История жизни

<- Глава 7 Глава 9 ->

Часть 3. Криптозой

 

    Глава 8. Многоклеточность 

 

      Что такое многоклеточность.

Весьма трудно точно определить, какой организм можно считать многоклеточным, так как граница между многоклеточностью и высокоорганизованной колонией очень расплывчата. Нитчатые формы цианобактерий, в которых одни бактерии фотосинтезируют, а другие фиксируют азот, более сложно организованы, чем большинство водорослей. Большинство биологов сейчас не считают многоклеточными макроскопические водоросли и грибы, оставляя этот термин лишь за растениями и животными. Более удачен другой термин – многотканевость, которая подразумевает наличие групп клеток с разными функциями.

На сегодняшний день считается, что одноклеточные эукариоты переходили к многоклеточности более 20 раз, однако современные животные — результат лишь одного из этих событий. Последствия всех остальных переходов к многоклеточности достались грибам и растениям. Скорее всего, подвижные одноклеточные гетеротрофные эукариоты также предпринимали несколько попыток перейти на многоклеточный уровень организации и превратиться таким образом в животных, но потомки этих ранних «экспериментаторов» не дожили до наших дней.

Если мы поймем, как могли возникнуть многоклеточные животные, то многоклеточные растения и грибы нас уже не удивят.

 

      Рождение многоклеточности.

Все современные животные произошли от единого предка – воротничкового жгутиконосца. Жгутиконосцы передвигаются с помощью одного или нескольких длинных жгутиков. Форма тела большинства современных жгутиковых постоянна, но некоторые из них способны выпускать ложноножки, как амебы. Именно таков был и наш древний предок. Жил он, прикрепившись к морскому дну, и выглядел примерно так:

Можно вообразить, и как он питался. Колеблющийся жгутик направлял воду сквозь отверстия воротничка, и мелкие частички пищи оседали на воротничке, как на ситечке. Эти частицы захватывало служившее для питания приспособление – ложноножка. Воротничковые жгутиконосцы могли жить поодиночке, но способны были и образовывать колонии. При многократном делении клеток в колонии становится тесно, возникает специализация: одни сохраняют только воротнички и жгутики, другие, напротив, теряют воротнички и жгутики, но сохраняют ложноножки. Общая работа многих жгутиков усиливает ток воды, и на воротничках оседает больше пищи. Амебовидные члены колонии только заглатывают и переваривают собранную другими еду, но затем делятся с питательными веществами с жгутиконосцами. Колония становится полиморфной.

Клеткам, расположенным по краям колонии, места вполне достаточно, однако в центре царит толчея. Вытесняемые клетки поднимаются над поверхностью дна и колония становится бугристой. Оторвавшиеся пузырьки пускаются в свободное плавание и, оседая, превращаются в новую колонию. Таким образом, изменения в колонии идут в двух направлениях: появляются плавающие формы и развивается специализация клеток.

Полиморфная колония – еще не многоклеточный организм. Клетки еще не образуют отдельных тканей, к тому же жгутики легко превращаются в амеб и наоборот. Наконец, общий обмен веществ охватывает только небольшие группы соседних клеток.

Толчком к дальнейшему разделению клеток и образованию тканей стало переселение колонии со дна в толщу воды. Если колония приобретет форму дирижабля, а работа жгутиков станет более согласованной, то это обеспечит движение в одном направлении и непрерывный ток воды вдоль продолговатого тела. Органическое вещество, находящееся в воде, будет зависать у хвоста колонии. Теперь пищу уже не нужно фильтровать на воротничках – ее можно хватать прямо из воды. Но чем хватать? Необходимое отверстие могло образоваться сразу в момент отрыва плавающей колонии от прикрепленной ко дну. Теперь бесполезные для передвижения амебы могут переместиться вглубь колонии, а на поверхности останутся только жгутиковые клетки, у которых исчезнут ненужные больше воротнички.

Так возникают специализированные клеточные образования – ткани. С образованием тканей колония преобразуется в многоклеточный организм, который можно назвать фагоцителлой – пожирающей. Тело фагоцителлы становится двуслойным, и все клетки разделяются на две первичные ткани. Жгутиковый покровный слой обеспечивает движение, а внутренний рыхлый – пищеварение. Кроме того, тело уже приобрело полярность, т.е. в нем различается перед и зад.

Являясь первым многоклеточным животным, фагоцителла сохраняет две важные особенности простейших: внутриклеточное пищеварение и мерцательное плавание (за счет похожих на мерцание свечи колебаний жгутиков). От мерцательного плавания фагоцителла откажется, если смирится с неподвижностью или освоит движение с помощью мышц. Характер пищеварения изменится с ростом аппетита, когда организм станет макрофагом, т.е. станет захватывать куски пищи столь крупные, что они уже не уместятся в клеточной вакуоли. Или оставшись микрофагом, животное переполнит парагастральную полость и ему потребуется выделять в нее ферменты для усвоения пищи.

Примерно так устроены личинки низших животных губок, представляющие собой шарики или лепешки из двух типов клеток. Существует и редкое животное трихоплакс, устроенное подобным образом. Это плоское создание, похожее на медленно ползающую кляксу, не имеет ни осей симметрии, ни мускулатуры, ни переднего и заднего концов, не говоря уже о таких сложных устройствах, как пищеварительная, нервная, кровеносная или выделительная системы. Трихоплакса долго считали личинкой медузы, но потом оказалось, что трихоплакс образует половые клетки и размножается половым путем. Конечно, способен он к размножению и бесполым путем – делением или почкованием. Трихоплакс смело может претендовать на звание самого древнего и примитивного животного.

Подобные фагоцителлы составляли тот зоопланктон, который ранее мы условно назвали «коловратка» и «циклоп». Размеры их постепенно увеличивались, а лимитирующим размер фактором могла быть концентрация кислорода в воде и атмосфере. Однопроцентный уровень содержания кислорода (имеется в виду 1% от его современного количества) — это тот критический минимум, ниже которого аэробный метаболизм принципиально невозможен; однако для жизнедеятельности многоклеточных животных кислорода необходимо существенно больше. В конце рифея, 800 млн лет назад, концентрация кислорода достигла такой величины, что стало возможным появление макроскопических животных.

<- Глава 7 Глава 9 ->

 

Понравилась статья? Поделись с друзьями.

Оставить комментарий

8 + 1 =