До и после динозавров - Андрей Журавлёв

Слово «губка» мы знаем с детства, хотя уже мало кто представляет и помнит, что это не только заменитель мочалки. Со времен ахейцев, промышлявших губок в Эгейском и прочих морях, и почти до наших дней губками, а точнее, их белковыми скелетами, пользовались в банно-прачечном обиходе для помыва. Скелет этот, мягкий и пористый, очень хорошо впитывает влагу. Отсюда и греческое имя губок — «порифера» (пороносцы), которое до сих пор служит официальным научным названием для всего этого типа животных.

Губки, в отличие от многих животных и даже некоторых растений, не способны передвигаться. Карл Линней, который создавал основы всеобщей систематики организмов, даже поместил их в царство растений. К безногой дочке главного героя в «Сталкере» Андрея Арсеньевича Тарковского предметы двигаются сами. Так и губка выжидает, пока естественный ток воды принесет ей что-нибудь.

Губка нуждается в проточной воде, и ее тело пронизано водоносными каналами, подходящими и отходящими от жгутиковых камер. Одно время считалось, что губки сами могут создавать ток воды биением клеточных жгутиков у воротничковых клеток. Ближняя часть жгутика снабжена лопастями, которые взбивают содержимое воротничка, как хорошая кухонная мешалка. В одной жгутиковой камере может находиться до 300–500 клеток-сокамерников. Учитывая, что и камер в теле губки может насчитываться до нескольких сотен, упорядочить биение жгутиков, чтобы они создали направленный ток воды, способны немногие губки.

Гораздо проще использовать естественные течения, перепад давлений и закон сохранения энергии по Бернулли. В согласии с оным скорость течения будет выше в канале с меньшим сечением и там же будет меньше давление. Ток воды всегда проходит из области низкого давления в область высокого давления. Поэтому у губок самые мелкие поры и вводящие каналы расположены на поверхности. Глубже они переходят в более широкие выводящие каналы, которые разгружаются в единую полость с самым большим отверстием. Туда и направляется весь поток. (Также устроены норы сусликов, предпочитающих жить в хорошо проветриваемых помещениях, и неудачно построенные станции метро с выходами на разной высоте. В верхний из них всегда трудно войти, поскольку дверь плотно подпирается током воздуха, а уж если вошли — только успей увернуться.)

Чем выше скорость течения, тем сильнее перепад давлений и тем больший объем воды пройдет через губку за единицу времени. Остается только отлавливать из него все съедобное, чем занимаются клетки со жгутиками (и некоторые другие тоже). По образному выражению английской исследовательницы Анны Биддер, губка представляет собой «лишь живое сито между опорожненной половиной вселенной и неиспользованной ее половиной — миг бурного обмена веществ между неизвестным будущим и исчерпанным прошлым».

Интересно, что губка, не имея сложных органов чувств, умеет выбирать пищу из того, что приносится ей током воды. Конечно, сами размеры пор в теле и скелете (около 0,05 мм), подводящих каналов, отверстий в жгутиковых камерах и самих клетках (около 0,0001 мм в поперечнике) уже ограничивают диету животного. Почти все они поедают свободно плавающих бактерий, дрожжи и мельчайшие водоросли. Губки разбираются в одноразмерных частицах: собственные бактерии губкой не потребляются. Даже если они извлечены из нее и пропущены через водоносные каналы вместе с чужеродными тельцами. Видимо, истребление самых близких в последнюю очередь является неписаным законом всего животного мира — от примитивных многоклеточных до кремлевских кабинетов. Опознание своих происходит на биохимическом уровне (у губок). Бактерии закутаны в оболочки, которые очень трудно растворить. (В подобные оболочки, кстати, одеты некоторые особо болезнетворные микробы. Поэтому они плохо распознаются лейкоцитами, а мы болеем.)

У губковых бактерий много занятий. Они обеспечивают дополнительное питание, управляют общим обменом веществ, освобождают губку от мусора, ускоряют обызвествление скелета и вырабатывают яды, отпугивающие хищников. Объем бактерий может занимать до половины живого тела и даже превосходить число собственно губковых клеток.

Это навело некоторых ученых на мысль, что губки — не настоящие многоклеточные животные, а совместное произведение колониальных бактерий и хоанофлагеллят (греч. «воротничковых жгутиконосцев»). Последние являются колониальными одноклеточными и состоят из клеток, сильно напоминающих воротничковые клетки губок.

Губочные клетки так или иначе вынуждены съедать крупные чужеродные частицы, застрявшие в порах и каналах, даже если это не вполне растительная пища. Но недавнее открытие губок-хищников французскими исследователями потрясло научный мир. Самые чудные организмы скрываются в бездне мирового океана. Оттуда и были извлечены странные губки. В общем-то, любые животные на такой глубине — а некоторые губки осели глубже 8000 м — уже непривычны. В отсутствии необходимой губкам взвеси они, казалось бы, выжить не могут. Так, не от хорошей жизни стали они настоящими хищниками. Свои спикулы используют как изощренные рыбацкие крючки, на которые нанизываются проплывающие мимо рачки. Клюнувшие жертвы окутываются длинными гибкими нитями и перевариваются сгрудившимися вокруг них клетками.

А теперь от губок, доведенных в современных морях до хищничества, вернемся в ордовикский период. Тогда возродился фильтрационный цех, но на смену пассивным кембрийским неудачникам пришли фильтраторы активные. Они сами создавали течения и поэтому могли жить глубоко в осадке, в скрытых полостях и в других местах, куда доступ хищников ограничен. Такими животными были мшанки, замковые брахиоподы и губки-строматопораты на поверхности осадка. В осадке двустворки потеснили брахипод-лингулят.

Каменноугольные наземные животные и растения 1 — древовидный плаун лепидодендрон; 2 — стрекоза; 3 — древовидный плаун сигиллярия; 4 — лепоспондильное земноводное диплокаул; 5 — насекомое диктионеврида; 6 — артроплеврида; 7— хвощ; 8 — таракан; 9 — паук; 10 — скорпион

Губки под коралловым покровом

Название «коралловые губки» в основном относится к строматопоратам (греч. «пористые покровы») и хететидам (греч. «волосовидные»), потому что их часто принимают за кишечнополостных. (Это совсем другой тип животных, к которому принадлежат настоящие кораллы.) Строматопораты обладали слоистыми, несколько похожими на строматолиты скелетами. Они строились из ажурных известковых слойков, соединенных столбиками или выпукло-вогнутыми пластинами. Скелеты хететид состояли из тончайших известковых трубочек и действительно напоминали пучок волос на голове мраморной статуи. По внешней форме и те и другие вполне можно спутать с массивными и ветвистыми кораллами, но у строматопорат и некоторых хететид по всей поверхности скелета виднелись звездчатые каналы. Собственная история коралловых губок уводит в кембрийский период, а история их изучения — на сто лет назад.

В то время из морей тропической Атлантики описали губок, скелет которых слагался кремневыми спикулами, погруженными в массивный известковый каркас. Около семидесяти лет эти находки признавались нелепицей, результатом сверления скелета коралла спикульной губкой. Лишь в начале 70-х годов прошлого века у берегов Ямайки вновь выловили таких губок. Внешне одни из них напоминали слоистые строматопораты и несли на своей поверхности характерные для них звездчатые каналы. Другие, состоящие из пучков тонких вертикальных трубочек, походили на хететиды. Ничего удивительного в сочетании кремневых спикул и известкового скелета не оказалось, поскольку кремневые спикулы отгорожены от известкового скелета органическими оболочками. Они сохраняются, пока целы оболочки. Тело губки занимает самую поверхность скелета. По мере смещения живой ткани вверх она перестает влиять на минерализацию скелета и спикулы выщелачиваются.

Все это значит, что внешняя форма может скрывать очень разное содержание и не стоит на нее полагаться. Единственное, о чем мы можем сказать с определенностью по пустому известковому скелету, что это были именно губки. Бессмысленно смотреть в микроскоп. Нужен морфофункциональный анализ, то есть изучение функций (предназначения) дошедшей до нас формы. Модели строматопорат со звездчатыми каналами опустили в сосуд, где искусственно создавался ток воды разной скорости. Оказалось, что каналы улавливают малейшую разницу в скорости потока, проходящего над скелетом, и направляют течения туда, где могли находиться питающие клетки. Иначе говоря, скелеты строматопорат — это прекрасные приспособления для фильтрации.

Живучая тварь — Змей Горыныч