Эволюция: Пришельцы морей

Мороз и его команда выявили и изучили 10 видов гребневиков, в том числе — непосредственно на борту 43-метровой яхты, на которую перед отплытием они погрузили исследовательский контейнер, оборудованный, как современная биолаборатория. Прямо на месте ученые имеют возможность считывать геном хрупких обитателей морей. Результаты Мороз и его коллеги опубликовали в журнале The Nature.

Ctenophorа, как гребневики называются по-научному — это разноцветные создания, многие из которых завораживающе светятся в темноте («люминисцируют»). Передвигаясь при помощи липких ресничек, они охотятся на мальков и маленьких рачков. Они оставляют свою добычу трепыхаться, как на крючке, пока при помощи «лески» не затаскивают ее в свою пасть.

Все это уже производит довольно экзотическое впечатление, но настоящим сюрпризом для Мороза стали результаты расшифровки генома: морской крыжовник (один из примерно 190 видов гребнивиков) располагает более чем 19 500 генов, что сопоставимо с длиной генома крысы или человека. Причем многие из соответствующих генов науке еще не известны. Геном этих созданий настолько далек от чего бы то ни было, что теперь ученые готовы пересмотреть родословное древо жизни. Штамм гребневиков Мороз считает древнейшим в животном мире. «Это пришельцы морей», — констатирует он.

Вызов науке прошлого

Согласно гипотезе Мороза, более 600 млн лет назад эволюционная судьба разделила две группы живых организмов. Из одной развилось все многообразие современного животного мира, начиная с морских звезд и заканчивая филяриями и огородными белянками-капустницами и Homo sapiens. Потомки другой группы — это гребневики. Человек и медуза Пелагия-ночесветка, если верить данной гипотезе, как ни странно являются более близкой родней, чем медуза и гребневик.

Морозу очевидно нравится бросать вызов господствующей теории. «Наше открытие перечеркивает все, что, как нам казалось, мы знали об эволюции животных на ранних этапах, — говорит он. — И одновременно они заставляют еще почтительнее относиться к изобретательности жизни».

Геномы губок и пластинчатых считались самыми древними из всех видов животных. И правда, они куда больше соответствовали представлениям о примитивных формах жизни. Пластинчатые подобно миниатюрным лепешкам ползают по морскому дну; их организм, почти лишенный структуры, состоит всего из пяти разных видов клеток. Губки, в свою очередь, с их узловатыми «ветками», бесформенными утолщениями, шишками или складками мало походят на животных. Еще Аристотель называл их существами промежуточными — полуживотные, полурастения.

Совсем иначе обстоит дело с гребневиками. «Это на удивление сложные животные», — говорит Мороз. Они охотятся, могут передвигаться при помощи ритмичных ударов, бесчисленных ресничек и даже имеют иммунную систему, атакующую возбудителя заболеваний и запоминающую их. Количество различных типов клеток в организме гребневиков, по оценке Мороза, составляет около полусотни.

Огромный интерес представляют, в частности, высокоспециализированные клейкие клетки, при помощи которых гребневики удерживают свою добычу. Благодаря клейким гранулам на поверхности, «анкерам» в виде ножки и длинной спиралевидной нити, они входят в число самых сложных клеток во всем животном царстве.

Никем не замеченная эволюция простейших

Но особенно интересным Морозу представляется тот, факт, что гребневики имеют нервные и мышечные клетки. Это удивительно потому, что поначалу такие клетки не казались чем-то особенным. Ведь они есть и у других видов животных, будь то морской еж, корюшка или дикобраз.

Но именно такое сходство Мороз считает сенсационным. Ведь у губок и пластинчатых нет ни мышечных клеток, ни нейронов. Но если общие предки губки и гребневика в незапамятные времена еще не имели ни мозгов, ни мышц, значит, мышечные и нервные клетки гребневиков развивались независимо от остального животного мира. При этом оба раза природа сделала выбор в пользу изумительно похожего конструкционного решения.

На первый взгляд нейроны гребневиков мало чем отличаются от обычных нервных клеток, но в биолаборатории, рассказывает Мороз, становится очевидной их особенность: «Как и у других животных, нервные клетки коммуницируют друг с другом, обмениваясь химическими сигналами, но при этом они используют совершенно другие медиаторы».

Таким образом, гребневики развили на удивление прогрессивную нервную систему, говорит он. Их студенистое тельце пронизывает пучки из более чем 10 000 нервных клеток. В одном месте сеть «электрических кабелей», передающих возбуждение, настолько сгущаются, что Мороз даже говорит о «некой примитивной разновидности мозга».

Как и другим животным, гребневикам нейроны помогают исследовать окружающий мир. Своего рода датчик силы тяжести позволяет гребневикам сохранять равновесие, при помощи химических детекторов во рту они распознают запах своей добычи. К тому же они различают свет и тьму, возможно, чтобы, в зависимости от времени суток, регулировать свой суточный цикл. Ночью они охотятся у поверхности, днем погружаются в глубину.

Впрочем, светочувствительные протеины Мороз обнаружил не вблизи пасти, а там, где находятся зародышевые клетки. «Выходит, гребневики видят не головой, а яичками», — констатирует ученый.

Помимо этого нейроны, точь-в-точь как и у других животных, служат и для контроля над мышечными клетками, они управляют тонусом тела, «намоткой лески», а у тех гребневиков, которые передвигаются, извиваясь, еще и работой необходимых для этого мышечных пластинок.

Если нейроны гребневиков действительно развились независимо от нейронов остальных животных, как могло получиться, что по своей форме и функции они настолько схожи?

Медузы-охотницы и гребневики-врачи

Те создания, от которых произошли все современные животные, предположительно жили на дне моря. Там они пропускали через себя океанскую воду, в то время как открытое море оставалось вотчиной бактерий и водорослей — и это стало поворотной точкой в истории жизни — был сделан шаг к появлению свободно плавающих живых существ. Открылась бескрайне новое жизненное пространство.

Животные решались совершить такой шаг дважды. Один раз в результате появились медузы, в другой — гребневики: два вида существ, поразительно похожих друг на друга. Ведь в обоих случаях речь идет о прозрачных созданиях со студенистым тельцем. И медузы, и гребневики охотятся при помощи ресничек. Наконец, и те и другие, имеют мышечные и нервные клетки — так, будто развитие тела и духа хардверных и софтверных продуктов взаимно обуславливают друг друга.

Означает ли это, что скользяще-хищническая форма существования являет собой как бы необходимый переходный этап на пути к более сложным видам животных? И что, если перезагрузить эволюционные часы, чтобы отсчет времени начался сначала, в мире снова появились бы медузообразные твари? Возможно, в конечном итоге это даже значит, что и на других планетах, если условия там благоприятствуют зарождению жизни, царят хищные медузы и гребневники? Во всяком случае, открытие Мороза подталкивает к положительному ответу.

Впрочем, на другой вопрос биолог пока что ответить не может: почему гребневинки застряли на данному этапе, в то время как второй прорыв в открытое море привел к появлению не только современных медуз, но и потрясающего многообразия рыб, раков, улиток, ракушек и червей?

Мороз не считает это поводом недооценивать гребневиков. Ведь они настоящие мастера выживания. Они существуют свыше полумиллиарда лет и по сей день демонстрируют жизненную энергию, которую трудно описать. Так, в Черном море массовое размножение завезенной туда разновидности гребневиков привело к сокращению промысловых запасов сардин.

Человек, по мнению Мороза, может кое-чему поучиться у этих необычайных созданий. Так, у гребневиков есть свойство, которое ученый намерен исследовать подробно: их способность к регенерации.

При утрате какой-то части своего тела гребневики могут восстановить ее за считанные дни, в том числе и все нервные клетки. «Разве не здорово, — задается вопросом Мороз, — если мы сможем перенять такую способность к самоврачеванию?»