкретные вещи, например рост отдельного нейрона (маркеры здесь молекулярные, а не такие, которыми выделяют текст в учебниках). Можно даже управлять нейронами, направив свет на прозрачный организм, если в него при помощи сплайсинга встроить светочувствительный ген. Эдсингер-Гонсалес говорит: «При помощи света можно остановить и запустить сердцебиение. Можно заставить червя ползти»[229].

Если появится головоногий модельный организм, подобные технологии можно будет применять к животным, которые состоят с нами в очень дальнем родстве, но при этом обладают многими общими чертами с позвоночными, которые возникли в результате конвергентной эволюции. По словам Хавьера и коллег, «это позволит лучше разобраться не только в эволюции головоногих, но и в эволюции человека»[230]. Если мы узнаем, как в ходе эволюции моллюсков развились глаза, мозг и определенные паттерны поведения, мы сможем с новой точки зрения взглянуть на их развитие у человека.