Круглых бактерий называют кокками: монококками, когда это одиночные шарики; диплококками, когда они двойные; тетракокками, когда соединены четыре шарика вместе; сарцинами — если шариков восемь или больше; стрептококками, когда круглые бактерии образуют цепочку, словно нанизанные на нитку бусинки, и стафилококками, если они громоздятся беспорядочной кучей.
Спиральные бактерии — это вибрионы (тело их лишь слегка изогнуто), спириллы закручены в один или несколько витков, а спирохеты — в тонкие и мелкозавитые спирали.
Бактерии-палочки образуют две группы: обычных бактерий и бацилл. У первых не бывает спор. Вторые, когда внешние условия неблагоприятны, отделяют внутри своего тела от наполняющей клетку протоплазмы маленький, овальный и блестящий комочек живого белка — спору. (После этого бацилла распадается.)
Спора окружена плотной оболочкой, максимально обезвожена и может без вреда для заключенной в ней искорки жизни переносить сокрушительные удары враждебных стихий. Например, давление в 20 тысяч атмосфер! Или космический холод в 253 градуса! Нагревание до 90, а некоторые споры — и до 140 градусов!
Годами лежит в летаргическом покое этот законсервированный квант жизни, чтобы когда-нибудь потом, попав в условия более благоприятные, пробудиться. Плодиться, плодиться, без счета, без меры — единственная забота вновь возрожденной бациллы.
И хотя размножается она самым примитивным образом: разрывается пополам, число ее потомков вскоре достигает астрономической величины. Ведь каждая половинка уже через 20–30 минут снова делится, и так без конца.
Допустим, к примеру, что они делятся каждые полчаса. Через час из одной бактерии образуется четыре. К концу второго часа их будет 16, к концу третьего — 64. Дальше число их, увеличиваясь в геометрической прогрессии, быстро достигает цифр, которыми помечены столбовые вехи в космосе. Через 15 часов бактерий будет около 1 000 000 000, а через сутки с небольшим — 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000.
И если даже каждая из них занимает в пространстве не больше одного кубического микрона, то октильон бактерий (а приведенная выше цифра и есть октильон) с трудом удастся упаковать в баке высотой, шириной и длиной в километр. Чтобы перевезти такую гору бактерий, потребуется состав в 20 миллионов вагонов!
Конечно, производя эти вычисления, мы предполагали, что ни одна из новорожденных бактерий не умирает, по крайней мере, в течение двух первых суток. Но, к счастью, этого никогда не случается: большинство из них погибает. Да и темп деления мы выбрали оптимальный; далеко не все бактерии размножаются так быстро. Туберкулезные бактерии, например, делятся лишь раз в полтора дня.
Разными способами добывают пищу бактерии. Одни разрушают ткани животных и растений, и среди таких немало паразитов: это возбудители всякого рода заболеваний.
Много среди бактерий сапробов, которые вызывают гниение белков и других органических веществ, разлагают их на более простые составные части — снова на углекислый газ, например, и аммиак.
Эти бактерии очень полезны. Горы мертвых тел лежали бы повсюду, если бы не бактерии. Они освобождают планету от растений и животных, в которых уже угасла жизнь. Сгнивая с помощью бактерий, прах трупов возвращается в землю.
Есть и бактерии — автотрофы, то есть сами себя питающие. Эти из неорганических веществ (аммиака, например, углекислого газа и различных солей) создают органические (белки, крахмал) и строят из них свое тело. Энергию, необходимую для преобразований простых веществ в сложные, они извлекают из солнечных лучей. Хемотрофные бактерии питаются тоже углекислым газом и аммиаком, но энергию для изготовления белка, добывают, окисляя железо, марганец либо молибден, серу и кремний («грызут», так сказать, камень и металл!).
Вольвокс — первое многоклеточное существо?
Зоологи и ботаники давно спорят о жгутиконосцах — растения они или животные?
Предмет их спора столь невелик, что простым глазом его не увидишь. Жгутиконосцы микроскопические существа — живые «шарики», «колбаски», «лодочки», с тонкими, жгутиковидными хвостиками, которыми они ударяют по воде и плывут.
В каждой луже миллиарды жгутиконосцев. Под микроскопом видно, что они зеленые: полным-полно у них под прозрачной «кожицей» хлорофилловых зернышек. Значит, это растения?
Решить непросто.
Тысячи хвостатых шариков, словно молекулы в тепловом движении, беспорядочно скачут в капле воды. Вот один наткнулся на бактерию. Втянул ее в миниатюрный «ротик» и… проглотил. У растений нет ртов. И глаз тоже нет. А у жгутиконосцев есть «карие» глазки. Обычно это просто бурое или красноватое пятнышко, воспринимающее свет. Но иногда оно углублено в виде чаши, в которой лежит линзовидный комочек крахмала. Он прозрачный — это хрусталик первородного глаза.
Так это животное?
Все зависит от погоды. В солнечный день, когда много света, жгутиконосцы — скорее растения. Занимаются фотосинтезом, из углекислого газа и воды изготовляют сахар. Им и питаются. В пасмурную погоду, когда света мало, некоторые из них переходят на другую диету: ловят бактерий и мелкие водоросли.
Поэтому и нелегко биологам решить: с кем же они наконец имеют дело? Зоологи считают, что жгутиконосцы (по крайней мере некоторые из них) — простейшие животные. А ботаники числят их в разряде низших водорослей.
Вольвокс, говорит Д. Апдайк, «интересует нас потому, что он изобрел смерть. Амебы никогда не умирают… Но вольвокс, этот подвижный, перекатывающийся шар водорослей… нечто среднее между растением и животным под микроскопом он кружится, как танцор на рождественском балу, — впервые осуществив идею сотрудничества, ввел жизнь в царство неизбежной — в отличие от случайной — смерти».
До него, до вольвокса, смерть на Земле была необязательна и, так сказать, незаконна. Все одноклеточное живое никогда не умирало естественной смертью, только насильственной. Размножаясь, одноклеточная жизнь делилась пополам. А разделившись, жила вновь в удвоенном числе. Но когда одноклеточные жгутиконосцы объединились и образовали вольвокс, все они приобрели в этом объединении разную квалификацию. Одни сохранили привилегии половых клеток — эти, размножаясь, жили вечно в своих потомках. Другие сделались клетками соматическими, то есть бесполым телом колонии, и всякий раз умирали теперь после того, как их половые сестры и братья размножались.
Так смерть стала обязательным и законным по кодексу природы финалом жизни. До этого была лишь случайность.
Вольвокс — подвижный живой шарик (в диаметре до 3 миллиметров). Внутри он студенистый, а снаружи весь усеян жгутиконосцами (одноклеточными водорослями с двумя хвостиками-жгутиками, колебания которых приводят вольвокс в движение). Это настоящая колония зеленых жгутиконосцев — на поверхности вольвокса их от 200 до 50 тысяч. Есть у соединившихся в единое целое жгутиконосцев примитивные глазки — стигмы. На одном полюсе шара они лучше развиты, на другом хуже. Более «глазастым» полюсом вольвокс и плывет вперед.
Почти все составляющие сферическую колонию клетки размножаться не способны (ни вегетативно, ни половым путем). Только около десятка самых крупных из них в нужное время плодятся, создавая дочерние колонии внутри живого шара.,
«Колонию вольвокса, может быть, правильнее рассматривать как многоклеточный организм, поскольку… не все клетки колонии равноценны. Возможно, что колониальность имела большое значение в эволюции органического мира и явилась переходным этапом к многоклеточным животным» (Ю. Полянский).
Так большинство ученых и полагает: от колониальных простейших организмов, подобных вольвоксу, и произошли многоклеточные растения и животные.
А теперь подведем итог. Как шла в пространстве и во времени биохимическая и биологическая эволюция. Какие пройдены ею этапы в древнейшие эры Земли.
Принимаем, что Земля сформировалась 4,5 миллиарда лет назад и была окружена первичной атмосферой: аммиак, метан, пары воды, азот, окись углерода, углекислый газ, водород, азот.
Палеозойская эра, следующая во времени за докембрием, длилась с 570 до 230–220 миллионов лет назад. Академик В. Комаров пишет, что «общая мощность палеозойских слоев достигает 25 000 метров».
Палеозой разделяют на шесть периодов: в скобках — начало и конец каждого из них в миллионах лет назад.
Кембрий (570–500) — бурный расцвет многоклеточных животных. Почти все типы животного царства имели уже своих представителей в этом весьма еще далеком от наших дней периоде. Но позвоночных не было. Начало эры трилобитов — вымерших членистоногих, предков пауков, скорпионов, клещей и фаланг. Появляются примитивные предки наутилусов, улиток, раков, кишечнополостных, иглокожих и многих других многоклеточных животных.
Ордовик (500–440). Первые бесчелюстные панцирные рыбообразные, морские лилии, голотурии, морские звезды, головоногие моллюски, гигантские морские скорпионы (иные ростом с человека!). Бурный расцвет и затем массовое вымирание многих видов и родов трилобитов (полностью вымерли они в пермском периоде).
Силур (440–410). Первые челюстные панцирные рыбы! Древние многоножки, скорпионы, пауки.
Таким образом, силур — первый период в истории Земли, в котором было совершено завоевание суши нашей планеты. Многоножки, пауки и скорпионы претендуют на первенство в этом весьма знаменательном событии.
Девон (410–350). Первые хрящевые рыбы (первобытные акулы), а также легочные и кистеперые. Первые примитивные бескрылые, позднее первые насекомые и клещи, а в конце девона — амфибии!
Суша девона уже зазеленела. Правда, первые поселившиеся на ней растения появились в конце силура. Но гораздо больше их было в девоне: псилофиты, плауновые, папоротники. В девоне из остатков отмерших растений накопились уже слои каменного угля, правда, не очень большие.
Каменноугольный период, или карбон (350–285 или 275). Основные толщи каменного угля пришли к нам из этого периода. Тогда росли леса из древовидных плаунов, папоротников, лепидодендронов, кордаитов, сигиллярий и прочих, ныне вымерших «деревьев». В самом конце этого периода возвышенные места суши покрывали боры уже настоящих деревьев — хвойных.
Появились первые рептилии! И первые белемниты — предки кальмаров. Расцвет низших насекомых. Появляются и высшие — тараканы, гигантские стрекозы.
Пермский период (285–230). Вымирают трилобиты и гигантские скорпионы. Обитают уже современного типа десятиногие раки, жуки, клопы, мухи и первые звереобразные пресмыкающиеся (терапсида) — предки млекопитающих животных! Некоторые специалисты полагают, что корни происхождения этих зверозубых ящеров простираются даже в карбон.
Некоторые образцы творений эволюции
В кембрии море господствовало над сушей, как никогда больше. Вся Европа и Азия, за исключением Индии, были залиты океанскими водами. Лишь восток Канады и Южной Америки, запад Аравийского полуострова, Африка к югу от Сахары, запад Австралии и некоторая часть Антарктиды возвышались над морями. А моря были теплые, даже в Сибири, а точнее — там, где она сейчас находится, — температура воды первобытного океана не опускалась ниже 25 градусов!
Самыми крупными животными в морях кембрия были трилобиты. (Длина их от 2 сантиметров и до 75.) Почти половина всех собранных в музеях ископаемых, оставшихся от тех отдаленных времен, — трилобиты разных видов, возрастов и размеров.
Трилобиты — родоначальники пауков, скорпионов, клещей, фаланг и мечехвостов. Название «трилобит» по-русски значит «трехдольчатый». Трилобит рассечен был (но не до конца!) на три части — голову, «собранное» из многих сегментов туловище и хвостовой отдел (пигидий). Кроме того, туловище еще и продольными бороздами разделялось на выпуклую центральную «ось» (рахис) и на боковые плоские фаланги (плевры). Так что троичными были трилобиты и вдоль и поперек.
Одни из них плавали в толще воды, у берегов, другие же — в глубинах. Ползали по дну и зарывались в ил, выставив наружу лишь стебельчатые глаза-перископы. Многие вообще жили в иле, словно кроты в земле. Илом и кормились…
Их существование на планете имело почтенный возраст — двести миллионов лет. Затем вдруг все трилобиты вымерли (в пермском периоде). Отчего так случилось, непонятно.
Мечехвосты развились из общего корня с трилобитами. Палеонтологические находки последних лет доказывают, что мечехвосты появились на свет не в ордовике (как думали раньше), а уже в кембрии.
Трудно даже сказать, на кого они похожи: на броненосцев? на танки? на фантастические машины марсиан?
Ныне пять видов мечехвостов уцелели только в двух весьма далеких друг от друга районах земного шара: в прибрежных водах Карибского моря (и всего восточного побережья США и Мексики) и на мелководьях индонезийских морей. Отсюда их ареал распространяется вдоль берегов Китая до Японии, на запад к Индии, на юг — до севера Австралии. Местами мечехвостов еще так много, что их ловят сетями, сушат, толкут и вывозят на поля как удобрение.
Часто думают, что живые ископаемые уцелели лишь в небольшом количестве и близки к вымиранию, потому что плохо переносят современные условия жизни. Это правило, может быть, и верно по отношению к некоторым из них, но не ко всем. Каждый день миллионы людей моются, например, скелетом живого ископаемого, которое отнюдь не думает вымирать. Живет в море почти всюду. Губка, конечно. Это причудливое создание, пожалуй, самое древнее из всех самых древних многоклеточных обитателей Земли. Еще в докембрийскую эпоху, больше полумиллиарда лет назад, в морях жили губки, совершенно подобные современным.
Устроена губка очень просто. Нет у нее ни мозга, ни нервов, ни глаз, ни ушей, ни легких, ни желудка, ни мускулов, ни крови…
Что же есть? Есть студенистое тело — мешок и иголки в нем вместо скелета (известковые, кремневые или роговые волокна). Тело все в дырках: это губкины рты — поры. Их много, как звезд на небе.
Губка не может ни двигаться, ни даже шевелиться. Но это живое существо! Все время через поры-рты засасывает она воду. Прокачивает ее через себя. С водой в губку заплывают разные мелкие водоросли и рачки. Их она и переваривает в теле-мешке.
Губки очень живучи. Разрежьте губку на пять частей, и каждый ее кусочек вырастет в новую губку. Изрубите ее ножом, просейте через сито — губка рассыплется на клеточки. И каждая клеточка будет жить! Она ползает, добычу ловит. Клетка к клетке ползет, срастается с ней. Подползают другие клетки, складываются вместе, создают новую губку.
Смешайте в баке с морской водой две протертые через сито губки. Клетки каждой из них соберутся вместе: свои приползут к своим! И срастутся в две прежние губки.
Почти все губки живут в море. Одни из них размером с ноготь, другие — с бочку. А окраска у них — всех цветов.
Губку, которой люди моются, добывают в теплом Средиземном море. Люди ныряют за ней на дно, потом сушат на солнце. Губка сгнивает, остается только скелет. Он губчатый и мягкий, похож на шелк, хорошо впитывает воду и пенит мыло.