Переход к многоклеточности

Валерий Абрамович Кац

Кардинальным ароморфозом в эволюции эукариот является переход к многоклеточности. В то же время, в рамках школьной программы этому феномену уделяется очень мало внимания. Возможно, это связано с тем, что вопрос этот очень запутан и трактуется совершенно неоднозначно. Поэтому, прежде чем приступить к рассмотрению этого вопроса в эволюционном аспекте, сначала нужно разобраться каким же образом формируются многоклеточные организмы в настоящее время, в мире современной живой природы.
Наиболее распространенным способом является образование многоклеточного организма из одной клетки, когда она делится митотически и клетки остаются скрепленными вместе, в связи с чем, последовательно формируется 2-х, 4-х, 8-и и т.д. многоклеточный организм.
Диаметрально противоположным способом, встречающимся гораздо реже, является вариант, при котором отдельные клетки собираются вместе, крепятся друг к другу и таким образом формируют многоклеточный организм. Такие структуры совершенно справедливо получили название «колонии» и наиболее распространены среди слизевиков, или миксомицетов. Эти организмы в благоприятных условиях представляют собой рои из отдельных клеток (амебы миксомицета), которые в неблагоприятных условиях начинают выделять особые сигнальные молекулы и посредством положительного хемотаксиса собираются вместе, формируя единое плодовое тело.
Третьим способом, который нужно рассматривать как неполноценный вариант основного, первого, является способ, при котором цитокинезом делится не вся клетка, а только лишь ее ядро, в связи с чем, последовательно формируется 2-х, 4-х, 8-и и т.д. многоядерный организм. Такой вариант наиболее часто встречается в царстве грибов, хотя в отдельных случаях встречается среди животных и растений. Эти структуры называются симпластом, где наиболее ярким примером является поперечно-полосатая мускулатура. (Некоторые авторы и высшие растения считают симпластными структурами в связи с наличием плазмодесм, объединяющих все клетки растения в единое целое).
Исходя из изложенного, совершенно непонятным является вопрос на каком основании к колониальным организмам причисляют другие, причем самые разные структуры. Например, вольвокс считается классическим примером колонии, хотя при описании его размножения, совершенно однозначно говорится, что новые «колонии» образуются из клеток, плавающих внутри жидкости, заполняющей его внутреннее пространство, естественно, путем их митотического деления. Точно так же непонятно почему к колониальным причисляют и совершенно другие структуры, такие как коралловые полипы. Так, например, в толковом словаре русского языка (С.И. Ожегов и Н.Ю.Шведова, М., 1998) в пункте 5, посвященном биологическим колониям, в качестве примеров приводятся: колония микроорганизмов, колония чаек и колония коралловых полипов. В отношении микроорганизмов и чаек вопрос понятен – здесь отдельные особи собираются в единое целое. Но в отношении коралловых полипов пример абсолютно неверен. «Коралловое дерево» являлось бы колонией, если бы оно собиралось из отдельных кораллов, а оно вырастает из одного коралла путем почкования. Если авторы хотят подчеркнуть особенность строения таких организмов из отдельных повторяющихся элементов, то совершенно ни к чему использовать понятие колонии. Такие структуры авторы известной монографии «Молекулярная биология клетки» (Б. Албертс и соавт., М., «Мир», 1987) совершенно справедливо определяют как модульные, построенные из отдельных модулей. В частности, модульными структурами являются практически все растения. Но никому и в голову не приходит причислять все растительное царство к колониальным организмам.
Таким образом, подытоживая сказанное, мы можем выделить 3 способа формирования многоклеточных организмов: путем дробления одной клетки (основной, наиболее распространенный), колониальный (крайне редкий, можно сказать, уникальный) и многоядерный (боковой вариант основного). Это, кстати, наиболее логично отражает современную, наиболее принятую систематику надцарства эукариот на 4 царства: царство растений и царство животных (основной способ формирования многоклеточных организмов), царство слизевиков (колония) и царство грибов (многоядерные структуры).
Теперь можно перейти и к эволюционным аспектам этого вопроса. Считается, что настоящие многоклеточные организмы возникли не сразу и переходными этапами к истинной многоклеточности служили колониальные и/или многоядерные структуры. Однако, если исходить из вышеуказанных позиций, это утверждение кажется неубедительным. Во-первых, совершенно не логично считать, что диаметрально противоположный колониальный вариант может служить предковым своему антиподу. Во-вторых, так же маловероятен тот факт, что многоядерность предшествовала многоклеточности в связи с тем, что полное митотическое деление клеток гораздо естественнее, чем неполное, и, само собой, возникло раньше, о чем свидетельствует вся предыдущая эволюция одноклеточных. Здесь также не следует забывать, что многие варианты, приводящие к многоядерности, связаны с патологией. А патология возникает из нормы, но никак не наоборот.
Таким образом, скорее всего основной вариант формирования многоклеточного организма путем последовательного митотического деления одной клетки возник изначально, как наиболее естественный и простой. Колониальный вариант развития следует считать совершенно отдельным, самостоятельным путем развития, причем, скорее всего, тупиковым, не получившим такого распространения и развития, как основной, а многоядерность — боковым ответвлением основного пути развития, возникшим вторично.