Сотрудничество: русская матрешка
Ходит по морям и океанам не менее коварный и хищный, чем армия кочевых африканских муравьев, португальский кораблик СPhysalia). У него 18-метровые жалящие щупальца, чудовищный небесно-голубой парус и жуткая репутация. Но это не животное. Это община. Она состоит из тысяч крошечных отдельных животных, неразрывно связанных между собой и разделяющих общую судьбу. Как муравьи в колонии, каждая особь знает свои место и обязанности. Гастрозооиды — рабочие, собирающие пищу, дактилозооиды — солдаты, а гонозооиды — матки, отвечающие за размножение.
В кулуарах викторианской зоологии разгорелась яростная дискуссия. Португальский кораблик — это колония или животное? Согласно Томасу Генри Гекели, препарировавшему физалию на борту корабля Ее Величества Rattlesnake («Гремучая змея»), называть зооиды отдельными животными абсурдно: это просто органы одного тела. Теперь мы считаем, что он ошибался, ибо каждый отдельный зооид — это производное отдельного маленького многоклеточного организма. Впрочем, хотя Гекели и имел ложные представления об истории зооидов, с философской точки зрения он был прав. Эти животные не могут жить самостоятельно — они зависят от колонии так же, как рука от желудка. То же самое, как в 1911 году утверждал Уильям Мортон Уилер, применимо и к колонии муравьев. Это организм, в котором функции иммунной системы выполняют солдаты, яичников — королева, а желудка — рабочие.
Однако в ходе спора ученые упустили главное. Суть ведь не в том, что португальский кораблик или муравьиная колония действительно являются единым организмом, а в том, что каждый единый организм — коллектив. Он состоит из миллионов отдельных клеток, каждая из которых, во-первых, самодостаточна, а во-вторых, зависит от целого — совсем как рабочий муравей. Следовательно, вопрос, почему некоторые организмы интегрируются для образования колонии, второстепенен. Главное — почему клетки объединяются для образования организма? Акула — такой же коллектив, как и физалия. Только она — коллектив миллиардов сотрудничающих клеток, а португальский кораблик — коллектив коллективов клеток.
Объяснения требует само существование организма как такового. Каковы причины объединения составляющих его клеток? Первым ученым, представившим это более или менее ясно, стал Ричард Докинз. В своей книге «Расширенный фенотип» он заметил, что если бы клеточные ядра светились наподобие крошечных огоньков или звезд, то, наблюдая за проходящим мимо человеком, мы бы увидели «миллионы миллиардов пылающих точек, двигающихся в унисон друг другу, но асинхронно со всеми другими скоплениями таких галактик»9.
Вопрос, почему некоторые организмы интегрируются для образования колонии, второстепенен. Главное — почему клетки объединяются для образования организма?
В принципе, клеткам ничто не мешает функционировать по-отдельности. Многие так и делают — причем весьма успешно: например амебы и другие простейшие. Есть на Земле и чрезвычайно необычное существо, которое может быть и отдельной клеткой, и близким к грибу организмом. Речь идет, конечно, о слизевике. Он состоит приблизительно из 100 тысяч амеб, каждая из которых при обилии пищи занимается своими делами. Но едва условия становятся похуже, клетки образуют холмик, тот растет, заваливается на бок и отправляется на поиски новых пастбищ — этакий «слизень» размером с зернышко риса. Если отыскать пищу не удается, слизевик принимает форму мексиканского сомбреро: из его центра вырастает длинный, тонкий стебелек, на макушке которого формируется особый мешочек. Последний включает до 80 тысяч спор. Он раскачивается на ветру в надежде зацепиться за пролетающее мимо насекомое, которое могло бы перенести его в местечко получше. Попав в благоприятные условия, споры дадут начало новым колониям независимых амеб, а 20 тысяч образующих стебель клеток погибнут мученической смертью ради их благополучия10.
Слизевики представляют собой конфедерации отдельных клеток, вполне способных как к самостоятельному существованию, так и к формированию временного единого организма. Если же взглянуть пристальнее, то даже отдельные клетки являются коллективами, образованными в результате симбиотического сотрудничества бактерий. Во всяком случае, так полагает большинство биологов. Каждая клетка в наших телах — дом для митохондрий, крошечных бактерий, производящих энергию. Около 700–800 миллионов лет назад они отказались от собственной независимости в обмен на спокойную жизнь внутри клеток наших предков.
Но и эта матрешка не последняя. Ибо внутри митохондрий находятся мелкие хромосомы, несущие гены, а внутри ядер клеток — более крупные хромосомы, несущие существенно больше генов (у человека 46 хромосом и около 25 тысяч генов, кодирующих белки). У людей хромосомы существуют не поодиночке, а разбиты по двое на 23 пары, хотя в принципе у других организмов хромосомы вполне могут функционировать и в одиночестве, как, например, у бактерий. То есть хромосома — это тоже пример сотрудничества, на сей раз генов. Гены могут образовывать крошечные команды примерно в 50 штук (и тогда мы называем их вирусами), но предпочитают действовать по-другому. Они, объединяясь тысячами, формируют целые хромосомы. Впрочем, даже гены не всегда бывают самостоятельными — некоторые из них несут лишь часть информации, требующей совмещения с данными других11.
Итак, поиск примеров сотрудничества заставил нас сильно углубиться в биологию. Гены объединяются, чтобы образовать хромосомы, хромосомы — чтобы образовать геномы, геномы — чтобы образовать сложные клетки, сложные клетки — чтобы образовать организмы, а организмы — чтобы образовать колонии. Вывод: пчелиный улей — предприятие коллективное, и коллективность эта гораздо более многоуровневая, чем кажется на первый взгляд.
