Примером может быть чувство кворума[16]. Если какое-то вещество производится и воспринимается определенным видом бактерий, они могут использовать это вещество, чтобы оценить численность своих сородичей вокруг. Таким образом они могут решить, достаточно ли поблизости других бактерий, чтобы стоило выделять вещество, которое выполняет свою функцию лишь тогда, когда множество клеток производит его одновременно.
Один из первых открытых примеров чувства кворума связан — что весьма к месту в этой книге — с морем и головоногими. Бактерии, живущие в организме гавайского кальмара, благодаря химической реакции умеют светиться, но только если вокруг них достаточно сородичей, которые могут присоединиться к ним. Бактерии управляют свечением, определяя локальную концентрацию молекул вещества-«запала», которое производят они сами и которое сообщает каждой отдельно взятой бактерии, сколько поблизости потенциальных осветителей. Бактерии не просто «зажигаются», но также следуют правилу: чем больше этого вещества бактерия чувствует вокруг, тем больше она его производит.
Когда свечение достигает достаточной интенсивности, кальмар, дающий убежище бактериям, получает выгоду — маскировку. Кальмары охотятся ночью, и при обычных условиях в лунном свете они бы отбрасывали вниз тень, заметную для хищников. Их собственное свечение нейтрализует эту тень. Бактерии же, вероятно, получают взамен от кальмара гостеприимный кров.
Водную стихию необходимо принимать во внимание, размышляя о ранних стадиях в истории жизни, — хотя пока мы находимся на линии эволюционного сюжета в той точке, откуда еще не разглядеть никакого кальмара[17]. Химия жизни — это водная химия. Мы можем существовать на суше, только нося с собой очень много соленой воды. И многие эволюционные повороты на этих ранних стадиях — рождение чувств, поведения и координации — должны были зависеть от свободной циркуляции веществ в море.
Пока что клетки, с которыми мы имеем дело, восприимчивы к условиям внешней среды. У некоторых также выработалась особая восприимчивость к другим организмам, включая сородичей. Среди них есть клетки, проявляющие восприимчивость к веществам, которые другие организмы производят специально для того, чтобы их ощущали, в отличие от обычных побочных продуктов. Эта последняя категория веществ — тех, которые производятся именно потому, что другие чувствуют их и реагируют на них, — подводит нас к порогу, с которого начинаются передача сигнала и коммуникация.
Перед нами, однако, не один порог, а целых два[18]. Мы рассмотрели, как отдельные особи могут воспринимать окружающую среду и общаться с другими в мире водной одноклеточной жизни. Но далее нужно рассмотреть переход от одноклеточной жизни к многоклеточной. В процессе этого перехода коммуникация и восприимчивость, которые связывали одну особь с другими, становятся основой для новых видов взаимодействия, которые происходят внутри организма нарождающихся новых форм жизни[19]. Из взаимной восприимчивости и коммуникации между организмами рождается восприимчивость и коммуникация в пределах одного организма. Средства, служившие клетке для восприятия внешней среды, становятся средством узнавать, что происходит с другими клетками того же организма и что они «говорят». Окружающая «среда» клетки состоит главным образом из других клеток, и жизнеспособность нового, выросшего в размерах организма будет зависеть от координации между его частями.
Жизнь в коллективе
Все животные многоклеточны; мы состоим из множества слаженно действующих клеток[20]. Эволюция животных началась, когда некоторые клетки подавили свою индивидуальность, став частями крупных совместных предприятий. Переход к многоклеточным формам жизни происходил неоднократно: один раз он привел к животным, один раз — к зеленым растениям, в других случаях — к грибам, различным водорослям и более скромным организмам. Вероятнее всего, возникновение животных выглядело не как встреча одиноких клеток, подплывших друг к другу. Скорее животные происходят от клетки, при делении которой дочерние клетки не разошлись до конца. Обычно, когда одноклеточный организм делится, дочерние клетки обретают независимость, но не всегда. Представьте себе шарик из клеток, который образуется, если клетка делится и потомство остается вместе, — и процесс повторяется несколько раз. Клетки в этом комке, который плавал в толще воды, могли питаться бактериями. Следующие страницы истории неясны — выдвигаются как минимум два конкурирующих сценария, основанных на разных видах данных[21]. По одному сценарию, которого, по-видимому, придерживается большинство ученых, некоторые из клеточных шариков оставили пелагический (плавучий) образ жизни и переселились на морское дно. Там они стали питаться, фильтруя воду сквозь канальцы в своих телах, — так появились губки.
16
См. Spencer Nyholm and Margaret McFall-Ngai, «The Winnowing: Establishing the Squid-Vibrio Symbiosis»,
17
Дальнейшее обсуждение этой темы см. в моей статье «Mind, Matter, and Metabolism»,
18
См. вдумчивое и подробное описание этих видов отношений в книге: John Tyler Bonner,
19
Дж. Б. С. Холдейн, один из ведущих эволюционистов старшего поколения, заметил в 1954 г., что многие гормоны и нейромедиаторы — вещества, используемые для контроля и координации событий внутри нашего организма, — действуют на примитивные морские организмы, попадая в их среду. Вещества, которые мы используем в качестве внутренних сигналов, простейшие организмы воспринимают как внешние сигналы или подсказки. Холдейн предположил, что нейромедиаторы и гормоны происходят от химических сигналов, которыми обменивались какие-то из наших одноклеточных предков. См.: Haldane, «La Signalisation Animale»,
20
См. классическую работу: John Maynard Smith and Eörs Szathmáry,
21
На момент, когда пишется эта книга, бушуют споры. Хороший пример точки зрения «большинства», о котором я упоминаю в тексте, — статья Клауса Нильсена «Шесть основных ступеней эволюции животных: происходим ли мы от личинок губки?» (Claus Nielsen, «Six Major Steps in Animal Evolution: Are We Derived Sponge Larvae?»