Метазоа. Зарождение разума в животном мире - Питер Годфри-Смит

одна важная их способность – это древнее действие иного типа: активация стрекательных клеток нематоцитов. Стрекательные клетки есть у всех или почти у всех книдарий. У актиний, например, они так слабы, что человек может даже не почувствовать укола. Другие, например кубомедуза, способны убить на месте. Жала у стрекающих бывают разные, но все они достаточно похожи, чтобы допустить их происхождение от одного новшества, давным-давно появившегося в линии книдарий, а затем распространившегося по ветвям эволюционного древа.

Что же происходит в этих порой действительно опасных случаях, когда книдарии жалят? В спокойном состоянии жало стрекающего свернуто внутри клетки. Клетки с жалами окружены чувствительными клетками и вместе с другими «наводчиками огня» составляют единую батарею (это, кажется, артиллерийская метафора, но весьма подходящая). Выпущенное жало достигает невероятного ускорения и моментально преодолевает крошечную дистанцию. Но само это поведение – непосредственное движение – осуществляет одна-единственная клетка. Конечно, она окружена помощниками, чувствительными (и некоторыми другими) клетками, но никаких координированных усилий для производства действия от них не требуется. Сравните это с хватательным движением мягкого коралла. Здесь мы наблюдаем работу уже не одной-единственной клетки, но совокупность сокращений множества отдельных клеток – движений, которые должны осуществляться совместно и согласованно. Я хочу подчеркнуть здесь важность этого «изобретения» эволюции – действия, которое с точки зрения отдельной клетки требует масштабной координации{51}. В хватательном движении мягкого коралла прослеживается эволюция именно этого новшества.

Даже если поведение коралла хранит память о первых действиях, которым научились животные, почему я выбрал именно его? Почему не какое-нибудь другое координированное действие, плавание медузы например? Стадия медузы часто считается более поздним дополнением к образу жизни стрекающих: полипы появились раньше{52}. Но есть аргумент и поважнее: посмотрите, как плавает медуза и как ловит пищу мягкий коралл, и вы увидите, что, по сути, это одно и то же действие. И плавательные движения колокола медузы, и хватательные движения чашечки полипа – это сокращения тела радиальной формы. Кажется, что полип не похож на медузу, но по большому счету медуза – это полип вверх дном. Сокращения купола медузы помогают ей плавать; полип же – животное неподвижное, и у него то же самое движение превращается в хватательное.

Когда мы пытаемся отыскать «первое действие», возникает и другой вопрос: почему мы вообще фокусируемся именно на движении, а не на другом базовом умении живых организмов, а именно на химических реакциях? И меняя положение тела в пространстве, и осуществляя химические превращения, живое существо добивается эффектов, необходимых для достижения стоящих перед ним целей. Это верно; однако появление управляемого движения на уровне тела – все-таки серьезная веха. И хотя стрекающие создали действие не на пустом месте, именно у этих животных впервые возникает действие нового вида и иного масштаба. Тела, позволившие осуществлять такие действия, были для нашего мира в новинку и сами по себе стали фактором, подтолкнувшим развитие событий.

Тропою животных

Побег на древе жизни, ставший со временем ветвью животных, довольно быстро обзавелся целым рядом эволюционных новшеств. Вероятно, важнейшим из всех была нервная система.

Из тех, с кем мы уже знакомы, нервная система есть у стрекающих и у гребневиков, а вот губки и пластинчатые ее лишены. Нервная система появилась на ранних стадиях эволюции – возможно, однажды, а может быть, пару раз{53}. Работа нервной системы основывается на двух свойствах живых организмов, существовавших задолго до появления животных. Это, во-первых, электрическая «раздражимость» клеток – способность быстро изменять свои электрические характеристики, известная нам из второй главы, а во-вторых, умение клеток обмениваться химическими сигналами. Нервная система срастила две этих древних способности. Когда клетка возбуждается – внезапно меняет свои электрические свойства, это событие обычно ограничивается только ее внутриклеточным пространством, не выходя вовне{54}. Выходу мешают границы, выделяющие клетку в отдельную единицу. Однако такой спазм способен спровоцировать выделение химических веществ на мембране клетки, на которые может среагировать соседняя клетка. Это, в свою очередь, может повысить (или понизить) вероятность того, что она тоже претерпит какие-то электрические изменения. Обмен химическими сигналами вкупе с раздражимостью – основной механизм работы нервной системы.

Нервные системы состоят из клеток, которые специализируются на подобного рода взаимодействиях. Они похожи на раскидистое дерево, тонкие веточки которого обеспечивают одной клетке возможность вступить в химический контакт с конкретной группой других клеток. Считается, что нервная система есть только у животных (причем не у всех), однако клетки, способные возбуждаться и передавать химические сигналы, имеются и у других организмов. Что делает нервную систему животных особенной, так это те самые ветвящиеся клетки – нейроны{55}. Ими обладают исключительно животные. Наличие таких клеток полностью меняет способ передачи импульса в теле живого существа. Нейроны передают сигнал быстро и целенаправленно, в отличие от более размытых схем взаимодействия, в которых клетки рассеивают химические сигналы наудачу. Нервная система по-новому объединяет тело в единое целое. Ларс Читтка – биолог, изучающий пчел, – наглядно описывает ее возможности. Объем мозга пчелы не превышает кубического миллиметра. Он крошечный. Но, как добавляет Ларс, один-единственный нейрон пчелы ветвистее огромного дуба – и каждый способен контактировать с десятью тысячами других.

Нервная система – это вторичная разработка мощностей, присущих практически всему живому, но животные развили их и укрепили. Чтобы осознать, сколько всего делает для нас нервная система, полезно вспомнить о «нейротоксинах» – быстродействующих ядах, которыми пользуются и животные типа змей, и преступники. Зловещее оружие типа зарина, VX и «Новичка» – это нейротоксины, нервно-паралитические яды. В детстве, услышав о нейротоксинах, я подумал: и что же? Человек ничего не чувствует? Он цепенеет? Не может думать? Но нейротоксины блокируют не только эти функции. Смерть обычно наступает в результате асфиксии или остановки сердца. Наша уязвимость перед такими химическими веществами – которые объективно не так уж вредоносны, ведь они не разрушают ткани, а только препятствуют передаче сигнала между клетками – выразительно демонстрирует, как нервная система связывает тело животного в единое целое. Если нацелиться на службу передачи сообщений и, следовательно, помешать координации, это тело можно убить.

Еще одно приспособление, тесно связанное с нервной системой с точки зрения эволюции, – мускулатура{56}. Поведение стрекающих, которое разительно отличается от едва заметных движений морских губок, управляется мускулами. В предыдущей главе мы говорили об «изобретении» цитоскелета – подвижного каркаса из микротрубочек, который есть у некоторых одноклеточных организмов. Координация этих опорных конструкций, расположенных внутри множества связанных друг с другом клеток, лежит в основе эволюции мышечной системы животных. Мускулы отвечают за согласованное сокращение и расслабление обширных слоев клеток.

Какие-то действия животные могут осуществлять и без помощи мускулов. Тело гребневика расчерчено полосками, покрытыми тонкими ресничками, которые есть и у многих одноклеточных организмов. Реснички ориентированы вертикально, напоминая гребешок (в честь него животное и получило свое имя). Гребневик, как и многие одноклеточные, плавает, шевеля ресничками. (У гребневика есть и мускулы, которые он использует для руления, а также для захвата пищи.) Другие животные тоже осуществляют мелкие движения при помощи ресничек. Но крупные действия – захватывание пищи восьмилучевым кораллом, плавание медузы и другие, появляющиеся на более поздних этапах эволюции, – осуществляются при помощи мускулов.

Обсуждая приспособления, которые позволили животным со временем занять свою уникальную нишу, я делал упор на новых возможностях действия. Еще одно свойство животных, о котором я нечасто упоминал в этой главе, – способность ощущать (sensing). Ощущение дано не только животным – это общая характеристика всех известных форм клеточной жизни, но у нас есть серьезные основания полагать, что ключевым, поворотным событием первых этапов эволюции животных стало именно появление действия на многоклеточном уровне. То был поистине трансформирующий фактор.

У современных книдарий есть разные органы чувств – так же, как и у их вероятных предков на всех стадиях эволюции. Но способность