Если бы существовал некий бесплотный дух, странствующий во Вселенной и мыслящий во вселенском масштабе, то наша Земля должна была бы вызвать у него недоумение. Вроде бы планета как планета, довольно заурядная, вертится себе, понемногу остывая. Состоит в основном из добропорядочных твердых веществ, каких и на других планетах пруд пруди. Но! Во–первых, почти все впадины планеты заполнены жидкой водой. Это уже огромная редкость, на большинстве других планет – вода или газ (пар) или твердое вещество (лёд). Жидкая вода – универсальный и очень агрессивный растворитель. Во–вторых, в атмосфере планеты полно чистого кислорода. Это уже вообще ни в какие ворота не лезет. Кислород – тоже штука очень агрессивная, реагирует чуть ли не со всем на свете и на большинстве планет в чистом виде отсутствует, а входит в состав сложных веществ, оксидов. Всё это говорит о том, что на поверхности планеты идут какие–то странные химические реакции.

Основу любого живого организма составляют четыре группы веществ: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и жиры, точнее – липиды. Первые две группы веществ имеют очень крупные молекулы. И молекулы эти состоят не из простой углеродной цепочки, а из последовательности сложных звеньев. Эти звенья повторяются в цепи в определенном порядке, и вся макромолекула называется полимером, а её звенья – мономерами. Углеводы могут быть полимерами, а могут не быть. Молекулы липидов намного мельче (хотя сравнительно с большинством молекул неживого мира они весьма велики). Цепочкой мономеров липиды не являются, но от этого их роль в организме не становится меньше.

Если рассматривать углеводы только с точки зрения их состава, то оказывается, что, кроме углерода, в них присутствуют водород и кислород, причем в том же соотношении, что и в воде. Общая формула углеводов – Сх(НгО)у, они как бы состоят «из угля и воды», почему и получили такое название. Углеводы могут образовывать простые цепочки, ветвящиеся цепочки, могут складываться в кольцевые структуры. Роль их в химической кухне организма велика и разнообразна.

Белок – основа любого живого организма. Если убрать из организма воду, то больше половины сухого остатка будет белком. Все белки – полимеры, состоящие из цепочки аминокислот. В состав белка, кроме вездесущих углерода, водорода и кислорода, всегда входит азот, на это указывает приставка «амино». Обнаружив это сочетание в названии любого вещества, можете быть уверены, что в него входит азот в соединении с водородом, так называемая NH₂–rpynna. В состав белка часто входят и другие элементы, в частности – сера. Известно более десятка тысяч различных белков, и все они состоят только из двух десятков аминокислот, соединенных в разной последовательности.

На фоне великого множества разнообразных белков нуклеиновые кислоты выглядят бедными родственниками – их существует всего две разновидности: ДНК (дезоксирибонуклеиновая) и РНК (рибонуклеиновая). Но роль этих двух соединений не уступает роли всех белков, вместе взятых. Нуклеиновыми они названы потому, что первоначально были выделены из клеточного ядра, а ядро по–латыни – нуклеус. В свое время биохимикам пришлось немало поломать голову, прежде чем удалось выяснить, как нуклеиновые кислоты устроены. И выяснилось, что устроены они сравнительно просто.

Липиды – группа соединений, очень разнообразных по своим свойствам и строению. Липиды – это продукт объединения какого–либо из спиртов с так называемыми жирными кислотами. «Настоящий» липид – это фактически спирт, где к каждому атому углерода, кроме всего прочего, «прицеплен» остаток кислоты. Но биохимики включают в это семейство и некоторые другие вещества, которые, по сути, продукт того же союза – спиртов и кислот, по в этом конечном продукте уже не удается различить структуру ни того, ни другого.

Вся совокупность биохимических реакций, которые идут в живом организме, называется обменом веществ, или метаболизмом. В целом это сложнейший комплекс реакций, ветвящихся, снова сливающихся, замыкающихся в циклы. Пока мы живем, вся эта биохимическая машина не останавливается ни на секунду. Для описания метаболизма потребуется весьма увесистый том, а для того чтобы понять, что в этом томе написано, нужно прочитать ещё несколько книг не меньшего объема. Однако суть метаболизма довольно проста. С одной стороны, это непрерывное самовосстановление и самообновление. Вещества, получаемые из внешней среды, разбираются на кусочки, из этих кусочков собираются нужные детали, отходы ремонтных работ – стружки, опилки, обломки старых деталей – из организма выбрасываются (если их нельзя тоже пустить в дело). В ходе всех этих превращений энергия поглощается (на одних этапах) и выделяется (на других). Так что, совсем упрощенно, метаболизм – процесс получения и превращения энергии. Вопрос – откуда организм эту энергию получает и каким способом?

Энергия, образующаяся в процессе дыхания, не используется напрямую. Да это и невозможно, энергия требуется для многих процессов, и, если бы эти процессы использовали каждый непосредственно энергию субстрата, пришлось бы каждому иметь свой окислитель, причем часто специфический, кислород далеко не во все биохимические процессы «вписывается». Причем, поскольку молекулы субстрата достаточно велики, пришлось бы организовать их транспортировку непосредственно к месту применения, что тоже непросто. В общем, система усложнилась бы до невозможности. И поэтому энергия, получаемая в результате дыхания, запасается в своего рода универсальных аккумуляторах. Причём у всех известных нам организмов этот аккумулятор один и тот же. И все процессы, идущие с потреблением энергии, имеют один «универсальный разъем», позволяющий подключаться к этому аккумулятору. Согласитесь, очень удобно.

Среди живых существочень много таких, которые, не напрягаясь, используют готовую органику. Их называют гетеротрофами, и к ним принадлежим и мы с вами, и зайцы, и тигры, и амёбы, и множество других существ. И все они живут за счет организмов, которые научились готовить питательные вещества сами, из простых, повсюду довольно обильных минеральных соединений. Эти умельцы называются нвтотрофами, и к ним относятся все зеленые растения, многие протисты и многие бактерии.

Это один из тех вопросов, который легче падать, чем получить на него ответ. Если собрать все, что биологи понаписали на эту тему, получится очень объемистая библиотека. Поскольку мы заговорили об эволюции, что–то сказать о виде придется и нам, потому что дальше вы будете сталкиваться со словами: новый вид, видообразование, изменение видов, иымирание видов, конкуренция между видами. На первый взгляд вопрос кажется простым. 1>урый медведь – один вид, белый – другой, домовая мышь – третий, нильский крокодил – четвертый. С мышью и крокодилом все ясно. Но, скажем, воробей с коричневой «шапочкой» и маленьким черным галстучком и воробей с серой шапочкой и большим галстуком – разные виды, полевой и домовый воробьи. А трясогузки с серой спинкой и с черной – один вид, белая трясогузка. А взять рыжую и красную полевок. Это разные виды, но, кроме названия, разница между ними настолько мала, что их даже специалисты порой путают.

Хорошо известно, что если, скажем, мух начинают травить дихлофосом, то в конце концов может возникнуть такая разновидность, которая будет этот дихлофос пить вместо сахарного сиропа. Многие старые добрые отравы, некогда прекрасно морившие мух, ныне можно использовать только одним способом – насыпать в мешочек и этим мешочком муху прихлопнуть. Это не шутка. Для борьбы с вредителями приходится разрабатывать всё новые и новые яды, к старым они привыкают, причем «привычка» передается по наследству, а значит, происходят какие–то изменения и ДНК – ведь именно она хранит всю наследственную информацию. Но мы знаем, что при размножении молекула ДНК копируется, копируется очень точно, один к одному. Откуда берутся новые свойства и признаки?

В природе любая достаточно большая группа живых существ, например все тараканы города Костромы, обладает огромным разнообразием свойств. В хромосомах костромских тараканов закодирована масса информации, которая в норме не очень–то заметно и проявляется. Часть признаков может вообще проявляться крайне редко. Признаки постоянно тасуются в результате перемешивания отцовских и материнских хромосом и обмена генами между самими хромосомами. Поэтому среди костромских тараканов можно найти особей с самыми разными сочетаниями признаков и, соответственно, с самыми разными способностями.

Подавляющее большинство мутаций вредны. Метаболизм – сложная система взаимодействий и практически любое случайное изменение не несет ничего хорошего. А мутации – вещь в высшей степени случайная и непредсказуемая. Представьте себе, что вы наугад тычете отверткой во внутренности компьютера. Маловероятно, что таким способом вам удастся его усовершенствовать. Считается, что полезные мутации составляют менее 1 процента всех мутаций.

Теперь, несколько забегая вперед, скажем, что такое эволюция. Вообще, evolutio – латинское слово, означающее развертывание свитка, листание книги, чтение. Само значение слова «эволюция» предполагает, что речь идет о неком постепенном процессе развертывания или развития. Большинство людей, говоря об эволюции, имеют в виду развитие жизни на планете вообще. Взяв в руки учебник биологии, вы узнаете, что жизнь на Земле начиналась с примитивных одноклеточных существ. Эти существа постепенно, от поколения к поколению, на протяжении миллиардов лет изменялись, становились всё более сложными, и в результате от них произошли современные зайцы, георгины, верблюды, ананасы и мы с вами. Это и есть эволюция. В общем, всё правильно. Но профессиональные биологи мыслят несколько более конкретно. Они называют эволюцией любое необратимое изменение наследственной информации, которой владеет вид.

Хотя мы уже не раз произносили слово «приспособленность» и вроде всем ясно, что оно значит, но понятие это настолько важное, что имеет смысл поговорить о нем подробней.

Любой вид живых существ – это поле боя двух противоположных сил. Рекомбинации и мутации изо всех сил стремятся увеличить разнообразие свойств – увеличить изменчивость. Кроме того, популяции, и даже виды в целом, редко бывают ну совсем уж наглухо изолированы друг от друга. В любой почти популяции время от времени, а порой и весьма часто появляются пришельцы из других популяций. Поскольку предки этих пришельцев несколько поколений жили в других условиях, то пришельцы могут принести аллели (или мутации аллелей), которые в этой местности редки или даже совсем отсутствуют. Иногда, особенно между близкими видами и особенно у растений, случаются и межвидовые скрещивания. Такие «незаконные» браки тоже приносят в популяцию новый генетический материал. Эта штука называется потоком генов, и она тоже работает на увеличение изменчивости.

Коль скоро отбор оценивает нас по количеству выживших потомков, то, при прочих равных условиях, чем больше потомков вы произведете на свет, тем больше шансов, что отбор обратит на вас внимание. Существуют на свете организмы, которые производят сотни тысяч и миллионы потомков. Число семян, которые разбрасывает за свою жизнь ель или берёза, трудно подсчитать. Устрицы выбрасывают в воду миллионы яиц, а треска – миллионы икринок. Принято считать, что треска, или устрица, или береза не заботятся о своих потомках. Простите, но как это, не заботятся? Чтобы произвести на свет такое количество икринок, нужно «отдать» им очень много сил и энергии, которую вполне можно было бы использовать для устройства личного благополучия, для собственного роста, накопления жировых запасов, да мало ли для чего ещё. Многие виды лосося, например, в течение долгих лет растут, копят силы, чтобы выложить их один–единственный раз в жизни – подняться в верховья родной реки, устроить гнездо и отметать икру. После этого лосось гибнет, он вложил в потомство столько, что самому ничего не осталось. Такой самоубийственный способ размножения отнюдь не редкость. Кстати, и многие растения цветут и плодоносят раз в жизни.

Культура – это не только умение пользоваться вилкой, сморкаться в носовой платок и рассуждать о музыке. Культурой называется вся совокупность знаний, умений и навыков, накопленных отдельной группой живых существ. Умение вести себя в обществе – тоже элемент культуры, но только один из многих. Культура повышает приспособленность особи, она наследуется, передается из поколения в поколение, но в ДНК склонность пользоваться носовым платком или умение изготавливать каменные топоры не закодированы. Если элементы культуры повышают (или понижают) приспособленность особи, значит, культурные признаки, во–первых, должны подвергаться естественному отбору. Во–вторых, коль скоро культура определяет приспособленность и подвергается естественному отбору, она должна эволюционировать. Но эволюционирует культура не в соответствии с современной теорией эволюции, а так, как представлял себе эволюцию Жан–Батист Ламарк.

Термин «экология» введен в научный обиход Эрнстом Геккелем в 1866 г. Экология – это наука, изучающая взаимоотношения организма со средой его обитания, в том числе взаимоотношения с другими организмами. Экое (или ойкос) по гречески – дом. Однако ойкос – это не только дом или место жительства. Существует ещё одно слово, производное от этого корня, – ойкумена. Для древнего грека ойкумена – это населенный и познанный людьми мир. За пределами ойкумены – земля, населенная чудовищами, титанами, богами, человеку неподвластная. А логос – это не только слово, но и движущая сила, закон. Таким образом, экология это не только наука о доме (о среде обитания), но и закон обитаемого мира.

В самом широком смысле это комплекс организмов, обитающих на определенной территории и связанных совместным преобразованием вещества и энергии, причем в этот комплекс как неотъемлемый компонент входит и сама эта физическая (или, как говорят экологи, абиотическая) среда. Таким образом, экосистема имеет в себе и «живой» и «неживой» компоненты.

Когда произносят слово «земля», в воображении обычно встает не наша планета, а теплый комок темного грунта, пронизанный тонкими корешками. Эта земля, почва, важнейшая часть любой наземной экосистемы. Вообще, почва, она в значительной степени «сама по себе». Её изучает особая наука – почвоведение, она рассматривается как особое природное тело, особая система. Почва состоит из частиц горных пород, воды, живых существ (в основном микроорганизмов) и сложных органических молекул – гумусных веществ. Совокупность минеральных «песчинок» и облепляющих их гумусных веществ называется гумусом. Гумус – совместный продукт жизнедеятельности живых существ и сложных химических реакций, идущих в почве.

При смешивании гумусовых веществ с минеральными компонентами почвы образуется гумус – сложная система органических веществ и минеральных частиц. Именно гумус придает почвам темную окраску. Состав и свойства гумуса зависят от химического состава минеральной части почвы, от температуры, от наличия в почве воды и кислорода, от того, какие организмы–гумификаторы могут жить, и живут, в таких условиях. Зависят свойства гумуса и от того, какие мертвые вещества поступают в почву. Гумификация хвои дает совершенно другой результат, чем гумификация луговых трав или дубовой листвы. Кстати, имейте в виду, что почва – это не только «земля». Подстилка – слой отмерших стеблей и листьев – это тоже часть почвы, её верхний горизонт.

Мы как–то привыкли много говорить о роли зеленых растений в жизни Земли и считать их основой основ. Зеленые растения и органические вещества синтезируют, и обеспечивают атмосферу кислородом, и на климат влияют. Однако растения и деструкторы – единое целое. Без деструкторов растения существовать не могут. В наземных экосистемах рабочее место основной массы деструкторов – почва. Почти все деструкторы невелики, многие вообще видны только в микроскоп и жизнь ведут тихую и малозаметную. Но это не делает их менее важными. Общая масса почвенных грибов и бактерий в среднем по планете – около пяти тонн на гектар. Пять тонн активно работающих живых существ. А кроме грибов и бактерий делом разложения органики занимаются и черви, и клещи, и насекомые. Вся эта тесно связанная между собой компания называется сапротрофами, и о ней стоит сказать несколько слов.

Как мы уже говорили, для существования любой экосистеме нужны три основных блока – продукционный, деструкционный и регуляторный. Не забывайте только, что это принципиальная схема, границы между блоками – это границы между функциями, а не между организмами. Теоретически, конечно, отдельный вид живых существ (точнее, популяции этого вида) может входить только в один блок. Как бы такая ситуация облегчила жизнь ученым! Но в реальности всё намного сложнее и запутаннее.

С точки зрения жителя Мурманска, Вологды или даже Москвы, степи – это благодатный юг. Благодатный–то он благодатный, но вовсе не своим климатом. Степной климат суров.

Окончательная деструкция отходов, их минерализация или гумификация, во всех экосистемах производится микроорганизмами, в первую очередь бактериями и грибами. Однако, чтобы бактерии и грибы сработали быстро и эффективно, отходы желательно измельчить и произвести их первичную обработку. Этой работой занимаются многочисленные мусорщики. Лучше всего, пожалуй, процесс деструкции налажен в сухих южных степях, пустынях и полупустынях.

Переработка навоза и трупов относительно крупных животных требует специальных навыков. Конечно, мимо дохлой мыши, или кролика, или кучи свежего навоза не проходят ни муравьи, ни чернотелки. На свежем навозе или трупе можно встретить даже таких убежденных вегетарианцев, как саранчовые или бабочки, с удовольствием сосущих навозную жижу или сукровицу. Но это всё дилетанты, которые не способны уничтожить весь труп или всю кучу навоза и уж во всяком случае не способны сделать это быстро и качественно. Переработкой такого рода отходов положено заниматься специалистам. Утилизаторы навоза называются копрофагами (не путать с карпофагами, это поедатели семян), а утилизаторы трупов – некрофагами или попросту падальщиками. Для всей этой публики характерно одно общее свойство – они весьма подвижны, умеют обнаруживать пищу на очень большом расстоянии и способны эти расстояния быстро преодолевать. Это и понятно. Невозможно заранее предсказать, где сдохнет очередной бизон, верблюд или крыса. Свежий навоз тоже появляется не по расписанию, и к нему тоже надо поспешать поскорее, чтобы не остаться с носом. Поэтому большинство копрофагов и некрофагов – крылатые существа.

Сельские хозяева и лесоводы очень долго подходили ко всем животным с прямотой, доходившей до наивности. Если на растении сидит насекомое и грызет лист – это насекомое вредное. К сожалению, несмотря на отчаянные усилия многих поколений экологов, большинство практических работников не утеряли своей первородной наивности до сих пор. Давайте посмотрим на вредителей внимательней.

Ладно, бог с ними, с молодняками, там все ясно. Но что делают фитофаги в старых, вековых лесах? Прежде чем взяться за этот вопрос вплотную, обратим внимание на то, как устроены настоящие старые леса. Это леса разновозрастные: в них соседствуют участки, занятые старыми деревьями, молодыми, поляны с совсем юным подростом, где старые деревья уже умерли, а молодые ещё не выросли. Такие леса существуют неопределённо долго, пока не изменится климат, равнина не сменится горами или пока не придет человек с мотопилой и трелевочным трактором.

Вообще, хотя вспышки численности лесных насекомых описывали и изучали многие поколения исследователей, но в этом вопросе далеко не все ясно. Лес живет долго и растет медленно. Чтобы понять, как вредители влияют на его жизнь, нужно знать не только то, что происходит во время вспышки и сразу после нее. Нужно знать, что происходило на протяжении многих лет до и что будет через много лет после. Таких исследований почти не проводилось. Но когда делались попытки рассматривать не просто вспышку вредителей и их влияние на выполнение плана по заготовкам товарной древесины, а воздействие этих вредителей на лес как цельный организм, выяснялись страшно интересные вещи.

Лесная экосистема, казалось бы, довольно уязвима для разнообразных напастей. А напасти случаются всякие и помимо человека. То буря повалит деревья, то пройдет по лесу зажженный молнией пожар. Однако леса существуют, несмотря на все время от времени случающиеся неприятности. А существуют они благодаря особым ремонтным бригадам, которые восстанавливают нарушения за довольно короткий с точки зрения леса срок – всего за сотню–другую лет. Этот процесс восстановления называется демутационной сукцессией. В ходе этой сукцессии ценотическая среда восстанавливается в несколько этапов.

Хотя в слово биосфера и входит частица «био», однако это понятие, строго говоря, не имеет отношения к биологии. Изначально термин «биосфера» – из области геологии, точнее геохимии. Деление внешнего слоя Земли на сферы – атмосфера, гидросфера, литосфера – используется геологами с незапамятных времен и отражает своеобразие состава и химических процессов в этих средах. То же самое относится и к биосфере. Биосфера – это та часть верхних слоев планеты, в которых присутствуют активные живые организмы, за счет которых это «геохимическое пространство» имеет совершенно особый состав и особый ход преобразования геологических пород.

Экология, экологические проблемы, экологическая катастрофа, деградация биосферы. Эти слова слышал или читал каждый из нас. Действительно, то, что творит на планете человек, совершенно выходит за рамки нормальных биологических процессов и по своим последствиям вполне сопоставимо с падением гигантского метеорита, или нашествием полчищ киберов из системы Альдебарана, или другими бедствиями, которые так любят выдумывать писатели–фантасты. Не будем распространяться о выбросах в атмосферу углекислого газа, озоновых дырах, радиоактивном загрязнении и разлитой в морях нефти. Окинем беглым взглядом хотя бы основные наземные экосистемы и изменения, которые они претерпели за последние две сотни лет.

Что, человечество катится в экологическую пропасть? Очень похоже на то. Однако так ли нова проблема? Что, в старину человек действительно жил в экологическом «золотом веке», как нам сейчас кажется?

За три с половиной миллиарда лет эволюция произвела на свет неисчислимое множество разнообразных живых существ. Окинуть их единым взглядом просто невозможно. И чтобы не запутаться в полчищах мышей, лягушек, амеб, сосен, стафилококков и динозавров, их требуется разложить по полочкам. Вообще, классификация – основа любой науки, и классификация живых существ – основа биологии. Занимается классификацией организмов одна из самых старых и почтенных биологических дисциплин – систематика. Классифицировать объекты можно по самым разным признакам, например по размеру. Или по окраске. Кстати сказать, даже такая классификация лучше, чем никакой. Но систематика недаром так называется – она строит систему. Это значит, что во внимание принимаются в первую очередь родственные связи организмов. На одну полочку укладываются живые существа, сходные па происхождению, а следовательно – сходные по строению. Такая система называется филогенетической, от слова филогенез: фила – по–гречески – племя, и генезис – происхождение. Вообще же, строение и происхождение не совсем одно и то же. Строение может быть в чем–то сходным в результате обитания в сходных условиях. Киты похожи на рыб, а летучие мыши на птиц. Однако киты и летучие мыши довольно близкие родственники, а летучие мыши и птицы – весьма дальние. Так что раскладывание живых существ по полочкам отнюдь не простое занятие. Нужно учитывать не внешнее сходство и не функцию органа, а его внутреннее строение, его принципиальную конструкцию. Довольно часто принцип устройства можно понять, только рассмотрев в деталях развитие органа в ходе эмбриогенеза – развития зародыша. При таком подходе становится ясным, что в основе китового плавника, крыла летучей мыши и собачьей лапы лежит одна схема, а в основе птичьего крыла – несколько другая. И обе схемы не имеют ничего общего с крылом мухи или бабочки. Однако и этого иногда оказывается мало. В некоторых случаях установить степень родства позволяет только сравнение строения молекул – белка, ДНК или РНК. В некоторых случаях пролить свет на происхождение какой–либо группы организмов позволяет их распространение на планете. Так что хороший систематик должен быть не только хорошим анатомом и представлять себе строение той группы живых существ, которую он систематизирует. Он должен ещё быть в курсе исследований эмбриологов, биогеографов, генетиков, биохимиков и даже экологов, поскольку правильно оценить некоторые особенности строения или распространения животных и растений можно, только зная их образ жизни.

Некогда все произведения природы натуралисты делили на три царства – царство минералов, царство растений и царство животных. Надо сказать, что даже при таком простом разделении в классификации царила изрядная путаница. Скажем, примитивных животных, таких как губки или актинии, одно время относили к растительному царству. Но где–то к концу XVIII столетия границу между растениями и животными удалось провести довольно четко. Однако не надолго. В дело вмешались микробиологи, точнее те, кто назывался тогда микроскопистами, и дело опять запуталось. Мало того что микроскоп позволил обнаружить массу мельчайших существ, не видимых простым глазом, так ещё их изучение показало, что разделить их на растения и животных зачастую просто невозможно. Во второй половине XIX века Эрнст Геккель попробовал решить проблему, введя третье царство – царство протист. К протистам стали относить все одноклеточные создания.

Строго говоря, вирус не более живой, чем какой–нибудь антибиотик или органический яд, которые вмешиваются в биохимические реакции наших клеток и заставляют их выделывать нечто непотребное. Вирусы могут даже кристаллизоваться, что живому организму совершенно не свойственно. Разница лишь в том, что токсины, блокируя одни реакции и вызывая другие, ведут себя в живой клетке как слон в посудной лавке, а вирус заставляет эту клетку производить собственные копии. Причем если одни вирусы в конце концов разрушают клетку или заставляют её выделять вредные вещества, то множество других ведет себя в клетке довольно прилично. Состоят вирусы из молекулы ДНК или РНК и белковой оболочки, которая может включать несколько десятков белковых молекул, а может – и несколько тысяч. У некоторых, особо изощренных, в состав оболочки могут входить липиды. Клетка, в которую проникают вирусы, забывает о своих обязанностях и начинает синтезировать совсем другие белки и нуклеиновые кислоты, штампуя новые вирусы. В результате вирусы вызывают самые разнообразные заболевания, от насморка до бешенства, СПИДа и некоторых форм рака. Но, между прочим, даже от вирусов есть польза. Поскольку они умеют профессионально встраиваться в геном посторонних организмов, их используют для «пересадки генов» в генной инженерии.

А теперь вернемся к прокариотам. Хотя эубактерии и архебактерии, как выяснилось#! две большие разницы, но по строению клетки, размножению и образу жизни многие из них необыкновенно похожи. Точнее – представители обоих доменов проявляют одинаковое разнообразие. Недаром, чтобы понять, что это очень разные формы жизни, пришлось углубляться в молекулярное строение и особенности обмена этих существ. Поэтому для начала мы расскажем об общих чертах прокариот. Размер большинства этих существ – около одного микрона. То есть на миллиметровом делении линейки можно уложить около тысячи прокариот. Прокариота – клетка, но клетка примитивная, гораздо более примитивная, чем любая клетка нашего с вами организма. Как и у всякой клетки, у прокариоты имеется плазматическая мембрана – это такая хитрая пленка, которая не дает содержимому клетки растекаться, обеспечивает поступление в клетку одних веществ и удаление других, и кроме всего прочего служит местом протекания множества биохимических реакций. Плазматическая мембрана – вещь недостаточно прочная, и большинство прокариот одето поверх мембраны клеточной оболочкой. Оболочка также имеет сложный состав, и, как и мембрана, это не просто пузырь, предохраняющий клетку от различного рода неприятностей, подобно скорлупе созревшего ореха. Клеточная оболочка, скорее, похожа по своему назначению на кожу позвоночного. Она участвует в газообмене, в поглощении и выделении различных веществ; в клеточных оболочках часто идут процессы «пищеварения» бактериальной клетки – поглощение и ферментативная обработка питательных веществ. Поверх оболочки многие бактерии имеют ещё слизистую капсулу. Некоторые бактерии способны в неблагоприятных условиях отращивать особо толстую оболочку и «впадать в спячку». Такие «спящие» бактерии называются цистами. Другие создают внутри себя толстостенную капсулу, содержащую в «сжатом» виде копию материнской клетки. Это образование называется эндоспорой. В случае всякого рода неприятностей носители эндоспор гибнут, но сами споры могут сохранять жизнеспособность в самых невообразимых условиях десятки, сотни и даже тысячи лет, выжидая, пока судьба повернется к ним лицом.

Первое царство домена эукариот – это царство протист. Некогда в царство протист согнали всех одноклеточных, включая прокариот. Потом прокариот отделили и стали ломать голову, что делать с теми существами, которые в царстве остались. Беда заключалась в том, что провести пусть не совсем четкую, но хоть какую–то мало–мальски определенную границу между протистами и другими царствами домена эвкарий не удавалось. Это только кажется, что всё так просто – протисты одноклеточные, а все прочие многоклеточные. На самом деле между теми и другими существует масса переходных форм, от простых колоний, состоящих из пары десятков совершенно одинаковых клеток, до весьма сложных образований, включающих сотни и тысячи клеток, выполняющих разную работу. Как вы помните, многоклеточные формирования имеются даже у прокариот.

Протисты – эукариоты, и у них есть все, что положено нормальной эукариотной клетке. Однако типовой проект часто дополняется различными конструкциями, которые позволяют одноклеточной протисте существовать в этом непростом мире. Прежде всего, большинство протист одето, помимо цитоплазматической мембраны, клеточной оболочкой. 1)та оболочка, как и клеточная оболочка прокариот, прежде всего защищает клетку от повреждений. Но её роль этим не ограничивается. Клеточная оболочка активно участвует н поглощении, транспорте и выделении веществ, то есть это не мертвая броня, как раковина у моллюсков, а вполне жизнедеятельный орган, подобный коже животных.

Амеба, известная каждому из школьного учебника зоологии, относится к отделу саркодовых, классу корненожек. Саркодовые – один из отделов протист, ранее безраздельно принадлежавших царству животных. Амебы – убежденные одноклеточные одиночки. Найти их можно практически повсюду, где есть вода и пригодные в пищу частицы. В общем, неважно какие. Бактерии, мелкие собратья протисты, частички мертвой органики – все идет в дело, корненожки не привередливы. Они живут в почве, на дне морей и озер, ползают по водным растениям, некоторые с комфортом устроились в кишечнике позвоночных. О внутреннем строении амеб рассказывать, наверное, не стоит – оно достаточно подробно описано в учебнике. В общем, это типичная эукариотическая гетеротрофная клетка, окруженная мембраной и не имеющая плотной клеточной стенки. Поскольку амеба существо, по сути, жидкое, то и передвигается она путем «перетекания». В направлении движения вытягивается отросток – псевдоподия. Содержимое клетки переливается в отросток, и амеба смещается вперед на длину псевдоподии. Псевдоподии используются и для захвата пищевых частиц. Размножение наблюдалось только бесполое – путем простого митотического деления. Ближайшие родственники амеб – раковинные амебы. Это жители пресных вод, которые отличаются от своих «голых» родственников главным образом наличием панциря. Этот панцирь, или раковина, имеет вид кувшинчика, из отверстия которого высовываются псевдоподии. Состоит раковина из хитина, часто в состав панциря включаются частицы песка.

Многие протисты обладают во взрослом состоянии жгутиками и способны активно передвигаться. Всех таких протист некогда объединяли в одну группу – жгутиковые, они же флагелляты, они же мастигофоры. Но постепенно, по мере того как становились известны подробности строения и метаболизма этих созданий, группа разваливалась на части. Оказалось, что многие жгутиковые вообще, по–видимому, не состоят друг с другом в близком

Ещё две группы протист, ранее относившихся к царству животных, – споровики и книдоспоридии – ведут исключительно паразитический образ жизни. Мы расскажем здесь только о некоторых споровиках. К споровикам относятся завоевавшие мрачную славу возбудители малярии и менее известные широкой публике грегарины, саркоспоридии и кокцидии. Грегарины – паразиты кишечника беспозвоночных. С позвоночными они дела иметь не желают, вреда человечеству не приносят и потому эти странные существа известны только узкому кругу зоологов. Нормальный человек, встретив грегарину (а некоторые из них достигают полутора сантиметров в длину), никогда не подумает, что перед ним одноклеточное. Больше всего грегарины напоминают червей – и тело у многих длинное, да ещё вдобавок и членистое, и ползать они умеют, извиваясь, и передний отдел вооружен крючочками, которыми грегарина цепляется за стенки кишечника. Тем не менее грегарина – вполне добропорядочная одноклеточная протиста. Крючки и нити, которыми она прикрепляется к стенкам кишечника, образованы внешним уплотненным слоем эктоплазмы. Этот слой – кутикула – одевает и все тело грегарины. Передняя часть тела (язык не поворачивается назвать его клеткой) несет органы прикрепления, называется эпимеритом и отделена перетяжкой от всей остальной грегарины. Несколько назад имеется ещё одна перетяжка, отделяющая второй членик – протомерит. Задний, самый большой членик, называется дейтомеритом и несет нормальное эукариотическое ядро. В студенистой эктоплазме, лежащей под кутикулой, у многих грегарин расположены кольцевые и продольные волокна, за счет сокращения которых грегарина и ползает. Но некоторые из них передвигаются не за счет изгибов тела, а реактивным способом, выделяя слизь на заднем конце тела. Дыхание у грегарин анаэробное, извлечение энергии ограничивается в основном гликолизом. Процесс этот, как вы помните, малоэффективный, и пищи грегаринам требуется много.

Инфузории устроены сложнее всех других одноклеточных организмов. По–видимому, это максимальная сложность организации, доступная клетке. Рассказывать о строении инфузорий, пожалуй, не имеет особого смысла. Во–первых, оно довольно подробно описано в любом школьном учебнике. А во–вторых, несмотря на сложность и изощренность строения, никаких принципиально новых органелл в клетках инфузорий нет и, в общем, это вполне обычные эукариотические клетки. И даже наличие нескольких ядер в клетке инфузории не составляет чего–то особо уникального – по нескольку ядер и часто с различными функциями имеют и некоторые другие протисты, причем в одном отделе, скажем, корненожек или зоомасигофор, могут быть как одноядерные, так и многоядерные виды. А вот обмен генетической информацией у инфузорий довольно необычен, и о нем стоит сказать несколько слов.

Хризофиты – отдел одноклеточных протист, носящих название водорослей. Это преимущественно фотосинтетики, обладающие хлоропластами коричневого или золотистого цвета. Этот цвет им придает особый золотистый пигиент, маскирующий зеленый цвет хлорофилла, которого у хризофитов тоже хватает. Две самые крупные группы хризофитов – это золотистые и диатомовые водоросли. Хлоропласты золотистых водорослей похожи на хлоропласты их многоклеточных товарищей по царству протист – водорослей бурых. Очень может быть, что эти две группы связаны тесным родством. Среди золотистых водорослей есть виды, лишенные жесткой клеточной стенки и напоминающие амеб. Собственно, от последних, на первый взгляд, они отличаются только наличием в цитоплазме хлоропластов. Большинство, однако, обладает жгутиками и до недавнего времени относилось к сбродному отделу мастигофор. Очень многие золотистые водоросли имеют панцирь или скелет из кремнезема. Способность к фотосинтезу отнюдь не всегда гарантирует мирный характер золотистых. Многие активно хищничают, заглатывая бактерий и своих более мелких собратьев. Размножение у большинства видов бесполое, путем деления. Золотистые водоросли многочисленны как в пресных, так и в соленых водах от полярных широт до тропиков. Они составляют существенную часть фитопланктона и, таким образом, входят в число кормильцев многих водных животных.

Речь в этой главе пойдет о многоклеточных водорослях, красных и бурых, ранее принадлежавших к царству растений. Эти. два отдела протист, как недавно выяснилось, вообще не родственники друг другу (равно как и водорослям зеленым). Они основательно отличаются по строению, по особенностям митоза, по некоторым другим признакам. Каждый из этих отделов имеет своих собственных предков – каких–то гетеротрофных эукариот, вступивших около миллиарда лет назад в симбиоз с фотосинтезирующими бактериями. Причем с разными бактериями. Насколько можно судить по составу хлорофилла и некоторым особенностям фотосинтеза, у красных водорослей предками хлоропластов были, вероятно, какие–то древние цианобактерии, а у водорослей бурых – бактерии, напоминающие некоторых современных пурпурных архебактерий.

Зеленые водоросли – самая разнообразная и многочисленная группа водорослей, но, в отличие от своих красных и бурых тезок, это в первую очередь обитатели пресных вод. Впрочем, несколько групп зеленых водорослей обитают в морях, а, кроме того, среди них довольно много созданий сухопутных, которые живут в снегу, в почве, на поверхности камней и на стволах деревьев.

Два отдела протист – оомицеты и хитридиомицеты – до противного похожи на грибы, они очень долго считались полноправными подданными грибного царства, и выдворить оттуда эту публику удалось только после углубленного исследования её подноготной. Как и у полноправных грибов, тело этих многоклеточных протист представляет собой мицелий – пучок ветвящихся нитей, гиф. Правда, когда речь идет о грибах или грибоподобных протистах, язык на слове «многоклеточность», право, спотыкается. Дело в том, что гифы – это часто просто «трубочки», наполненные цитоплазмой и содержащие множество ядер, не разделенные никакими перегородками. Такие гифы называются ценоцитными. И даже тогда, когда перегородки есть, то есть гифа поделена на «отсеки», в этих перегородках (септах) имеются отверстия, и цитоплазма свободно гуляет туда и сюда по всему мицелию.

Миксомицеты – странные существа, к которым, строго говоря, неприменимы понятия «одноклеточные» или «многоклеточные». Это текучая масса протоплазмы, одетая лишь плазматической мембраной и тонкой слизистой оболочкой. В протоплазме содержится множество диплоидных ядер, ничем друг от друга не отделенных. Называется эта штука плазмодием. Плазмодий движется, подобно большой амебе, попутно захватывая и переваривая бактерий, одноклеточных протист, частички разлагающейся органики. Ядра делятся путем митоза, плазмодий растет и может достигать массы хорошо откормленной мыши – порядка 30 граммов. Поскольку вся эта масса растекается по поверхности тонкой пленкой, то плазмодий может занимать около квадратного метра поверхности. И при необходимости это внушительное существо, не теряя единства, способно просочиться через тонкую ткань или промокашку. Плодовые тела миксомицетов, кстати, тоже совсем не микроскопические образования. Эти плотные пузырьки, слегка напоминающие грибы дождевики, вы наверняка встречали не раз.

Первые грибы, появившиеся некогда на планете, были, вероятно, одноклеточными организмами, а их предками были какие–то одноклеточные эукариоты, то есть протисты. Других предков у них просто не может быть. Однако ни одна из известных групп протист претендовать на роль предков грибов не может. У грибов масса цитологических и генетических особенностей, которые никак не выводятся из существующих ныне протист, растений или животных.

Когда говорят слово «гриб», наше воображение рисует нам боровик, сыроежку или мухомор – короче, шляпку на ножке. На самом деле шляпка, с ножкой или без, это плодовое тело некоторых грибов, нечто вроде яблока на яблоне. Шляпка и ножка состоят из спрессованных перепутанных нитей – гиф. Эти гифы – тонкие ветвящиеся нити, пронизывающие почву, и есть тело гриба, мицелий. Так что более всего гриб похож на комок паутины. Гифы – это, по сути, цепочки клеток, но перегородки между клетками могут отсутствовать, а если они есть, то обязательно «дырявые».

Среди грибов масса очень для нас с вами полезных созданий. Ну, начнем с того, что среди них много съедобных. Ничуть не меньше таких, которые не употребляются в пищу непосредственно, но используются для её приготовления. Дрожжами, благодаря которым мы едим хлеб, пьем вино и кефир, дело не ограничивается. Для населения многих районов Дальнего Востока один из основных продуктов – соя. Из нее изготовляют массу блюд, от всем известного соевого соуса, до «соевого теста» и «соевого творога». Многие из этих блюд (в частности, соус) получаются из продукта, поросшего плесенью – грибами рода аспергилл, мукор и ризопус. Сыры рокфор и камамбер получаются при поселении на сыре определенных плесеней из рода пенициллиум. Но область гастрономии – отнюдь не главная область, в которой человек использует грибы.

Грибы проявляют прямо–таки страсть к сожительству с представителями других царств. Кроме микоризы, о которой мы уже говорили, есть ещё один плод этой страсти – лишайники. Лишайник – это плотное переплетение гиф аскомицета, в котором заключены клетки цианобактерий или одноклеточных зеленых водорослей. Кончики гиф проникают в клетки сожителя, который обеспечивает их продуктами фотосинтеза. Что касается водоросли, то она, похоже, ничего полезного для себя из гриба не извлекает. Обычно лишайники приводятся как пример симбиоза – взаимовыгодного союза двух организмов. На самом деле, это скорее не симбиоз, а паразитирование гриба на водоросли. Водоросли, входящие в состав лишайников, встречаются в природе и сами по себе, причем растут и размножаются на свободе они гораздо лучше. А вот те виды грибов, которые образуют лишайники (а таких видов около тридцати тысяч, столько же, сколько и свободных аскомицетов), сами по себе расти не могут и в «чистом виде» не встречаются. Некоторые лишайники размножаются так называемыми соредиями – это маленькие комочки гиф, опутывающие клетку водоросли, которые отпочковываются от тела лишайника.

Их ещё недавно, когда к царству растений относились и водоросли, называли высшими растениями. Ныне водоросли ушли в царство протист, и теперь титул «высшие» потерял смысл. Других в растительном царстве просто нет. Растения в целом – сухопутные существа. Обратно в воду вернулись немногие. То, что мы называем водными растениями, это в большинстве своем вполне сухопутные создания, просто стоящие «по колено», «по пояс» или «по горло» в воде. Некоторые водные растения, их гораздо меньше, не стоят, а плавают, что дела не меняет. Но практически все они черпают углекислый газ и кислород из воздуха, а прочие минеральные вещества – из грунта, со дна водоема, а не из воды, в отличие от водорослей. И даже те очень немногие, которые полностью погружены под воду, вроде элодеи, органы размножения обычно выносят на поверхность. Среди «высших» растений по–настоящему водных на свете – раз–два и обчелся. Собственно, все главные признаки и свойства растений – это приспособления, приобретенные их предками водорослями при выходе на сушу.

Жизнь водоросли, надо сказать, довольно проста, избыток проблем водоросль не обременяет. Особые органы питания не нужны, питательная среда – вода с растворенными в ней разнообразными веществами – окружает водоросль со всех сторон, и она «впитывает» необходимое, так сказать, всем телом. Вода её, кроме того, и поддерживает. В подводной «невесомости» водоросли не нужны жесткие структуры, поддерживающие тело. Хотя у некоторых, в основном крупных, водорослей и в воде возникают трудности. У многометровой ламинарии, например, верхняя часть освещена лучше, чем прикрепленная ко дну, и появляется необходимость транспортировки продуктов фотосинтеза из одной части слоевища в другую. При жизни на суше все эти проблемы встают в полный рост.

Мы уже не раз повторяли, что ткань – это группа специализированных клеток, выполняющих в организме определенную функцию. Причем имеются в виду клетки соматические, «телесные». Появление в организме особых клеток, ответственных за размножение, – тоже специализация, но такие клетки тканью не считаются. Ткани появляются на определенном этапе развития органического мира, при этом уровень специализации клеток увеличивается, вообще говоря, постепенно. Четкую границу между тканью и «нетканью» провести невозможно. Соответственно, размыта и граница между протистами и «высшими» царствами многоклеточных. И ничего с этим не поделаешь, такая биология наука. Точнее, с таким объектом биология имеет дело.

Ткань – это система из специализированных клеток, выполняющая определенную работу. Орган – часть тела, выполняющая определенную работу и состоящая из взаимодействующих тканей. То есть орган – это система из тканей. Поэтому даже если тело разделяется на разные рабочие части, но настоящие ткани у организма не сформированы, то и эти части органами называть не принято. Например, ножку с отростками на конце, которая удерживает на дне слоевище бурой водоросли, ботаники обычно называют не органом прикрепления, а прикрепительной структурой.

Вода – штука, любому организму совершенно необходимая. Живая клетка состоит более чем наполовину из воды, все биохимические реакции, как, впрочем, и большинство химических реакций вообще, не идут «посуху», взаимодействия молекул происходят в водном растворе. Кроме того, вода сама участвует во многих реакциях напрямую, в частности, при фотосинтезе водород, входящий в состав синтезируемой глюкозы, растение отбирает у воды. У растений и животных вода вдобавок ко всему – главное транспортное средство. Различные вещества переносятся от одной части тела к другой при помощи воды. В одной части тела вещество поступает в раствор, в другой – извлекается из раствора соответствующими тканями. В ходе жизнедеятельности значительная часть воды теряется, причем большая часть потерь – это элементарное испарение в ходе газообмена. Ни один организм не способен полностью изолировать свои ткани от атмосферного воздуха. То есть в принципе это возможно, но как тогда получать кислород и углекислый газ? Волей–неволей организм вынужден разрешить части своих тканей контактировать напрямую с воздухом. Мало того, контактирующая поверхность должна быть влажной, ведь газы должны поступить в раствор, иначе как их использовать. А коль скоро состоящие на 80–90 процентов из воды клетки контактируют с воздухом – испарение неизбежно. Животные, кстати, и отработанные продукты выводят из организма с водой, это тоже очень существенные потери. Так что воды организму нужно много.

Около четырехсот сорока миллионов лет назад, в начале силурийского периода, поверхность материков была пустыней, грунт в которой местами покрывала тонкая пленка цианобактерий и одноклеточных водорослей. Но низменные берега водоемов, вероятно, уже зарастали ковром из созданий, более всего напоминавших ветвящиеся зеленые макароны, со светлыми вздутиями на кончиках приподнятых ветвей. Вероятней всего, именно так выглядели первые зеленые растения или, скорее, существа, стоящие на пол пути от водорослей к растениям. Эти «макароны» дали начало двум ветвям растительного царства – моховидным растениям (они же бриофиты) и растениям сосудистым. Не исключено, правда, что бриофиты и сосудистые произошли от разных групп зеленых водорослей, но большинство ботаников склоняется к мысли, что у них был один предок.

Спора мха, попав в подходящие условия, начинает делиться и возникает организм, удивительно похожий на нитчатую водоросль, – протонема. На нитях протонемы через некоторое время появляется «шишка» из группы клеток. Это своего рода почка, из которой разовьется то самое растение, которое мы привыкли называть мхом. И спора, и протонема, и мох обладают одинарным набором хромосом – гаплоидны. На верхушках побега мха образуются половые органы – архегонии (женские) и антеридии (мужские). Это крошечные «кувшинчики», которые можно разглядеть только при помощи приличного увеличительного стекла. В архегонии формируется одна крупная яйцеклетка, в антеридии – множество мелких клеток со жгутиками – спермии. Эти половые клетки и есть те самые гаметы, от которых произошло название поколения – гаметофит.

Зеленые «макароны», упомянутые в главе «Сосудистые и не очень», принадлежат к весьма интересной группе растений, процветавшей в силуре и начале девона. Ботаники–анатомы делят эти древнейшие растения на несколько отделов и считают всю эту компанию сосудистыми растениями. Палеоботаники обычно относят их к одному отделу с замысловатым названием проптеридофиты и предполагают, что это и есть та предковая группа, которая дала начало сосудистым и моховидным.

Все три отдела, перечисленные в названии главы, относятся к споровым растениям. Плауны, или, правильней, плауновидные, – в наше время мелкие, невзрачные травы, живущие в основном во влажных местах. Хотя обыкновенный плаун – баранец – весьма обычное у нас лесное растение, но многие даже не знают его в лицо, считая каким–то мхом. Однако так было не всегда. В конце девонского периода и до конца каменноугольного, более ста миллионов лет, плауновидные были ведущей группой растений. Среди них были деревья, лепидодендроны, высотой до сорока метров, и именно они были главной лесной породой тех времен. Были среди древних плауновидных и травы, и кустарники.

Как и почему возникла разноспоровость – тайна, покрытая глубочайшим мраком. Мало того что спермию необходим слой воды, чтобы добраться до архегония, так ему ещё приходится искать другой, неизвестно где находящийся женский гаметофит. Правда, архегонии выделяют особые вещества, и спермии ориентируются «по запаху». Но задачу это упрощает ненамного. Можно предположить, что в случае разноспоровости чаще будет происходит перекрестное оплодотворение, то есть зигота будет потомством двух разных особей. Перекрестное оплодотворение – штука, несомненно, выгодная: она способствует распространению полезных свойств и увеличивает изменчивость. Следовательно, гораздо шире возможность приспосабливаться к враждебному и непостоянному миру. Но двуполость гаметофита перекрестному оплодотворению никак не препятствует. Во всяком случае, не заметно, чтобы равноспоровые папоротники чувствовали себя хуже селягинелл или своих разноспоровых собратьев. Однако чем–то разноспоровость очень удобна, или была удобна в древности. Среди споровых растений каменноугольного периода разноспоровсть была распространена очень широко.

Образование семени – непростая штука, и занимает довольно много времени. Наверное, стоит й двух словах рассказать, как происходит размножение, скажем, у всем известной сосны. Орган размножения сосны – стробил, он же шишка, – представляет собой укороченный побег. На мужской шишке, напоминающей по виду, скорее, сережку ивы, побег усажен видоизмененными листочками – микроспорофиллами. Каждый из них несет на основании два микроспорангия, в которых образуется множество микроспор. Расположение спорангия на видоизмененном листе – память о происхождении от прогимноспермов. И сами прогимноспермы, и их потомки (папоротники, семенные папоротники, семенные растения) несут спорангии на обычных или измененных листьях. Тогда как у плаунов и хвощей собрание спорангиев образуется прямо на побеге. Прикрывающие спорангии чешуйки (спорофиллы), когда они есть, ничего общего с листом не имеют. Но вернемся к сосне.

Голосеменные растения появились около трехсот пятидесяти миллионов лет назад, в конце девонского периода. И только через двести с хвостиком миллионов лет, в начале мелового периода, растения сделали следующий рывок вперед – появились покрытосеменные. Этот эволюционный прорыв тесно связан с эволюцией насекомых. Насекомые с удовольствием посещали органы размножения растений уже в карбоне. Они высасывали семязачатки, ели споры и, попутно, переносили микроспоры с одного растения на другое просто потому, что некоторое количество микроспор неизбежно прилипало к их телу. Большинство растений боролось с этими нахлебниками изо всех сил, главным образом отращивая различные защитные приспособления. Однако некоторые группы голосеменных сумели оценить ту пользу, которую приносили насекомые, перенося микроспоры с одного стробила на другой и от одного растения к другому. Поскольку насекомое вынуждено, хочет оно того или нет, питаться и тем самым перебираться с одного стробила на другой, оно переносит микроспоры гораздо надежней, чем вода или ветер. Некоторые голосеменные «приручили» насекомых, постаравшись максимально использовать преимущества такого способа переноса микроспор и свести к минимуму вред.

В основе жизненной стратегии покрытосеменных лежит три принципа: максимальная защита семян, максимальное обеспечение новорожденных запасами пищи, максимальное использование животных для размножения и расселения. Все это обеспечивается уникальным органом размножения покрытосеменных – цветком, и потому этот отдел растительного царства называют ещё цветковыми растениями.

Покрытосеменные возникли в союзе с насекомыми. Этот союз дал им преимущества, которые позволили покрытосеменным расселиться по всему свету и занять господствующее положение в растительном царстве. В отделе покрытосеменных около четверти миллиона видов – в несколько раз больше, чем всех остальных растений, вместе взятых. Хотя среди покрытосеменных полно ренегатов, вернувшихся к опылению ветром, но подавляющее большинство опыляется насекомыми. Услугами ветра пользуются, главным образом, те растения, которые растут густыми скоплениями и при этом составляют верхний ярус – злаки в степях, многие деревья, образующие «крышу» лесного полога. В таких условиях действительно имеет смысл пожадничать и положиться на ветер, который делает все бесплатно. Но большинство покрытосеменных продолжает безропотно подкармливать своих опылителей. В самом деле, насекомое разыщет своего кормильца, даже если он вырос вдали от своих родителей, в зарослях других растений или вообще в глубоком ущелье, куда никакой ветер не занесет пыльцу родичей из соседнего ущелья.

Животные – очень древняя группа, они не моложе грибов и, во всяком случае, намного старше растений. Первые следы жизнедеятельности животных обнаружены в отложениях периода, который геологи называют рифеем, и имеют возраст более миллиарда лет. Это следы ползания, отпечатавшиеся в иле, и окаменевшие экскременты – копролиты. Древние животные рифея, вероятно, имели червеобразную форму тела и питались илом, как многие современные черви. А в породах следующего периода, венда, имеющих возраст около шестисот пятидесяти миллионов лет, уже содержатся остатки богатой и разнообразной фауны примитивных беспозвоночных.

Всякое животное является, в конце концов, двигающимся пищеварительным мешком. Существует две основные теории, объясняющие происхождение такой невиданной в других царствах конструкции. Одна, основоположником которой был Эрнст Геккель, считает, что предком животных была сплющенная пустотелая колония клеток. Одна половина полого шарика впячивалась в другую таким образом, что получался двухслойный мешок (или, если хотите, бокал). Клетки наружного слоя дружно гребли жгутиками, за счет чего существо и передвигалось. Клетки, выстилавшие внутреннюю полость «бокала», выделяли пищеварительные ферменты, и попавшие в этот плавающий желудок бактерии и одноклеточные протисты благополучно там переваривались. Этот «бокал», получивший название гастреи, и был, по Геккелю, предком всех животных. Вторая теория предложена Ильей Ильичом Мечниковым. По его мнению, предком животных тоже была шаровидная или слегка сплющенная колония простейших, но не пустотелая. Покровные клетки несли жгутики и отвечали за передвижение. А внутренние клетки отвечали за переваривание пищи, которую они захватывали через отверстия в слое наружных клеток и переваривали внутри себя, подобно амебам. Это воображаемое создание получило название фагоцителлы. Пищеварительную полость фагоцителла заполучила позже, она возникла как пространство между внутренними клетками.

Есть группа многоклеточных созданий, стоящих на полпути от царства протист к царству животных. Это губки. Самые простые губки напоминают по форме бокал или мешок с двойной стенкой. Внутренняя поверхность «бокала» выстлана слоем клеток, несущих жгутики, которые находятся в непрестанном движении, а наружная образована плотным слоем плоских клеток без жгутиков. Вообще, губка очень напоминает трихоплакса с «облысевшим» брюхом, вдавленного бпиной внутрь, а брюхом наружу. В толще тела у губки, между наружной, и внутренними стенками, находятся очень похожие «скелетные» и амебовидные клетки. Жгутики гонят воду к выходу из «бокала». А поступает она внутрь через канальцы, которые пронизывают стенки «бокала» насквозь, так что это скорее не «бокал», а «сито». Вода фильтруется через губку постоянно, без перерывов на сон и отдых. Все мелкие частицы, приносимые током воды, захватываются жгутиковыми клетками, которые передают их живущим в глубине стенок «амебам». Съедобные частицы «амебы» переваривают (и каким–то образом делятся питательными веществами с остальными клетками), а несъедобные частички и непереваренные остатки выбрасывают наружу. Двигаться губки не могут, не могут они и сокращать свое тело, только некоторые способны немного и очень медленно сокращать устье «бокала». На какие–либо внешние воздействия губки никак не реагируют. Вы можете тыкать губку иглой, бить её электрическом током, посыпать солью или травить кислотой – никакого ответа вы не дождетесь, губка останется безучастна, как растение.

Всякое животное на самой первой стадии своего развития мало отличается от одноклеточной протисты. Это единственная клетка, зигота, которая получается в результате слияния двух половых клеток – гамет. Зигота начинает делиться, и в результате получается комок клеток, называемый биологами бластулой. Следующий шаг – превращение бластулы в гаструлу. Гаструла – двухслойный мешок, очень напоминающий гастрею Геккеля. Развитие губок и книдарий останавливается, по сути, на стадии гаструлы – двойного мешка. Все их ткани образуются из двух слоев зародышевых клеток: наружного и внутреннего. Потомки кишечнополостных устроены гораздо сложнее, и формирование всех их тканей и органов потребовало образования у зародыша третьего слоя. И если основа конструкции кишечнополостных – двойной мешок, то все продвинутые животные – мешок тройной.

Самые примитивные из трехслойных животных относятся к типу плоских червей. Плоские черви не пользуются симпатией подавляющего большинства человечества. Их упоминание вызывает в воображении прежде всего таких, мягко говоря, малоприятных паразитов, как свиной солитер, эхинококк или широкий лентец. Действительно, ныне паразиты составляют большинство плоских червей. Но есть среди них обширный класс существ, стойко сохраняющих приверженность свободному образу жизни. Имя этих существ – турбеллярии. Это самая древняя и самая примитивная группа из всех «трехслойных» животных.

У круглых червей вместо паренхимы, вмещающей внутренние органы, – пустое место, заполненное жидкостью. И именно это «пустое место" и называется полостью тела, а вовсе не полость кишечника, как многие считают. Кстати, у круглых червей сформировался сквозной кишечник, и непереваренные остатки они выбрасывают из кишки через заднепроходное отверстие, а не «выплевывают» через рот. Питательные вещества, всосанные кишкой, выделяются в полостную жидкость, а уже из нее её черпают внутренние органы. Полостная жидкость разносит внутренним органам кислород, который «впитывается» через поверхность тела (особых органов дыхания ещё нет). И в эту же жидкость органы и ткани выделяют продукты обмена. Эти продукты потом выводятся специальными системами клеток умеющих фильтровать полостную жидкость и отделять нужные и полезные вещества от ненужных и вредных. Нервная система и органы чувств у круглых червей несколько сложнее, чем у турбеллярий, но не намного. Тело покрыто плотным многослойным веществом – кутикулой, – которая прикрывает нежную «кожу» червя. Мускулистая глотка вооружена гребнями и шипами, которые действуют подобно челюстям и зубам. А у некоторых в глубине глотки скрывается твердое лезвие, которое особыми мышцами выдвигается наружу, протыкая покровы жертвы. Самая многочисленная группа круглых червей – нематоды. Племя нематод заселило всю Землю. Они живут в морях и океанах, в пресных водах, в почвах всех континентов, в тканях всех без исключения видов и пород многоклеточных организмов. Паразитов среди них предостаточно, например всем известные аскариды. Но не меньше среди нематод свободных хищников. Есть и всеядные нематоды, питающиеся и бактериями, и протистами, и гифами грибов, и просто разлагающейся органикой. Одни захватывают пищевые частицы «челюстями» и переваривают их в кишечнике. Другие – «выплевывают» капельку пищеварительного фермента и всасывают потом полупереварившуюся массу. У нематод, питающихся на растениях, у многих хищных и паразитических нематод пищеварительный фермент «выплевывается» внутрь жертвы, покровы которой предварительно пробиваются стилетом.

Целом, или вторичная полость тела, стоит того, чтобы сказать о нем пару слов. По сути, это мешок из особых клеток, наполненный жидкостью, занявший место первичной полости тела. Представьте себе, что вы засунули очень прочный и очень эластичный воздушный шарик в щелочку под капотом автомобиля и начали накачивать в него воду. Шарик плотно «обтечет» двигатель и другие детали, заполнив все свободное пространство. Точно так же «облепляет» все внутренние органы целом.

Самые совершенные из червей – черви кольчатые, или аннелиды. У них есть целом, они обладают органами дыхания, кровеносной системой, сложной нервной системой и весьма совершенными органами чувств. Предками кольчатых червей тоже были, вероятно, какие–то турбеллярии или, во всяком случае, очень похожие на них существа. Но предками не прямыми. Простенькие турбеллярии просто не могли сразу дать такую сложную конструкцию, как кольчатый червь. Между турбелляриями и кольчецами явно стояла ещё одна (а может, и не одна) группа.

Полихеты или их какие–то вымершие близкие родственники дали начало двум высшим ветвям мира беспозвоночных – моллюскам и членистоногим. Моллюски – живой пример того, каких вершин можно достичь, пользуясь самыми простыми средствами. Моллюски, в общем, не изобретали ничего принципиально нового, они просто с толком использовали доставшееся им от полихет наследство. Отказались от одного, чуть–чуть подправили другое, необычным образом начали использовать третье. А в результате – более ста тысяч видов, обитающих от абиссальной бездны океанов до высокогорий, от полярных стран до тропиков и от безводных пустынь до дремучих лесов. Что же касается умственных способностей и умения ориентироваться в сложной обстановке, то высшая ветвь моллюсков – головоногие – дают фору не только своим «братьям» членистоногим, но и некоторым млекопитающим.

Давным–давно, около шестисот миллионов лет назад, среди древних кольчатых червей появилась мода обзаводиться панцирем из хитина. Это вещество, хотя и родственно обыкновенному сахару, но очень прочно и устойчиво к самым разным химическим воздействиям. Чтобы членистое тело полихет сохранило гибкость, броня тоже стала членистой, а в месте соединения сегментов развивалась только тонкая, гибкая хитиновая пленка. Каждый сегмент полихет, как вам известно, несет мускулистые выросты со щетинками – параподии. Параподии служат одним червям ногами, другим – веслами, а кроме того, на них развиваются жабры. Отказываться от параподий бронированные полихеты не сочли возможным, но чтобы параподии могли работать, двигаться, панцирь на них тоже стал членистым. Это

Кольчатые черви, моллюски и членистоногие, это, в общем, отростки единой ветви, которая берет свое начало от каких–то древних существ. Существа эти, быть может, были похожи на ранних кольчатых червей. Жили они, по–видимому, ещё в докембрийских морях, около шестисот миллионов лет назад, и отличались от своих предков наличием вторичной полости тела – целома. В те же древние времена и от тех же, быть может, предков, произошла другая ветвь, даже целый «куст», целомических животных. Один из побегов этого куста несколько позже дал начало позвоночным.

Ну ничего особенного в них нет – червяки червяками. Живут на дне морском, главным образом на мелководье. Интеллектом не блещут. Питаются, заглатывая грунт и переваривая все съедобное, что в этом грунте содержится. Одни роют норки, другие прокладывают на дне трубочки из засохшей слизи.

Хордовые – отдельный тип животных. Делится он на три подтипа: бесчерепные, оболочники и позвоночные. Так что хордовые имеют такой же ранг, как, например, членистоногие или моллюски, и это всего лишь один тип из двух десятков типов животного царства. А ранг позвоночных равен, скажем, рангу хелицеровых из типа членистоногих. И то, что во многих учебниках позвоночным уделяется больше половины объема, это просто плод нашего пристрастия к близким родственникам.

Где–то в конце кембрия, более полумиллиарда лет назад, какие–то пра–пра–пра–правнуки какого–то существа, очень похожего на ланцетника, дали начало четырем разным классам позвоночных. Это бесчелюстные, панцирные рыбы, хрящевые рыбы и появившиеся немного позже рыбы костные. Вся эта публика вела довольно активную жизнь. Активные животные нуждаются в большом количестве кислорода – и каждая из групп начала с того, что обзавелась настоящими жабрами. Хотя каждая группа проделала это сама по себе, но жабры все отрастили на одном месте – на перегородках между жаберными щелями. Где только жабры у животных ни появлялись, почему бы им не возникнуть в щелях глотки, через которые идет непрерывный ток воды, несущей кислород. И все остальные новшества – костную ткань, внутренний скелет, челюсти, парные конечности – представители этих групп тоже изобретали самостоятельно. То, что результаты оказались похожими, неудивительно. Ведь «базовая» конструкция у них была одинаковой, кроме того, все они обитали в воде и проблемы перед ними стояли сходные.

Класс костных рыб делится на два подкласса – лучеперые и лопастеперые. Лучеперые ударились в бурную эволюцию, завоевали все водоемы планеты, и сейчас именно они представляют класс костных рыб. Лопастеперым это почему–то не удалось. Они отделились от главного ствола костных рыб очень давно, вероятно, ещё в силуре, более четырехсот миллионов лет назад. Их родина – пресные воды. Хотя не раз и не два отдельные группы лопастеперых возвращались в море, но именно мелкие, мутные, бедные кислородом водоемы всегда бь1ли их главной вотчиной. Как раз в силуре растения начали проникать на сушу, на прибрежные, заболоченные участки. В заросших древними псилофитами лужах и старицах лопастеперые разошлись на две ветви – двоякодышащих и кистеперых. Двоякодышащие начали специализироваться на растительной пище, моллюсках, червях и членистоногих, а кистеперые начали охотиться на своих собратьев. Жизнь в мелких, прогреваемых водоемах, в которых постоянно ощущается недостаток кислорода, вынудила лопастеперых использовать для дыхания атмосферный кислород. Но жабры для этого плохо приспособлены, у рыбы, высунувшейся из воды, кровеносные сосуды рта и глотки поглощают кислород эффективней, чем слипающиеся на воздухе жаберные лепестки. И у лопастеперых возникли легкие – глубокие карманы глотки, стенки которых густо покрылись капиллярами. В результате не успешные и продвинутые лучеперые, а именно несуразные и неперспективные лопастеперые стали предками высшей ветви позвоночных.

Наличие легких вынудило лопастеперых внести серьезные изменения в систему кровообращения. И об этом стоит рассказать чуть подробней, поскольку именно изменения системы кровообращения позволили, в конце концов, появиться очень сложному мозгу и тончайшей координации движений птиц и млекопитающих. А кроме того, развитие кровеносной системы – прекрасный пример того, как эволюция ставит порой организм в совершенно дурацкое положение, а потом изобретает всяческие хитрости, чтобы из этого положения выйти.

Амфибии – первые наземные позвоночные – появились на Земле в начале девонского периода, около четырехсот миллионов лет назад. К этому времени на суше уже появилась растительность, и хотя огромные пространства материков ещё оставались пустынными, но обширные заболоченные низменности по берегам рек и озер покрывали густые заросли псилофитов и гигантских плаунов. Среди мхов, опавших листьев и бурелома можно было найти коллембол, многоножек и примитивных насекомых, похожих на бескрылых тараканов.

Активный маневренный полет – самая, пожалуй, сложная форма движения. Он требует огромных затрат энергии и необыкновенно точной и сложной координации работы мышц. Соответственно, требуются очень интенсивный обмен веществ, сложный и быстродействующий центр управления, эффективная и бесперебойная работа всех остальных систем. Все это у птиц есть, и во многих отношениях это самые совершенные позвоночные.

Первые млекопитающие появились на Земле двести с хвостиком миллионов лет назад, в середине триасового периода, незадолго до появления на Земле динозавров. Это были мелкие зверюшки, размером с молоденькую крысу. Питались они насекомыми, хотя наверняка позволяли себе время от времени ящерку или падаль. Вскоре после появления первых млекопитающих на Земле наступило царство динозавров, которое длилось около ста тридцати миллионов лет, до конца мелового периода. В течение этого огромного срока млекопитающие старательно эволюционировали и достигли заметных успехов – освоили живорождение, довели до совершенства теплокровность, широко расселились по планете.

Возможности любой конструкции не беспредельны. Как бы ни изощрялась эволюция, подстегивая организм то с одной стороны, то с другой, рано или поздно он дойдет до такого состояния, когда дальнейшее совершенствование станет невозможным. Потенциал, заложенный в основу системы, окажется исчерпанным. Животным, чтобы достичь предела совершенства, понадобилось немного времени – всего каких–то полмиллиарда лет энергичной эволюции – и готово, приехали. Невозможно создать более совершенное беспозвоночное животное, чем хорошее насекомое. Невозможно всерьез усовершенствовать конструкцию такого позвоночного, как продвинутое млекопитающее или птица. Так что же, тупик?