Как у других животных, у каждого вида губки есть своя собственная характерная форма и цвет. Полый кувшин – только одна из многих форм. Другие – ее вариации, системы полых камер, связанных друг с другом. Губки обычно придают жесткость своим конструкциям волокнами коллагена (делающими губки губчатыми), и минеральными спикулами: кристаллами кварца или карбоната кальция, форма которых часто служит самой надежной диагностикой видов. Иногда спикульный скелет может быть замысловатым и красивым, как у стеклянной губки, Euplectella.
Дата Свидания 31 указана на диаграмме филогенеза как 800 миллионов лет назад, но для такого древнего датирования прилагаются обычные отчаянные предупреждения. Развитие многоклеточных губок из одноклеточной протозои является одним из значительных событий в эволюции – происхождением многоклеточных – и мы исследуем его в следующих двух рассказах.
Рассказ Губки
Выпуск «Journal of Experimental Zoology» 1907 года содержит статью о губках Г. Уилсона (H. V. Wilson) из университета Северной Каролины. Исследование было классическим, и статья, описывающая его, напоминает Золотой Век, когда научные работы, которые были написаны в непоследовательном стиле, Вы могли понять, и длина которых позволяла мысленно представить себе реального человека, проводящего реальные эксперименты в реальной лаборатории.
Уилсон взял живую губку и разделил ее клетки, пропустив их через мелкое решето – кусок «ткани для сита». Разобранные клетки были помещены в блюдце с морской водой, где они сформировали красное облако, главным образом состоящее из отдельных клеток. Облако осело на дне блюдца, где Уилсон наблюдал его своим микроскопом. Клетки вели себя как отдельные амебы, ползающие по дну блюдца. Когда эти амёбоидные ползающие животные встречали других своего вида, они присоединялись, формируя растущие скопления клеток. В конечном счете, как показали Уилсон и другие в ряде работ, такие скопления выросли, став целыми новыми губками. Уилсон также попытался раздробить губки двух различных видов и смешать эти две взвеси вместе. Два вида имели различные цвета, таким образом, он мог легко видеть, что случилось. Клетки предпочитали слипаться со своим собственным видом, а не с другим. Странно, но Уилсон сообщил об этом результате как о «неудаче», так как он надеялся – по причинам, которые я не понимаю, и которые, возможно, отражают различные теоретические предвзятые взгляды зоолога почти столетие назад – что они сформировали бы сложную губку из двух различных видов.
«Общительное» поведение клеток губки, как показали такие эксперименты, возможно, проливает свет на нормальное эмбриональное развитие отдельных губок. Это также дает нам своего рода намек, как первые многоклеточные животные (метазои) эволюционировали от одноклеточных предков (протозоев)? Тело многоклеточного часто называют колонией клеток. По примеру этой книги, использующей некоторые рассказы как современные реконструкции эволюционных событий, мог ли «Рассказ Губки» поведать нам кое-что об отдаленном эволюционном прошлом? Мог ли характер ползания и собирания клеток в экспериментах Уилсона представлять своего рода реконструкцию того, как возникла первая губка – как колония простейших животных?
Почти наверняка в деталях это было не одно и то же. Но здесь есть подсказка. Самые характерные клетки губок – хоаноциты, которые они используют для того, чтобы создавать ток воды. Рисунок на противоположной странице показывает часть стенки губки с внутренней полостью справа. Хоаноциты – клетки, которые выстилают с внутренней стороны полость губки. «Choano-» пришло из греческого языка, где оно означает трубу, и Вы можете увидеть небольшие трубы или воротнички, состоящие из множества тонких волос, известных как микроворсинки. У каждого хоаноцита есть пульсирующий жгутик, который увлекает воду через губку, в то время как воротничок ловит питательные частицы в потоке. Тщательно понаблюдайте за хоаноцитом, поскольку мы встретим нечто довольно похожее в следующем свидании. И затем, в свете этого, следующий рассказ дополнит наши рассуждения о происхождении многоклеточности.
СВИДАНИЕ 32. ХОАНОФЛАГЕЛЛАТЫ
Хоанофлагеллаты – первые простейшие животные, присоединяющиеся к нашему странствию, и они делают это на Свидании 32, которое, весьма предположительно по молекулярном данным, с тревожно большими экстраполяциями, мы датируем 900 миллионами лет. Посмотрите на рисунок. Вам о чем-нибудь напоминают небольшие жгутиковые клетки? Да, они очень похожи на хоаноциты, выстилающие водные каналы губок. Долгое время подозревалось, что либо они представляют реликт предка губок, либо они – эволюционные потомки губок, которые выродились до единственной клетки или очень немногих клеток. Молекулярные генетические свидетельства предлагает первое из двух, что является причиной, почему я рассматриваю их как отдельных странников, присоединяющихся к нашему путешествию здесь.
Существует приблизительно 140 видов хоанофлагеллатов. Некоторые – свободно плавающие, движущиеся с помощью жгутика. Другие прикреплены к стеблю, иногда по нескольку вместе в колонии, как на рисунке. Они используют свой жгутик, чтобы загонять воду в трубу, где частицы пищи, такие как бактерии, улавливаются и поглощаются. В этом отношении они отличаются от хоаноцитов губок. В губке каждый жгутик используется не для того, чтобы загонять пищу в отдельную трубу хоаноцита, а чтобы в сотрудничестве с другими хоаноцитами вызывать ток воды через отверстия в стенках губки и через главное отверстие губки. Но анатомически каждый отдельный хоанофлагеллат, в колонии он или нет, подозрительно похож на хоаноцит губки. Этот факт занимает важное место в «Рассказе Хоанофлагеллата», который возобновляет тему, начатую «Рассказом Губки»: происхождения многоклеточных губок.
Рассказ Хоанофлагеллата
Зоологи долгое время любили размышлять о том, как многоклеточные развились от протозойных
