Исключительная способность печени коалы усваивать токсины имеет и интересные побочные эффекты. Известно, что коалы трудно поддаются лечению, если заболевают, потому что их организм воспринимает антибиотики и анестетики как токсины, и они нейтрализуются печенью. Однократную дозу антибиотика, используемую для лечения людей, необходимо будет повторять в течение 30 или 45 дней, чтобы она оказала такой же эффект на коалу.
Однако токсины – только часть проблем коалы. Даже после того, как с ними покончено, коалам все равно нужно найти способ высвободить питательные вещества, содержащиеся в клетках растений. Они должны расщеплять волокна целлюлозы и отделять длинные цепочки белков от танинов.
– Существует множество различных способов переваривания растительных волокон, – говорит мне доктор Бен Мур. – У всех в процессе эволюции выработались свои способы это делать. Но коалы удивительно специализированы, их способ переваривать пищу уникален.
Первый трюк, который используют коалы, – это то, как они пережевывают пищу: как будто бы разрезают ее на маленькие кусочки своими селенодонтными резаками.
– Листья довольно жесткие, и их трудно мелко «нарезать», но зубы коалы прекрасно справляются с этой задачей, – поясняет Бен. – Переваривать крупные куски не так целесообразно в первую очередь потому, что клеточные стенки, скрывающие содержимое клеток, состоят из лигнифицированной целлюлозы. А у более мелких частиц площадь поверхности относительно больше, так что у бактерий и ферментов больше места для работы, что облегчает расщепление пищи.
Растения идут на многое, чтобы защитить белки и затруднить животным процесс пищеварения, более того, часто они не только защищаются, но и атакуют первыми. Солдатами передовой в этой войне служат танины – длинные полимерные цепочки, не только сцепленные с белками растений, но и связывающиеся с микробными белками и даже с белками стенки кишечника, защищающими слизистую оболочку пищеварительной системы. Танины защищают растительные белки и попутно крадут белки у микробов и животных-хозяев. Если травоядное съест слишком много танинов, оно в конечном итоге получает дефицит белка, а не пополняет его запасы.
Некоторые животные защищаются, добавляя в слюну «жертвенные» белки, которые удерживают дубильные вещества в пище и не дают им навредить пищеварительной системе. Нет никаких доказательств того, что коалы так поступают, однако их слюна – это не просто смазка; это неотъемлемая часть пищеварения, содержащая целый коктейль из ферментов и иного химического оружия.
Потребность в специальных добавках сохраняется по мере того, как коала пропускает сухую, плотную, пережеванную массу листьев далее вниз по пищеводу в желудок. Желудок коалы невелик, но при этом обладает отличительной особенностью: необычно выступающей розовой железой кардиального отдела желудка. В то время как у всех млекопитающих есть железы, вырабатывающие слизь, выстилающую поверхность стенки желудка, лишь у некоторых есть эта особая дополнительная железа, расположенная у входа в желудок. Она вырабатывает густую бледно-коричневую жидкость. Такая железа есть только у коал, вомбатов, бобров и, как ни странно, водных ламантинов и дюгоней. Что, интересно, связывает этих необычайно самобытных и таких непохожих друг на друга животных, живущих на верхушках деревьев в засушливых регионах, заболоченных лесах и подушках водорослей в эстуариях[32] рек? Единственное, что приходит в голову, так это что все они питаются корнями, листьями, древесиной или морскими травами с высоким содержанием клетчатки. Кроме того, никому из них не нужно много пить, так как все они получают большую часть влаги из пищи.
Возможно, при небольшом размере желудка и относительно сухой пище коалам необходим «усилитель действия» желудочного сока, чтобы увеличить количество слизи, не увеличивая при этом желудок. У бобров кардиогастральная железа выделяет особенно густую слизь, которая собирает разлагающиеся клетки и мелкие частицы по мере их прохождения через желудок, замедляя их продвижение, и таким образом обеспечивает переваривание.
За желудком следует кишечник. У людей длинные и извилистые трубки заполняют большую часть брюшной полости, обеспечивая обширную площадь поверхности, через которую поглощаются питательные вещества, поскольку пища медленно проходит через пищеварительный тракт, при этом основная часть пищеварительной работы выполняется в желудке и тонком кишечнике. Однако у коал пищеварение идет совсем другим путем.
В конце тонкой кишки длиной 2–3 метра измельченные листья подходят к развилке на своем пути. Одна дорога ведет вниз по толстой кишке к экскреции, то есть выходу из организма, а другая – к большому тупиковому мешочку, называемому слепой кишкой. У коалы слепая кишка огромная, почти 2 метра в длину. Собственно, у них самая большая слепая кишка из всех млекопитающих, независимо от размера тела, за исключением странной ночной мадагаскарской руконожки ай-ай. Наша слепая кишка сократилась обратно до рудиментарного выроста, который Дарвин назвал «придатком», или аппендиксом. Он считается бесполезным и примечателен лишь тем, что иногда вызывает смерть в результате инфекции[33].
Однако у коал соединение слепой и толстой кишок является необходимым звеном для дальнейшего разделения потока пищи.
– Измельченные листья, попав в слепую кишку, представлены целым рядом кусочков разного размера, от крупных кусков лигнифицированной целлюлозы до гораздо более мелких частиц, в том числе жидкости, содержащей бактерии, – объясняет Бен. – Большие куски все равно не будут ферментироваться: они просто занимают место. У более мелких частиц площадь поверхности больше, и бактерии и ферменты могут поработать над ними. Гораздо эффективнее зацепиться за мелкие частицы и избавиться от крупных. В состав мелких частиц и жидкого вещества также входят бактерии, которые расщепляют белки для коалы.
Более крупные частицы пережеванных листьев проходят через толстый кишечник, при этом более мелкие регулярно «смываются» назад для дополнительной обработки. Более крупные частицы быстрее проходят через оставшийся пищеварительный тракт, примерно за три-пять дней. В этих содержащих большое количество клеточных стенок фрагментах мало питательной ценности, и, скорее всего, чтобы извлечь полезные элементы, требуется слишком много энергии. Большая часть питательных веществ в листьях поступает из углеводов, не входивших в состав клеточных стенок, и липидов, которые желудок коалы «промывает», превращая их в питательный суп из частично растворенных мелких частиц. Жидкая пища поступает в слепую кишку, и здесь, в глухой заводи, уникальный биом кишечника работает над ней до 17 дней.
– Так как же они отделяют крупные частицы, которые необходимо удалить из «супа», попадающего в слепую кишку? – спрашиваю я.
– У коал этот момент не очень хорошо изучен, но у разных видов животных своя структура стенок кишечника, приспособленная для разделения пищи, – говорит Бен. – У полевок есть каналы вдоль стенки кишечника, и жидкости продвигаются по ним. У большинства кишок стенки ребристые – для перемещения содержимого.
Я никогда не видела слепую кишку коалы, но те, кому удавалось рассмотреть ее под микроскопом, описывают ее по-разному: как «имеющую длинную бахрому из смешанных бактерий, цепко прилипших к слизистой оболочке» или как «продольные складки слизистой оболочки». Я представляю себе что-то вроде розового леса из актиний и мягких кораллов, которые колышутся в океане крошечных микроорганизмов, отфильтровывая богатые питательными веществами отложения, хотя я подозреваю, что картинка далеко не так живописна. Никто на самом деле не знает, что делает та или иная бактерия в пищеварительной системе человека или коалы. Некоторые из них полезны для нас, некоторые из них полезны только для самих себя. Какова бы ни была их роль, без богатого биома кишечника ни коалы, ни люди не смогли бы переваривать пищу. Независимо от того, как они работают, мы полагаемся на них, чтобы оставаться здоровыми и сытыми.
Трудно изучать пищеварение в лаборатории. Бен рассказал мне, что здесь используется ведро с ферментами, в котором они смотрят, какие питательные вещества остались в образце растения после переваривания, но даже так сложно идентифицировать вовлеченные в процесс бактерии. В прошлом для идентификации видов исследователям требовалось выращивать бактериальные культуры в лаборатории, но не все бактерии растут в таких условиях. Совсем недавно исследователи стали использовать технологию секвенирования генов для идентификации различных геномов бактерий, обнаруженных в разных частях пищеварительного тракта коалы. Благодаря этому методу в слепой кишке, толстой кишке и фекалиях коал было обнаружено 54 различных рода или типа бактерий, что аналогично разнообразию, обнаруженному в более изученном биоме кишечника человека. Медленно и неуклонно мы приближаемся к пониманию того, что именно они делают и какие из них важны для расщепления конкретных компонентов листьев эвкалипта для питания.
Кстати, изменилось мнение и о нашем аппендиксе. Теперь он больше не считается рудиментарным лишним органом, подверженным инфекции, который лучше удалить во избежание осложнений. Сейчас мы куда больше знаем о биомах кишечника и понимаем, что аппендикс является убежищем для полезных бактерий в случае болезни или очищения ЖКТ. Это своего рода рефугиум: охраняемая территория, где живут редкие виды, которые могут вновь заселить поврежденный и пустой ландшафт.
– Коал всегда описывали как специализированных в питании, – говорит Бен, – и среди млекопитающих они действительно как никто сфокусированы на одной группе деревьев. Если рассматривать коал как вид, они едят листву большого числа различных деревьев. И даже если взять отдельных особей, они питаются несколькими видами деревьев, в некоторых случаях десятью или даже пятнадцатью, и не все это эвкалипты.