Разума у микроорганизмов нет, но есть ли у них какая-то способность к согласованному взаимодействию? Обратите внимание на слова – «к согласованному», а не «к осмысленному». Согласованное взаимодействие может реализовываться на инстинктивном уровне, по программе, заложенной природой.
Такая способность есть. Не у всех микроорганизмов, но у многих. Или же есть у всех, но изучена пока не у всех… Этологией[8] микроорганизмов ученые занялись около сорока лет назад и уже успели кое-что выяснить. «Кое-что», а не «почти все», потому что сорок лет для науки срок небольшой, да и объект исследования очень сложный. Бактерия – это не собака и не обезьяна. В микроэтологии много предположительного, гипотетического, а также много спорного, но в целом можно с уверенностью говорить о наличии у клеточных микроорганизмов способности к контактному и дистанционному общению, определяющей различные формы социального поведения. Неправильно думать, что одноклеточные организмы живут сами по себе, никак не взаимодействуя друг с другом.
Уточнение – в этой главе речь идет только о клеточных микроорганизмах. Этологией вирусов ученые пока еще не занимаются. Или, может, уже занимаются, но держат свои занятия в тайне.
Итак, что дает ученым возможность говорить о взаимодействии и социальном поведении микроорганизмов?
Во-первых, одноклеточные микроорганизмы обладают способностью к когезии – слипанию однородных клеток друг с другом. Простейший пример когезии – диплококки, сдвоенные шаровидные бактерии, могущие иметь общую капсулу. Более сложный пример – нитчатые бактерии, о которых говорилось в первой главе.
Согласитесь, что для «склейки» и образования общей оболочки нужно какое-то взаимодействие между отдельными организмами. Прежде чем объединяться, нужно каким-то образом договориться, верно?
Более сложной разновидностью взаимодействия, чем когезия, является кооперация – объединение организмов для совместного выполнения той или иной задачи. Пленка, которую образуют синегнойные палочки, – это пример кооперации. Впрочем, грань между кооперацией и когезией во многих случаях весьма условна. Так, например, нитчатые бактерии можно считать и примером когезии, и примером кооперации.
Ну а хищная бактерия тератобактер с ее ловчим приспособлением в виде пасти (снова вспоминаем первую главу) – это уже кооперация и только кооперация. Практически Тератобактеру остался всего один шаг до многоклеточного организма. По своей сути многоклеточный организм представляет собой не что иное, как результат кооперации множества клеток разных видов.
Можно допустить, что диплококки образуются «случайным» образом – хаотически двигаясь, микроорганизмы натыкаются друг на друга и образуют пары. Ладно, пусть так. Но нельзя называть «случайным» любое согласованное действие группы организмов. Согласованность всегда неслучайна, она предполагает некую координацию, а координация, в свою очередь, предполагает…
Что предполагает координация?
Ну, конечно же, взаимодействие!
Взаимодействовать друг с другом можно и не имея органов чувств. Выработка «сигнальных» химических веществ – вот простейший способ взаимодействия между микроорганизмами. Это взаимодействие может быть контактным, когда между цитоплазмой соседних клеток образуются сообщающиеся каналы, а может быть и дистанционным – удаленные друг от друга клетки выделяют «сигнальные» вещества в окружающую среду, образно говоря – отправляют друг другу послания по «почте».
«Сигнальные» химические вещества – это прообраз гормонов, биологически активных органических веществ, вырабатывающихся в клетках желез внутренней секреции и доставляемых с кровью к месту назначения – органу-«мишени».
Некоторые псевдоученые (учеными их никак нельзя называть) пытаются объяснить взаимодействие между бактериями как результат обмена некими «телепатическими волнами», «биологическими токами» и «энергетическими импульсами»… Давайте не будем изобретать летающий велосипед, а посмотрим на вещи трезвым взглядом. Межклеточное взаимодействие посредством электрических импульсов существует у многоклеточных организмов. Нервные импульсы, если кто не в курсе, имеют электрическую природу. То, что возможно для клеток многоклеточного организма, возможно и для одноклеточных организмов.
Охотно кооперируясь друг с другом, микроорганизмы никогда не «вступают» в связь с чужаками – микроорганизмами других видов. Если взять три разных вида диплококков, например менингококков, гонококков и пневмококков, смешать их в некоей подходящей для всех среде и всяко-разно изгаляться над ними – облучать, воздействовать электрическим током и различными химическими веществами, нагревать и охлаждать, читать им Пушкина и Лермонтова, играть им на скрипке и саксофоне, то пары все равно останутся одновидовыми. «В одну телегу впрячь не можно коня и трепетную лань»[9] и точно так же нельзя соединить в пару пневмококк с гонококком. А также в цепочку или же в «гроздь».
Что из этого следует?
Не только наличие механизма распознавания своих и чужих по поверхностным белкам клеточных мембран, но также способность изолироваться от чужих и объединяться со своими – социальное поведение в чистейшем виде.
В отличие от животных, в том числе и от нас с вами, микроорганизмы – убежденные демократы. В их сообществах напрочь отсутствует иерархический элемент, нет каких-либо явных лидеров, все равны между собой. Так и хочется сказать: «да у них просто ума не хватает для того, чтобы выстроить иерархическую лестницу», но может микроорганизмам этого просто не нужно? Впрочем, среди микробиологов есть и такие, которые считают, что все живое без исключения организуется по иерархическому признаку. Мол, если нет иерархии, то не будет и координации. И «разделения труда» тоже не будет. Эти микробиологи усиленно пытаются найти иерархические лестницы в одноклеточных коллективах, но пока еще их поиски успехом не увенчались.
Если у вас возник вопрос – о каком «разделении труда» у одноклеточных микроорганизмов может идти речь, то вспомните пленки, которые образуют синегнойные палочки для защиты своих колоний, и обратите внимание на то, что слова «разделение труда» взяты в кавычки. По сути дела образование защитных пленок – это разделение не труда, а функций. Но все же ведь – разделение! Защитное пленкообразование – не единственный пример такого разделения. «Пасть» бактерии тератобактер – это тоже разделение функций между микроорганизмами одной колонии. Есть данные (правда, требующие дальнейшего изучения) о том, что некоторые бактерии при недостатке пищи способны самоуничтожаться на благо своих товарищей, становясь для них источником питательных веществ.
Колонии микроорганизмов, с одной стороны, имеют сходство с многоклеточным организмом, а с другой – с социальной организацией таких многоклеточных организмов, как, например, муравьи. Почему и с муравьями тоже? Да потому что однотипные клетки многоклеточного организма выполняют одинаковые функции, а одинаковые муравьи могут выполнять разные функции, совсем как микроорганизмы. Если в нашем теле клетки печени существенно отличаются от клеток кожи, то защитные пленки образуют не какие-то особые бактерии, а те же самые, которых эти пленки защищают.
Знакомо ли вам слово «матрикс»?
Матрикс – это не матрица, а вещество, заполняющее определенное пространство. Матрикс бывает разным. Так, например, ядерный матрикс формирует основу клеточного ядра. Клеточный матрикс заполняет клетку. А есть еще и внеклеточный или межклеточный матрикс – смесь различных веществ, в которой находятся клетки одноклеточных и многоклеточных организмов.
В чем заключается революционный, точнее – эволюционный смысл внеклеточного матрикса? В том, что его образование явилось решительным, если можно так выразиться, шагом к объединению разобщенных клеток в единое целое. Клетки начали формировать общую среду, которая объединяла их в единое целое (колонию), защищала их и давала возможность общаться друг с другом – ведь именно во внеклеточный матрикс выделялись «сигнальные» вещества дистанционного действия.
И вы после этого продолжаете считать микроорганизмы «просто отдельными клетками и ничем больше»? В таком случае вы сильно заблуждаетесь.
Не стоит наделять микроорганизмы неким разумом, но и не стоит считать их колонии сборищем обособленных клеток. Истина, как это часто бывает, находится где-то посередине. Маятник качнулся вправо, затем – влево, а вот там, где он остановится, и нужно искать истину.
В общем и целом мы в этом вопросе разобрались. Теперь давайте рассмотрим несколько интересных примеров.
Не так давно у некоторых бактерий, например у условно-патогенной[10] палочковидной бактерии Алкалигенес фекалис (из названия должно быть ясно, где ее впервые обнаружили), была найдена такая структура, как экстрацеллюлярные, то есть внеклеточные, газовые баллоны. Эти баллоны представляют собой заполненные газами (например, кислородом) пузыри, расположенные во внеклеточном пространстве.
Нетрудно догадаться, для чего нужны клеткам подобные структуры. В водной среде экстрацеллюлярные газовые баллоны играют роль надувных лодок, повышая плавучесть сгруппировавшихся вокруг них клеток и облегчая их транспортировку. Кроме этого, баллоны хранят нужные клеткам для жизнедеятельности газы. Не для конкретной клетки хранят, а для группы клеток! Экстрацеллюлярные газовые баллоны – это общественное достояние, точнее – имущество. С этими баллонами могут быть структурно связаны гемосомы – небольшие тельца, содержащие аналог гемоглобина флавогемоглобин.
Скажите, пожалуйста, прообраз чего представляет собой расположенный во внеклеточном матриксе эстрацеллюлярный газовый баллон, окруженный гемосомами?
На что это похоже?
Конечно же на легкие (баллон), кровь (внеклеточный матрикс) и эритроциты (гемосомы). Каналы между клетками, объединяющие их внутреннюю среду в единое целое, являются прообразом кровеносной системы. А оболочки, покрывающие колонии микроорганизмов, это прообраз кожного покрова. Эволюция, как уже было сказано, идет от простого к сложному, от одноклеточных колоний с «общественным имуществом» к многоклеточным организмам с набором органов и систем.