Умный и сознающий. 4 миллиарда лет эволюции мозга

Подводя итог, можно сказать, что проблема поддержания клеточного сотрудничества на протяжении всей жизни многоклеточного организма решается посредством двухэтапного отбора. Сначала бутылочное горлышко одноклеточных обеспечивает генетическую однородность организма и сводит к минимуму физиологический конфликт, что, в свою очередь, уменьшает отступничество посредством бездействия и перемещения. Это этап выравнивания способности к выживанию и размножению. Но, кроме того, клетки многоклеточного организма относятся к отдельным тканям с различными функциями, и выживание всего организма, равно как и выживание отдельных клеток, зависит от распределения труда между всеми его тканями. Например, кардиомиоциты сердечной мышцы позволяют сердцу качать кровь. Кровь состоит из специальных клеток; она прокачивается через артерии, которые состоят из другого типа клеток. Кровь переносит кислород к различным тканям, а митохондрии в каждой клетке этих тканей производят из кислорода энергию. Кислород поступает в организм из воздуха; он фильтруется клетками, выстилающими легочную ткань, и используется вместе с глюкозой, которая вырабатывается пищеварительными клетками при расщеплении пищи. Если любую из этих клеток отделить от организма, без поддержки клеток других тканей она погибнет. Если выходит из строя одна система органов, страдают все остальные.

Глава 22 Со жгутиком через бутылочное горлышко

Одной из трех групп организмов, достигших истинной многоклеточности, то есть тех групп, которые в контексте этого исследования интересуют нас больше всего, являются животные. Судя по всему, их первая рудиментарная форма возникла примерно 800 миллионов лет назад. Наиболее популярная теория возникновения животных была предложена в XIX веке Эрнстом Геккелем и стала известна как гипотеза колониальных жгутиковых клеток. И хотя позже ее подвергли жесткой критике в связи с отсутствием доказательств, современные исследования обеспечили основным утверждениям теории Геккеля уверенную поддержку.

У растений, грибов и животных были свои простейшие предки (рисунок 22.1). Так, простейшим предком животных является древнее вымершее простейшее; считается, что от него произошла и группа современных простейших, которые называются хоанофлагеллятами, или воротничковыми жгутиконосцами. Поскольку у животных и хоанофлагеллятов общий предок, они считаются родственными группами; изучая общие для представителей обеих групп черты, можно получить ответы на первостепенные вопросы об их общем предке и глубоко погрузиться в историю животного мира.

Рисунок 22.1. Простейшие родственники растений, грибов и животных

Свое название воротничковые жгутиконосцы получили в честь жгутика – хвоста, которым они пользуются, чтобы выполнять необходимые для плавания движения (рисунок 22.2). Движения жгутиков, или биения, носят волнообразный характер. У некоторых других эукариотов нет жгутиков, но есть реснички; они короче, но многочисленнее и совершают скорее вращательные, а не волнообразные движения. Как станет ясно позднее, наличие жгутика играет важную роль при переходе к животным, а реснички выполняют ключевую функцию в эволюции нервной системы у первых животных.

Рисунок 22.2. Хоанофлагеллят – ближайший одноклеточный родственник животных

Хоанофлагелляты – хищники: они питаются бактериями. Жгутики бактерий позволяют им перемещаться в пространстве, но у хоанофлагеллятов получается намного лучше управлять своими движениями. Жгутики бактерий вращаются всегда одинаково, приближение и удаление осуществляются посредством изменения случайной деятельности. Хоанофлагелляты могут контролировать направление своего движения, приближаясь к питательным веществам или отдаляясь от угроз; они вырабатывают электрические сигналы, вызывающие биение жгутиков.

С телом клетки жгутик соединен воротником, состоящим из мембран. С помощью жгутика хоанофлагелляты создают потоки воды, притягивающие к ним бактерии, а потом ловят их воротником и всасывают в клетку – так хоанофлагелляты питаются. Воротник – важная часть клетки, и, как мы увидим позже, он является связующим звеном между хоанофлагеллятами и первыми животными – губками.