Так ли уж нелеп и смешон был баснописец Хвостов?
Глава 5. Браки по расчету
Армянское радио спрашивают, как перевести на украинский язык лозунг «Пролетарии всех стран, соединяйтесь!».
Армянское радио подумало и ответило: «Голодранцы усих крайн — гоп до кучи!»
Анекдот советского времени
По удачному выражению Ричарда Докинза, биологическая эволюция — это «величайшее шоу на Земле». И правда, вполне можно вообразить себе некий «эволюционный театр», на сцене которого вот уже целых 4 млрд лет разыгрываются самые разные по содержанию и продолжительности пьесы. Репертуар этого театра очень богат. Здесь ставятся трагедии («Вымирание динозавров»), эпические драмы («Происхождение человека»), гиньоль («Борьба за существование») и даже буффонады с переодеванием («Мимикрия»). А та история, о которой пойдет речь в этой главе, вполне могла бы стать сюжетом водевиля из старинной жизни, и называться бы он мог «Гоп до кучи! или Браки по расчету». В этой пьесе рассказывалось бы о двух важнейших эволюционных событиях, произошедших между появлением LUCА и возникновением самых первых многоклеточных животных. Представьте себе уличную афишу, на которой значится примерно следующее:
Только один вечер!
Впервые на сцене!
Единственное в своем роде представление труппы «Эволюция»!
«Гоп до кучи! или Браки по расчету»
(водевиль в двух действиях с перерывом на переодевания)
Действующие лица
ЛУКА (благородный отец) и его многочисленные потомки; добрый волшебник Симбиоз (весь вечер на сцене); девица Эукариота (инженю); кавалер Трихоплакс (герой-любовник); Фагоцителла (прекрасная незнакомка); синезеленые водоросли, протеобактерии, биченосцы (массовка)
В антракте работает буфет
Прозвенел третий звонок. Занавес вот-вот поднимется. В зале медленно гаснут лампы. Зрители, шелестя программками, с нетерпением ждут начала первого действия. Устроимся в зрительном зале и мы. Начинается первое действие — эукариотизация.
Первопредок LUCA, с которым мы на время расстались в конце первой главы, был прокариотом. Напомню, что прокариотами биологи называют самые просто устроенные одноклеточные организмы, у которых нет ядра, нет хромосом, нет митохондрий, нет хлоропластов, нет разделения на мужской и женский пол… много чего нет. Клетки эукариот (ядерных организмов) по сравнению с ними гораздо более высокоорганизованы. Они обладают более сложными структурой и хромосомным аппаратом, имеют ядро (или несколько ядер). Клеточное деление у эукариот (митоз, мейоз) протекает также куда более затейливо, чем у прокариот. Кроме того, прокариоты питаются исключительно путем абсорбции веществ через клеточную мембрану. Образно говоря, они не умеют «глотать» добычу — вот почему в природе не бывает хищных бактерий
[85]. Эукариоты же освоили целых два новых способа питания: фагоцитоз (захватывание твердых пищевых частиц) и пиноцитоз (поглощение пузырьков жидкости с растворенными в них питательными веществами). Есть и количественные различия. Средние размеры прокариотной и эукариотной клетки резко различны: первые на порядок меньше вторых. Их средние объемы при этом находятся в соотношении 1:1000. А такая разница в мире живой природы имеет немалое значение.
Одним словом, различия между ядерными и безъядерными организмами огромны. Неудивительно, что эукариоты возникли в эволюции довольно поздно. Самые первые из несомненных следов присутствия в биосфере эукариотных организмов датируются временем около 1,65 млрд лет назад, хотя некоторые исследователи предполагают, что этот домен жизни значительно древнее
[86]. Это означает, что на протяжении большей части своей истории земная биосфера состояла исключительно из прокариот, а возникновение одноклеточных существ, обладающих ядром, — весьма поздняя инновация. Биологи вот уже более полутораста лет пытаются разобраться, каким образом прокариотная клетка обзавелась ядром, хромосомами, митохондриями и некоторыми другими типами органелл, что и дало начало клеткам нового типа. Произошло это важнейшее эволюционное событие в незапамятные времена, и участвовали в нем такие существа, у которых не было никаких шансов попасть на страницы каменной эволюционной летописи. Ученые опять вынуждены всматриваться во тьму веков практически без надежды отыскать материальные следы существования самых первых эукариот.
Довольно долго, начиная с середины XIX в., большинство биологов считало, что в происхождении эукариотной клетки был задействован механизм, называемый роскошным словом компартментализация. Ком-парт-мен-та-лизация! Эта гипотеза получила название автогенетической (от греч. αὐτός — сам и γένεσις — происхождение). Слово «компартмент», означающее какую-либо внутреннюю часть клетки, несущую определенную функциональную нагрузку, отсылает к еще одной особенности эукариотных клеток, не свойственной археям и бактериям. У эукариот почти все органеллы (ядро, митохондрии, лизосомы, аппарат Гольджи) отделены от клеточной цитоплазмы мембранными оболочками. Можно сказать, что клетка внутри себя разделена на обособленные «квартиры» или «комнаты», настолько изолированные друг от друга, что даже параметры их внутренней среды, например значения рН, могут быть несколько различными. Гипотеза автогенеза постулирует процесс постепенного разделения прокариотной клетки на внутренние отсеки-компартменты, каждый из которых дал начало определенному типу органелл. Движущей силой этого процесса могли быть генетические мутации, а непосредственными предками эукариот — синезеленые водоросли (они же цианобактерии). Вроде бы все понятно. Но, как это часто случается в истории науки, чем больше нового цитологи узнавали о тонком строении клеток, тем сильнее они сомневались в правоте гипотезы автогенеза.
Микроскопические одноклеточные организмы были открыты в середине XVII в. знаменитым натуралистом Антони ван Левенгуком в его домашней лаборатории. Этот голландец имел в своем распоряжении очень несовершенный микроскоп, похожий скорее на большую лупу. Но и спустя 100 лет после Левенгука разрешающая сила доступных биологам оптических инструментов оставалась очень низкой. Никто не мог проникнуть взглядом сквозь клеточную оболочку и подсмотреть, что же происходит там, внутри. Поэтому еще в эпоху Линнея представления о том, что же такое микроскопические организмы, оставались весьма туманными. Великий швед поместил их в самый конец своей системы животных в качестве особого рода, получившего говорящее название Chaos. С точки зрения современной систематики это действительно был хаос. Не имея достоверных и точных знаний о мельчайших организмах, Линней объединил в составе этого рода такие очень несходные и филогенетически далекие создания, как амебы, инфузории, микроскопические грибы и даже один вид нематод (круглых червей).
