Воспоминания современников ужасают. Так, один испанский монах писал: «Поскольку индейцы не знали способов борьбы с этой болезнью, они гибли в огромных количествах, как клопы. Во многих домах погибали целые семьи, и так как хоронить их было некому, поскольку живых не оставалось, их дома просто разрушали, превращая в гробницы». Когда Кортес в конце концов одержал окончательную победу над ацтеками в битве за Теночтитлан, испанцам пришлось в буквальном смысле идти по телам умерших от оспы, которыми были переполнены улицы города.
Страх, тайна и стертая грань между жизнью и смертью традиционны для этих земель. В период между 1200 и 200 гг. до н. э. на западном берегу озера Тескоко и восточном берегу озера Чалко существовало городище Тлатилько, оставившее нам необычные, очень красивые и запоминающиеся артефакты, среди них керамические фигурки людей с двумя головами или другими аномалиями. Словом «тлатилько» эту культуру назвали уже после ее исчезновения переселенцы, говорящие на науатль, и означает оно «место тайных явлений».
От оспы на теле появлялись болезненные язвы, так что ацтеки назвали эту новую болезнь huey ahuizotl – «великая сыпь». Ауисотль, кстати, имя легендарного существа, которое обитало в озере и питалось человеческой плотью, своего рода жуткий брат-близнец аксолотля. Ацтеки верили, что это нечто среднее между собакой и выдрой, с руками, как у человека, и еще одной рукой на хвосте, которой оно утаскивало свою добычу под воду.
Ауисотль
Мехико давно превратился в расползшийся и безумно грязный мегаполис с более чем 20 млн жителей. Этого не произошло бы, если бы не беспрецедентная программа осушения местности. Осушение озера Чалко, излюбленного места обитания аксолотля, началось уже в колониальный период (еще во время одного из сражений конкисты испанцы разрушили огромную дамбу, отделявшую пресную воду от солоноватой). И в конце концов вся вода оттуда ушла, словно в сливное отверстие гигантской ванны, по многочисленным искусственным туннелям, вырытым в XX в. Небольшая часть озера Сочимилько, где также обитали аксолотли, сохранялась немного дольше и использовалась для соревнований по гребле во время Олимпийских игр 1968 г. Но сейчас от озера осталось всего несколько грязных каналов и небольших прудиков, в которых обитают остатки находящейся под угрозой вымирания популяции.
Вероятно, неотения аксолотлей и других имеющих жабры саламандр когда-то была прекрасной стратегией выживания: способность половозрелых особей продолжать жить под водой в высокогорных озерах давала им преимущество перед видами, взрослые особи которых переселялись на сушу. Сейчас же это стало недостатком: озера осушены, загрязнены и являются объектами разнообразной человеческой деятельности – все это приводит к вымиранию аксолотлей в природе. Вероятно, выживанием вид обязан своей привлекательности и полезности для человека.
В мире, где доминирует человек, у аксолотлей всегда было это преимущество перед другими видами: многим они кажутся милыми. Странные детские мордашки и сходство с гомункулом объясняют популярность аксолотлей среди аквариумистов. Кроме того, аксолотли используются (или использовались) в двух целях: в пищу и для научных исследований. В течение нескольких веков они были излюбленным традиционным блюдом в Мехико. Возможно, хотя мы и не знаем этого наверняка, аксолотлей даже специально разводили ради еды, чего сейчас, конечно, никто уже не делает. Что касается науки, то здесь, судя по всему, аксолотля ждет более интересное будущее. По-видимому, аксолотли и другие саламандры (а также тритоны) имеют уникальную способность к полной регенерации ампутированной передней или задней конечности. Причем возможна неоднократная регенерация, сколько бы раз конечность ни ампутировалась (иногда, правда, на месте одной вырастают две), и при этом не остается никаких шрамов. Аксолотли способны также частично регенерировать внутренние органы, в том числе глаза и мозг. Аксолотлям «повезло»: оказалось, что из всех саламандр выращивать, содержать и изучать в лабораторных условиях проще всего именно их. Такие особенности делают аксолотля незаменимым при изучении развития конечностей позвоночных. Более того, они сыграли немаловажную роль в становлении регенеративной биологии.
Если человек теряет руку или ногу и выживает после этого, на месте утраченной конечности образуется покрытая рубцовой тканью культя – в этом мы очень похожи на остальных позвоночных. Исключением из этого правила являются саламандры (в особенности аксолотли, эксперименты на которых проводились чаще всего), которые каким-то образом «знают», какие части конечности необходимо восстановить. Происходит это примерно следующим образом: кровеносные сосуды в поврежденной конечности быстро сужаются, кровь останавливается. В течение нескольких дней после этого рана покрывается слоем сигнальных клеток, это так называемая апикальная шапочка, между тем фибробласты – клетки, скрепляющие внутренние ткани и придающие части тела форму, – отсоединяются от соединительной ткани и мигрируют к центру раны. Затем фибробласт разрастается и образует бластему – скопление клеток, подобных стволовым, из которых формируется новая конечность.
Реконструкция конечности из бластемы происходит аналогично ее формированию в процессе развития из эмбриона. Но есть и определенные отличия. У эмбриона появление конечности всегда начинается с формирования ее основания (плеча или бедра) и завершается формированием пальцев. Для аксолотля же неважно, какая часть конечности утеряна: где бы ни находилась рана, восстанавливаются только утерянные части конечности.
Многие тысячи лет люди были уверены, что саламандрам известен секрет огня. Конечно, это не так. Но, возможно, эти необычные животные – и в первую очередь аксолотли – содержат кое-какие разгадки пламени жизни. И уже только поэтому они заслужили место в современном бестиарии.
Бочкообразная губка
Xestospongia sp.Тип: губки
Класс: обыкновенные губки
Охранный статус: множество видов; статус не присвоен
Гигантские яркие губки – не важно, на экране компьютера или в природе, на тропических рифах, расположенных в самых отдаленных уголках нашей планеты, – выглядят очень театрально. Но ведущую роль на сцене им вряд ли кто-то согласился бы дать: пусть теоретически, мы знаем, что губки – животные, но в это все-таки очень сложно поверить, ведь у них нет глаз, рта, явных органов и они не способны двигаться. Так что на животных они совсем не похожи. При слове «губка» на ум приходят мысли о ванной или ассоциации с мультипликационным героем по имени Губка Боб Квадратные Штаны, но не чудесные или символические свойства, типичные для животных бестиария. В этой главе мы попытаемся изменить ваше представление о губках.
Существуют тысячи видов губок, так что выбрать какой-то один крайне сложно. Интересный экземпляр – корзинка Венеры (Euplectella aspergillum){10}. Волокна из аморфного кремнезема в ее тонком трубчатом теле образуют упорядоченные изящные кружевные узоры. В викторианскую эпоху эти губки поражали воображение коллекционеров, и лучшие образцы стоили огромных денег. Таинственности этой губке добавляли рассказы о том, что самка и самец креветки, поселившиеся в молодой губке, оказываются в ловушке, когда она вырастает и верхнее отверстие смыкается; запертые внутри, они проводят всю жизнь в этой прозрачной филигранной клетке. Японцы верят, что эта история символизирует вечную любовь и верность. Но я все-таки выбрал для этой книги совсем другие, прямо противоположные им виды. Это нетвердые рыхлые гиганты, известные как бочкообразные губки, иссиня-лилового, красного, бордового, серого, коричневого цвета, достигающие порой таких размеров, что внутрь них спокойно забираются дайверы. (Кстати, делать этого не стоит, потому что так вы вредите губке.) Эти странного вида животные – настоящие произведения инженерного искусства, к тому же ставшие своего рода залогом появления всех многоклеточных животных, в том числе человека.
Томас Браун, живший в XVII в. медик, считал, что туловище животного обязательно должно иметь верх, низ, переднюю и заднюю части. Поэтому он сомневался в существовании таких животных, как, например, амфисбена – мифологическая змея с двумя головами, по одной на каждом конце. Вывод Брауна основывался на имевшихся в его распоряжении фактических сведениях: строение всех обитающих на суше видимых невооруженным глазом животных и практически всех рыб симметрично. В современной классификации таких животных принято называть «двусторонне-симметричными», или «билатеральными» (Bilaterata). Вместе с кишечнополостными (Radiata) они образуют подцарство эуметазои, или настоящие многоклеточные. «Асимметричные» существа относятся к царству животных в какой-то степени условно. Их квалифицируют либо как мезозои (к этому таксону животных относят по остаточному принципу, в него входят как минимум две самостоятельные группы, одна из которых, дициемиды (Rhombozoa), представители которых обитают исключительно в почках осьминогов и кальмаров), либо как паразои – то есть «околоживотные» – такие как губки и пластинчатые.
Томас Браун, живший в XVII в. медик, считал, что туловище животного обязательно должно иметь верх, низ, переднюю и заднюю части. Поэтому он сомневался в существовании таких животных, как, например, амфисбена – мифологическая змея с двумя головами, по одной на каждом конце. Вывод Брауна основывался на имевшихся в его распоряжении фактических сведениях: строение всех обитающих на суше видимых невооруженным глазом животных и практически всех рыб симметрично. В современной классификации таких животных принято называть «двусторонне-симметричными», или «билатеральными» (Bilaterata). Вместе с кишечнополостными (Radiata) они образуют подцарство эуметазои, или настоящие многоклеточные. «Асимметричные» существа относятся к царству животных в какой-то степени условно. Их квалифицируют либо как мезозои (к этому таксону животных относят по остаточному принципу, в него входят как минимум две самостоятельные группы, одна из которых, дициемиды (Rhombozoa), представители которых обитают исключительно в почках осьминогов и кальмаров), либо как паразои – то есть «околоживотные» – такие как губки и пластинчатые.
Если что-то в природе несимметрично, чутье подсказывает нам, что это, скорее всего, гриб или растение (листья и цветы имеют практически идеально симметричную форму, но общая форма растения редко бывает симметричной). Напротив, если асимметрично какое-то животное, нам кажется, что оно должно быть слабым или страдать от какой-то патологии. Это общее правило применимо и к большинству морских животных: они имеют либо двусторонне-симметричную форму (рыбы, киты), либо радиальную (медузы). Но губки упорно не подчиняются этому правилу: они асимметричны. Наверняка это одна из причин, почему они кажутся нам «примитивными» и нам так сложно поверить в то, что это настоящие животные.
Человек бессознательно замечает малейшие отклонения от идеальной симметрии, и наиболее симметричные лица и тела обычно воспринимает как самые привлекательные.
Считается, что Джозеф Меррик, человек-слон, страдал от синдрома Протея – редкого заболевания, вызывающего атипичный ускоренный рост кожи, костей и других тканей, что делает несчастного непохожим на человека. Фотография выше сделана в 1889 г. в целях объективного медицинского исследования. Но на нее сложно смотреть без ужаса и одновременно болезненного любопытства – то же самое, вероятно, испытывали зрители «шоу уродов», в котором выступал в течение некоторого времени Джозеф. Но присмотритесь внимательнее, и вам откроется кое-что важное и трогательное. Левый глаз Джозефа на небольшом «нормальном» участке лица между виском и щекой (естественно, это правая сторона фотографии) смотрит на нас. Его взгляд спокоен и наблюдателен: перед нами человек, полный достоинства, несмотря на физическое уродство.
Иногда, когда что-то в окружающей природе кажется мне слишком необычным, я вспоминаю эту фотографию. Она напоминает мне, что, если мы будем чуть внимательнее, мы сможем разглядеть что-то поразительное и даже красивое в существах, которые из-за предвзятого отношения кажутся уродливыми. Нет, я ни в коем случае не провожу параллели между здоровыми губками и людьми, не важно, страдают они какими-либо физическими недостатками или нет. Различия здесь слишком очевидны. Я просто пытаюсь сказать, что даже столь чуждое нам и, на первый взгляд, скучное существо, как губка, покажется удивительным, если узнать о нем побольше.
Джозеф Меррик, 1889 г.
Все губки получают кислород и пищу (в основном бактерии) с током воды. Течением же уносятся отходы их жизнедеятельности. Лейконоидные губки (включая бочкообразные и трубчатые) превратили свой способ фильтрации пищи в настоящее искусство. Взрослая лейконоидная губка использует тот же принцип, что лежит в основе отвода дыма по трубе. Вода, как и воздух, движется медленнее около поверхности земли (или дна), чем на некотором расстоянии от нее (как выше, так и ниже, и губки часто растут на крутых рифах, свешиваясь вниз). Круглое отверстие на удаленном от дна краю губки (оскулюм, в переводе – маленький рот) устроено по принципу печной трубы. Можно с успехом наблюдать за «работой» губки, если добавить немного краски в медленно текущую у ее основания воду. Подкрашенная вода будет вытекать из отверстия наверху, как пар из трубы паровоза, гораздо быстрее, чем она затекала в губку. Кроме того, губки (как лейконоидные, так и другие) увеличивают эффективность «сжигания», пропуская воду через многочисленные микроскопические камеры, из которых состоят трубообразные губки. Камеры выстланы специальными клетками, хоаноцитами, оснащенными жгутиками, которые действуют как кнуты и обеспечивают движение воды, то есть приток пищи и отток отходов. Это позволяет хоаноцитам заглатывать взвешенные в воде бактерии (а затем передавать питательные вещества другим клеткам внутри организма).
Исследования лейконии (Leuconia) – небольшой лейконоидной губки примерно 10 см высотой и 1 см в диаметре – показали, что скорость воды, затекающей в ее приводящие каналы (их у нее более 80 000), составляет 6 см/мин. Внутри более 2 млн жгутиковых камер скорость воды замедляется до 3,6 см/ч (1/100 от начальной скорости), в результате увеличивается время, в течение которого хоаноциты – клетки, специализированные на питании, – могут извлечь частички пищи из воды. Вода вытекает из единственного выводного отверстия, оскулюма, со скоростью примерно 8,5 см/сек, то есть в 8000 раз быстрее, чем она циркулировала внутри губки, и в 85 раз быстрее по сравнению со скоростью поступления в губку.
Оборачивая себе на пользу столь тривиальную вещь, как разницу в скорости потоков воды, бочкообразные губки эксплуатируют тем самым энергию течения и приливов/отливов, которые, в свою очередь, объясняются гравитационной силой Луны и Солнца. У губок есть и еще один способ использовать энергию Солнца (аналогично тому, как используют ее кораллы и многочисленные другие животные): тело губок, растущих на мелководье, часто становится местом обитания светолюбивых водорослей. Своеобразная арендная плата – это необходимые губке кислород и метаболиты. Часто водоросли производят больше кислорода, чем губка потребляет, и таким образом симбиоз губки и водоросли оздоравливает экосистему, частью которой они являются. (Не все губки столь щедры: встречаются плотоядные виды и виды-паразиты.) Некоторые бочкообразные губки живут по две тысячи лет – так же долго, как секвойя, хотя они и не столь огромны. Другие виды имеют специальные прозрачные трубочки, по которым свет доставляется живущим в глубине их тел водорослям. Насколько известно, губки – единственные животные, способные на такое. Получается своего рода подводный «столп света» (состояние, которое учителя йоги обещают человеку, а уж никак не «низшему» животному). Губки используют энергию Луны, Солнца, а также растений. Когда-то очень давно, примерно 160 млн лет назад, когда Мировой океан значительно отличался от современного, эти уникальные способности губок позволяли им формировать рифы протяженностью от нынешней Испании до Румынии – длиннее, чем крупнейший в мире коралловый Большой Барьерный риф.
Но, наверное, самое интересное, это то, что губки могут рассказать нам о происхождении животных и человека. Начинается эта история с открытия, впервые документально зафиксированного в 1907 г. Оказалось, что при определенных условиях губка способна воссоздать новую полностью функциональную особь из мешанины клеток, даже если сначала пропустить губку сквозь сито с ячейками не больше одной клетки. Потом стало понятно, как велико сходство между хоаноцитами (клетками, играющими ключевую роль в жизнедеятельности губки) и одноклеточными животными хоанофлагеллятами.
Хоанофлагелляты также оснащены для выполнения трех основных функций нейронов: передача электрических сигналов по телу, передача сигналов соседям с помощью нейромедиаторов и получение таких сигналов.
Хоанофлагелляты – это планктон, микроскопические простейшие, которые питаются еще более микроскопическими бактериями. В ведре воды, набранном у берега моря, окажутся сотни или даже тысячи хоанофлагеллят. Они вполне способны выживать поодиночке, но зачастую формируют целые колонии: клеткам выгодно такое совместное существование, несмотря на то, что все они одинаковы. Это отнюдь не уникальная черта: образование колоний свойственно многим бактериям и одноклеточным. Уникально для хоанофлагеллят другое: гены, благодаря которым они производят белки, скрепляющие клетки, очень похожи на аналогичные по функции гены всех многоклеточных животных. Гены сходны настолько, что практически исключают какие-либо сомнения в нашем происхождении от этих одноклеточных.
Грубо говоря, губки отличаются от хоанофлагеллят только тем, что помимо хоаноцитов на «рабочих» концах губки (там, где губка питается или избавляется от отходов) имеется ряд других клеток, их менее десяти разновидностей. Эти клетки выполняют специфические задачи: в частности, отвечают за образование и сохранение структуры с коллагеновым или кремнеземным скелетом, за подавление патогенов и производство новых клеток. Первые многоклеточные животные имели всего несколько типов специализированных клеток, которые легко развивались из одного базового типа. Эти животные были очень похожи на губок, только меньше и проще, чем, например, современные гиганты – бочкообразные губки, адаптировавшиеся к современным условиям. Так что получается, что губка вполне наглядно демонстрирует процесс эволюции первых многоклеточных из одноклеточных. Эуметазои, более сложные по сравнению с губками животные, развили внеклеточное пищеварение, эпителий, настоящую нервную систему, мезодерму, симметричное строение и специальный кишечник.