Некоторые губки умеют разрушать не только известняк, но и кремнезем, на что не способны почти никакие другие животные. Вместо того чтобы образовывать собственные спикулы, они собирают кварцевые песчинки и, доведя их с помощью аскорбиновой кислоты до округлой формы и мелкого размера, закрепляют на коллагеновом скелете. (Сама кислота выделяется губкой при образовании коллагена.)
Под конец каменноугольного периода, когда под сенью лесов из древовидных папоротников, хвощей и плаунов образовались долговременные пресноводные водоемы, обыкновенные губки проникли и туда. Это была всего одна группа – спонгиллины (Spongillina) со скелетами из плотно упакованных одноосных мегасклер, но к настоящему времени они смогли приспособиться к самым разным условиях – от промерзающих до дна пойменных озер Арктики до пересыхающих на несколько лет речек Центральной Австралии. В неблагоприятные времена спонгиллины упаковывают «щепоть» клеток под плотную оболочку из особых мелких спикул – геммулосклер, похожих на кровельные гвозди (только шляпки у них с двух сторон, чтобы упаковка получилась двойной). Клетки внутри такой упаковки – геммулы – не простые, а тотипотентные. Когда суровые дни минуют, они способны превратиться в хоаноциты или в любые другие губочные клетки, а потом делиться и быстро разрастаться, образуя «ткани».
История шестилучевых пошла совершенно иным путем: их покровные клетки (пинакоциты) сформировали единую многоядерную массу – синцитий (от греч. συν – общий и κυτοσ – сосуд), то же произошло с хоаноцитами. Единые пинакодерма и хоанодрема ускорили прохождение химических сигналов для координации работы всех клеточных элементов. (Наша нервная ткань, мускульные волокна позвоночных и каракатиц, листья стыдливой мимозы тоже отчасти являются синцитиями, поэтому они так слаженно и быстро срабатывают.) Внешняя оболочка – пинакодерма – получилась настолько плотной, что у нее есть шанс уцелеть в ископаемом виде. А для «общения» с подвижными амебоцитами в синцитии сидят отдельные округлые пористые уплотнения – мембранные розетки, к которым свободно ползающие клетки периодически «подключаются».
Возможно, благодаря синцитию стеклянные губки способны строить очень большие (до 2 м высотой) инженерные сооружения в глубинах океана, сравнимые по сложности с башнями Эйфеля и Шухова (в зависимости от того, какие элементы губка использует – прямые «балки» или параболические). Неслучайно одна из таких губок названа «кубком Венеры».
Все древние кремневые губки обходились только макросклерами и лишь со временем начали вставлять в скелет укрепляющие его микросклеры. Сравнение губочного ячеистого каркаса, состоящего из сдвоенных диагональных креплений, расположенных в шахматном порядке, и усиленного внешним спиральным гребнем с искусственно созданными и, казалось бы, более изощренными конструкциями из железобетона, показало, что первые надежнее. Притом что и материал (кремнезем) используется губками более экономно. Невероятно сложные конструкции, рассчитанные на предельное сопротивление давлению, скорее всего, понадобились гексактинеллидам при переходе к жизни на глубине 600–8000 м. «Скрыться» в пучине в юрском периоде их вынудило бурное развитие планктонных одноклеточных, использующих дефицитный в океаническом растворе кремнезем для образования своих скелетиков. Прежде чем «залечь на дно» в юрском периоде, стеклянные губки стали авторами еще одного грандиозного сооружения: на тихоокеанском внешнем шельфе Северной Америки они создали протяженную (7000 км) полосу кремневых рифов, часть из которых продолжает надстраиваться до сих пор.
В глубины отправились и некоторые демоспонгии. Последним очень пригодились микросклеры в виде рыболовных крючков: одной фильтрацией в кромешной тьме на самом дне сыт не будешь, и губки стали хищниками. С помощью светящихся бактерий они приманивают любопытных рачков, которых ловко подсекают с помощью изощренных снастей (спикул-крючков и органических нитей). Затем к добыче медленно подползают амебоциты, разбирают рачка на кусочки и разносят их другим, неподвижным, клеткам. Перейдя на столь не свойственный губкам образ жизни, хищники утратили основные губочные черты – водоносную систему и воротничково-жгутиковые клетки. В итоге очаги разнообразия губок сегодня сосредоточены именно в глубинах океана: на площади 400–500 м2 можно встретить от 100 до 200 видов этих удивительных существ.
В палеозойскую эру были и другие скелетные организмы, напоминавшие губок. Особенно необычный облик приобрели рецептакулиты (Receptaculita; от лат. receptaculum – вместилище), которые представляли собой известковые яйце- и грушевидные тела (до 0,3 м в диаметре), покрытые ромбическим узором (рис. 12.12, 12.13). Их даже поначалу приняли за ископаемые шишки. Рецептакулиты жили на морском дне, лежа в иле или прирастая одним концом к твердому грунту. Клетчатый рисунок поверхности объясняется тем, что скелеты у них состояли из ромбических табличек, образующих правильные спиральные ряды. От каждой таблички внутрь отходит стержень, на противоположном конце которого тоже есть пластинка. Внутренние ромбики спаяны в еще одну, внутреннюю, сферу. С наружной стороны под табличкой от головки стержня расходятся четыре правильных луча, придавая этому элементу вид спикулы. Несмотря на это, сравнивать рецептакулитов с губками и в голову бы не пришло, если бы не их раннекембрийские предшественники – радиоциаты (Radiocyatha; от лат. radius – луч и греч. κυαθοσ – кубок). Они представляли собой точно такие же известковые сферы, только пористые, потому что вместо ромбических табличек стрежни у них заканчивались многолучевыми звездочками (рис. 12.14, 12.15). У самых древних, раннеордовикских, рецептакулитов дырки по краю табличек еще сохранялись. Позднее они исчезли совсем. Губки, которые эволюционировали в непористые шары? Маловероятно. Известьвыделяющие водоросли? Таких и близко нет. В общем – настоящие сфинктозои, если образовать это название от слова «сфинкс» (греч. Σϕιγξ).
Кто были предки и потомки самих губок? Предками могли быть воротничковые жгутиконосцы – колониальные одноклеточные, очень похожие, даже на ультраструктурном уровне, на важнейшие для губок воротничково-жгутиковые клетки. Поскольку основную клеточную массу некоторых губок составляют бактерии, предполагали даже, что губки появились благодаря слиянию таких существ и бактериальных колоний. У губочных бактерий много занятий: они обеспечивают дополнительное питание, управляют общим обменом веществ, освобождают губку от мусора, ускоряют обызвествление скелета и вырабатывают яды, отпугивающие хищников. И в нашем теле своих, человеческих, клеток всего одна из каждого десятка, и наши бактерии тоже выполняют многие важные функции – от пищеварения до иммунной защиты, но вряд ли мы произошли в результате слияния шимпанзе и бактерий. Впрочем, не будем торопиться с выводами: процесс образования колонии у некоторых воротничковых жгутиконосцев запускают… бактерии! Причем даже не симбиотические, а съеденные этими организмами. При переваривании бактерий выделяются серосодержащие жиры, которые воспринимаются жгутиконосцем как сигнальные молекулы, т. е. как руководство к действию по переходу в многоклеточное состояние. (Кстати, именно симбиотические бактерии отвечают за формирование кишечника у ряда животных – за создание своего жизненного пространства. Может, все животные, и мы в том числе, не более чем транспортные и защитные средства для бактериальных поселений, своего рода космические станции в чуждом им мире?)
Правда, если обратиться к «внутреннему содержанию» клеток – генным комплексам, то окажется, что исходным типом клеток, сохранившим наибольшее разнообразие генов, все-таки являются подвижные амебоциты, а отнюдь не хоаноциты. Это означает, что губки не потомки воротничковых жгутиконосцев, а скорее «сестры» – сестринская линия, ведущая начало от общего с ними предка (рис. 12.16). Только в отличие от жгутиконосцев предки губок перешли к оседлому образу жизни и стали использовать биение жгутиков для продвижения не тела сквозь воду, а воды сквозь тело. О том, являются ли губки родоначальниками всех прочих многоклеточных животных, мы поговорим в конце этой части. На всякий случай отмечу, что воротничково-жгутиковые клетки (вместе со всей своей генной инженерией) сохранились у многих других животных, хотя их предназначение опять поменялось: их потомки на клеточном уровне задействованы в органах чувств, выделительной и пищеварительной системах.
Удивительно, что, будучи весьма дальними нашими родственниками, губки создали огромное разнообразие химических веществ, которые способны помочь человеку при тяжелых заболеваниях. Например, несколько видов демоспонгий выделяют алкалоиды, избирательно поражающие раковые клетки при лейкемии и лимфоме. Эти вещества запускают апоптоз именно у больных (и только больных!) клеток. Возможно, это связано с тем обстоятельством, что «примитивные» губки еще не утратили разнообразие таких механизмов, или с тем, что существа, у которых еще нет настоящих тканей, все равно как-то должны управлять своим ростом, чтобы оставаться успешными фильтраторами. Вообще, чтобы жить.
Глава 13И бутылка рому! Пуэрто-Рико
Без малого 20 лет мне пришлось заниматься рифами, не видя ни одного живого. Иногда это приводило к забавным казусам. Скажем, найдя на берегу реки Лены небольшой археоциатовый риф, с которого обвалом срезало ровно половину, так что осталась вертикальная стенка, я решил ее отмыть и посмотреть, как именно археоциаты сидели при жизни. Оборудование специалиста по ископаемым рифам отличается некоторым своеобразием: рифовый молоток (кувалда), лом и десятилитровый чайник. Если на таежной горе я встречался незнакомому охотнику-эвенку с более обычным для этих мест карабином, тот предпочитал медленно отойти от меня в сторону, как от медведя.
Вылив «ушат» холодной воды на стенку метровой высоты, я замер от удивления: все археоциаты в нем висели вниз головой (устьем). Объяснений этому явлению у меня на тот момент было два: либо Сибирский континент, на котором все пласты лежат ровно и горизонтально с далеких мезопротерозойских времен, перевернулся в какой-то момент вверх дном, либо мой мозг не желает преображать картинку, которую видят глаза (а видят они в силу законов оптики как раз все наоборот). В общем, мир в тот момент для меня перевернулся.