Как же из губок, у которых нет тканей, а тела имеют аморфную форму, появились животные с их сложным строением – с тканями, органами и системами – и почему произошло это лишь однажды? Как вышло, что похожее на хоанофлагеллят простейшее превратилось в губку, губка – в стрекающее, стрекающее – в двусторонне-симметричное беспозвоночное, а двусторонне-симметричное беспозвоночное – в позвоночное животное? Томас Кавалье-Смит, ведущий биолог-эволюционист, предположил, что ключевым моментом на пути к появлению сложных животных с их нервной системой была эволюция способа питания.

Эукариотическое простейшее, похожий на хоанофлагеллят предок животных, был хищником, который питался мелкими бактериальными клетками. Только у этого одноклеточного ни рта, ни пищеварительной системы не было; это существо вырабатывало энергию, всасывая пищу. Губки поступают так же, только, как мы уже выяснили, у них в этом процессе участвуют клетки двух типов: хоаноциты ловят пищу, а амебоциты ее всасывают и перемещают. У возникших позже высших многоклеточных животных были клетки, из которых формировались пищеварительные ткани, органы и системы. Например, у потомков губок, стрекающих, есть специальный орган – рот, который соединен с пищеварительной системой.

Томас Кавалье-Смит считает, что только губки и могли заложить основу такому сложному подходу к перевариванию пищи. Они эволюционировали в многоклеточных существ, не меняя выбранного способа питания – всасывания, который унаследовали от своих простейших предков, но потом некоторые губки решили по-другому построить себе тела и начали по-другому питаться, сформировав основу нового типа переваривания пищи (рисунок 25.1). Именно у таких губок появились специальные клетки, сформировавшие придатки (щупальца) с острыми колючками, которые могли ловить пищу и перемещать ее ко рту, откуда пища попадала в специальный внутренний пищеварительный орган – кишку, сформированную запечатанными порами тела. Пища попадает внутрь губки через устье и переваривается новой структурой. Такая губка с новым типом питания стала предком современных стрекающих, а ее новые навыки потребления и переваривания пищи стали основой навыков всех возникших впоследствии животных, включая и людей.

Рисунок 25.1. От губки к стрекающему

Стрекающие – это многочисленная и разнообразная группа живых существ, включающая в себя кораллы, морских анемонов и медуз. Причем жизненный цикл последних предполагает изменение формы: по мере взросления и превращения из личинки в полип их тела становятся похожими на цветочные вазы, и этим они напоминают губок. Тела взрослых медуз похожи на зонтики (рисунок 25.2), но другие стрекающие всю свою взрослую жизнь имеют форму полипа.

Рисунок 25.2. Два типа тел стрекающих

Как и всех высших многоклеточных, стрекающих определяет наличие тканей. На раннем этапе жизни их эмбрионы состоят из слоев, порождающих клетки, которым суждено стать тканями различных частей тела. У стрекающих таких слоев обычно два: клетки эктодермы формируют внешнюю поверхность тела, а в эндодерме появляются клетки, формирующие кишку. Можно сказать, что эти два типа тканей формируют две сумки – внешнюю, окружающую все тело и защищающую его, и внутреннюю – кишку, которая переваривает пищу и выводит отходы жизнедеятельности. У внешней сумки есть отверстие, которое называется «рот», но оно служит еще и как анус.

Пространство между кожей и кишкой заполнено студенистой нетканевой субстанцией, которая называется «мезоглея». Такой внутренний слой есть у всех стрекающих, только у некоторых – например, у гидр – он больше похож на тонкий слой клея, соединяющего эктодерму и эндодерму, а не на массу, заполняющую все внутреннее пространство животного. Мезоглея между эктодермой и эндодермой есть даже у кораллов, хотя их внешний скелет, состоящий из карбоната кальция, делает их больше похожими на подводные камни, чем на животных.

У стрекающих есть определенные сенсорные способности. К примеру, медузы способны реагировать на прикосновение, изменение силы тяжести, химические вещества и свет. Отдельно нужно упомянуть их светочувствительные способности; у некоторых медуз целых 16 глаз, расположенных на внешней стороне зонтика и обеспечивающих этим животным панорамный обзор (360°).

Поведенческие способности взрослых стрекающих гораздо шире таксисов одноклеточных микробов и неподвижных во взрослом состоянии губок. Ральф Гринспен описывает два типа плавательного поведения медуз. Когда медузы охотятся за жертвой, они плавают медленно. Ритмичные сокращения зонтика позволяют им перемещаться с одного места на другое. Потом они останавливаются и медленно опускаются вниз в поисках пищи. С другой стороны, от хищников они удирают очень быстро. Как только медуза ощущает физический контакт со своим зонтиком, ее тело начинает ритмично сокращаться, но эти движения гораздо более быстрые и мощные, чем когда она просто спокойно охотится; в результате все тело медузы летит вперед.

Хотя медузы – отличные пловцы, они не могут противостоять приливам, которые уносят их в открытое море. Когда позволяют условия, медузы стремятся снова добраться до мелководья, ориентируясь на деревья или другие прибрежные объекты (конечно, они не видят эти объекты в привычном для нас смысле этого слова, а просто различают изменения освещенности).

Отличительной особенностью тела стрекающих являются щупальца. Почти все время, пока медуза медленно плавает, она расправляет щупальца и использует их как рыболовную сеть. На щупальцах расположены стрекающие клетки, подарившие этому типу животных их название. Когда щупальце к чему-нибудь прикасается и химический состав объекта указывает на потенциальную возможность использовать его в пищу, эти клетки оживляются – и медуза выпускает остроконечную нить, которая впивается в жертву и обездвиживает ее, впрыскивая токсичное вещество. Потом щупальце доставляет обездвиженную жертву ко рту; дальше пища попадает в кишку, где гастродермальные клетки выделяют химические соединения, с помощью которых пища переваривается, а в результате образуется энергия. Такое поведение стрекающих положило начало характерному для этих животных способу питания.

Стрекающие размножаются как половым, так и бесполым способом. Для полового размножения используются щупальца: мужская особь прикрепляет одно из своих щупалец к щупальцу женской особи, передает ей сперму, а та самостоятельно оплодотворяет свою яйцеклетку. Кроме того, стрекающие способны к гермафродитному размножению и оплодотворяют себя сами. Вне зависимости от способа размножения в результате образуется одна клетка – оплодотворенная яйцеклетка, из которой развивается сложный многоклеточный организм. Таким образом стрекающие, как и губки, сумели преодолеть барьер передачи способности к выживанию и размножению своему потомству. Их отпрыски также развиваются из одной-единственной клетки, но они пошли еще дальше, и в результате эволюции у них сформировалась способность к секвестрованию зародышевых линий, защищающая отдельную особь от передачи потомкам мутаций соматических клеток.

Особую важность эта способность приобретет позже, когда высшие многоклеточные обретут большие тела. Чем тело больше, тем больше соматических клеток разного типа у него должно быть на ранней стадии развития. С каждым новым кругом клеточного деления могут возникнуть новые мутации. Если зародышевые линии разделены, соматические мутации не будут накаливаться и не передадутся потомству. Не будь у стрекающих способности к секвестрованию зародышевых линий, возможно, разнообразие жизни на Земле сегодня было бы совсем другим.

Поведенческий репертуар стрекающих гораздо шире, чем поведение губок. Для сложных движений щупальцев и тела нужны мышцы, способные быстро реагировать на сенсорную информацию и обеспечивать этим организмам выживание. Такие движения возможны при наличии мышечной ткани, а для того чтобы пользоваться такими преимуществами, требуется нечто побыстрее, чем медленное распространение химического соединения по телу, как у губок. Для этой цели у стрекающих появились нейроны. Точнее, у стрекающих нейроны и мышцы развивались параллельно. Давайте выясним, как это было.