Глава вторая

ЭНДОСИМБИОЗ С ВОДОРОСЛЯМИ

Согласно древнегреческой легенде, в болотистой Арголнде обитало кровожадное чудовище с огромным, тяжелым телом, когтистыми лапами, змеевидным хвостом и девятью головами, средняя из которых была бессмертной. Его глаза сверкали злобой, а пасти, вооруженные острыми зубами, изрыгали огонь. Чудовище пожирало зверей и домашний скот, уничтожало всходы. Но этого ему было мало. На узкой тропе, зажатой между болотами и крутыми скалами, оно подстерегало неосторожных путников, направлявшихся в Лаконику. Звали этого дракона Гидрой.

Микенский царь Эврисфей приказал Гераклу убить Гидру. Сначала Геракл метал в ее логово стрелы. Когда же разъяренное чудовище бросилось на него, он стал рубить его головы мечом. К удивлению Геракла, всякий раз на месте каждой отрубленной головы появлялись две новые. Тогда он приказал своему вознице Полаю поджечь ближайший лес и стал прижигать шеи на месте отрубленных голов пылающими головнями — головы больше не вырастали. Так же разделался он и с бессмертной головой, закопав потом ее в землю. Край был навсегда избавлен от страшной опасности.

Много веков спустя, когда самые крупные животные уже были известны и их начали изучать, ученые заинтересовались, какие же из реально живущих или некогда живших на территории Европы существ могли послужить прототипами мифологических драконов. В отношении Гидры было твердо установлено, что никогда никаких подобных ей сухопутных животных ни в Греции, ни в Европе вообще не существовало и что образ этого дракона — чистейший вымысел.

Однако в 1703 году знаменитый голландский исследователь Антони ван Левенгук, открывший мир микроскопических существ, обратил внимание на мелкие живые буроватые комочки, встречающиеся в большом количестве в любом пресноводшом водоеме. Он описал их под общим названием «анималькулум», а знаменитый шведский натуралист и систематик Карл Линней дал им персональное название «гидра обыкновенная», что в переводе на русский означает «водяной змей». Гидрой обстоятельно занялся швейцарский натуралист Авраам Трамбле. Он открыл у нее удивительную способность: разрезанная на сто мелких кусочков, гидра не погибала. Из каждого кусочка спустя некоторое время вырастал новый организм — происходила регенерация. Эта-то способность, едва ли не превосходящая аналогичное свойство мифической древнегреческой Гидры, и послужила причиной того, что описанному существу дали имя сказочного «водяного змея». Есть и другое оправдание такого названия: по масштабам водного микромира гидра — прожорливая хищница.

Чтобы убедиться в этом, зачерпнем в стеклянную банку прудовую воду и положим в нее листочек растущей в пруду бедой кувшинки или желтой кубышки и немного обычной ряски, которая тянется сплошным зеленым покровом вдоль берега. Внимательно приглядевшись к этим растениям, через некоторое время мы сможем заметить сидящие на их нижней поверхности маленькие студенистые стебельки, увенчанные пучком длинных и тонких бахромок-щупалец (их обычно бывает от 5 до 12). Это и есть гидра. Широко раскинув щупальца, она в поисках добычи постоянно делает ими круговые движения, совсем как вращающаяся антенна радарной установки.

Вот с током воды к одному из щупалец приближается мелкий рачок. Секунда — и он словно к нему приклеился, не в состоянии больше оторваться. Щупальце постепенно сокращается и подтягивает жертву к ротовому отверстию гидры. Что же произошло с рачком?

На щупальцах гидры густо сидят особые стрекательные клетки — микроскопические капсулы с внутренней полостью. Выстилающая полость оболочка в одном месте образует впячивание в виде конуса, который заканчивается тонкой и полой внутри нитью, закрученной в тугую пружину. Из капсулы торчит наружу стрекательный волосок. Как только какой-нибудь мелкий рачок — циклоп или дафния — прикоснется к этому волоску, стрекательная клетка как бы взрывается: мгновенно открывается маленькая прикрывающая ее крышечка, конус выворачивается наизнанку, подобно пальцу перчатки, а продолжающая его нить пружины молниеносно расручивается. Еще до того, как эта нить раскрутится и вонзится в рачка, его тело прокалывают несколько острых и крепких шипиков-стилетов). В образовавшуюся ранку из стрекательной клетки впрыскивается ядовитая жидкость, мгновенно парализующая жертву. Такими «снарядами» гидра ловит свою добычу и одновременно защищается от врагов. Они взрываются целыми батареями, и их нити крепко удерживают жертву, которая потому и кажется прилипшей к щупальцу.

Кроме рачков гидра питается инфузориями, малощетинковыми червями, личинками разных беспозвоночных и даже только что вылупившимися из икры мальками рыб. Если добыча слишком велика, она заглатывает ее постепенно. Случается, что часть тела добычи уже переварилась, а остальная еще торчит изо рта. Любопытно, что переваривание пищи происходит не в самой полости, а внутри выстилающих ее клеток.

Но нас интересуют сейчас не гидры вообще (их в пресных водах земного шара насчитывается не более десятка видов), а лишь один ее вид — зеленая гидра, по-латыни «хлорогидра виридиссима», впервые описанная русским академиком П. С. Палласом в 1766 году. На протяжении ста лет ее яркая зеленая окраска почти никого не интересовала. Мало ли других животных зеленого цвета! Кузнечики, саранча, многие виды лягушек, ящериц, хамелеонов… Но в зеленой окраске гидры скрывалась большая тайна, фундаментальное биологическое явление. Раскрыть ее выпало на долю зоолога Т. Зибольда в Германии и ботаника Л. С. Ценковского в России.

Изучая эту гидру, а также некоторых зеленых червей и инфузорий, они независимо друг от друга обнаружили в их теле массу зерен хлорофилла — того самого хлорофилла, с помощью которого, как тогда уже было известно, на свету питаются растения и который придает им зеленый цвет! Кроме того, в опытах выяснилось, что такие зеленые животные могли месяцами обходиться без всякой пищи, а некоторые, по-видимому, вообще в ней не нуждались. Зато в темноте они не выдерживали голода и быстро погибали. Животные могли, подобно растениям, питаться светом и воздухом!

Добрых два десятилетия вокруг зеленых животных велись горячие споры: кто же они все-таки — животные или растения? Когда же одержала верх первая точка зрения, возникло новое предположение, будто наряду с обычным растительным хлорофиллом существует еще и животный. Это заблуждение опроверг путем удачно поставленного опыта Л. С. Ценковский. Он же установил истинную природу явления. Ему удалось извлечь из одноклеточной зеленой радиолярии зернышки «животного хлорофилла» и сохранить их живыми непосредственно в воде. Радиолярия после такой операции погибла, а «зернышки» продолжали жить и даже размножались. Так было неопровержимо доказано, что в теле интересующих нас зеленых животных живут не зерна хлорофилла, а одноклеточные водоросли. Ценковский ошибся только в одном. Он посчитал эти водоросли за паразитов. Однако вскоре другой русский ботаник — А. С. Фаминцын установил истину, показав, что сожительство животных и водорослей — яркий пример взаимовыгодного симбиоза.

Поскольку в данном случае один организм живет внутри другого, этот вариант сожительства назвали эндосимбиозом.

Но вернемся к зеленым животным. В легкости обеспечения своей жизни наша хлорогидра виридиссима вполне могла бы позавидовать маленькому ресничному червячку — конволюте. Ведь ей, несмотря на помощь симбионтов, все же приходится и самой заботиться о своем пропитании, а конволюта целиком избавлена от этого вечного бремени жизни: взрослые черви всецело питаются теми веществами, которые ассимилируют живущие в их теле водоросли. Чтобы этот процесс осуществлялся, им необходимо только побольше быть на свету. Вот и нежатся они на песчаных пляжах Средиземноморья и западного побережья Франции, принимая солнечные ванны. Во время отлива выползают из своих норок, а с наступлением приливной волны вновь зарываются в песок. Миллионы лет беззаботно живут зеленые конволюты, не ведая голода, в этой благодатной полосе морского прибоя, где извечно дружат четыре стихии — вода, суша, воздух и солнце и где, как предполагают, впервые зародилась сама жизнь.

Интересно, что в яйцах, отложенных конволютой-самкой, водорослей нет. Вылупляющиеся из них личинки первые часы жизни питаются самостоятельно, захватывая пищу ресничками, сидящими вокруг их крошечного рта. Но яйца помещаются в коконах, выделяющих особые вещества, которые сразу же привлекают к ним свободноживущие в воде шаровидные водоросли. Вскоре водоросли уже покрывают их сплошным зеленым налетом. Когда личинка выбирается из кокона, она непременно вымазывается этим налетом, а приставшие к ней водоросли быстро проникают под кожу, превращаясь в ее постоянных симбионтов. При этом с водорослями происходят большие изменения: они сбрасывают жгутики, утрачивают оболочку и «глазок», а на их теле образуются длинные выросты. Теперь они уже не могут вернуться к прежней свободной жизни. Впрочем, и хозяева находятся в полной зависимости от своих квартирантов. Личинки червя, по какой-либо причине лишенные водорослей, оказываются нежизнеспособными.

В тропических морях и океанах на коралловых рифах обитает самый крупный в мире двустворчатый моллюск тридакна, достигающий иногда полутора метров длины и веса в четверть тонны. Между приоткрытыми створками тридакны видны волнистые складки ее мантии, окрашенной в оливково-зеленый, сине-фиолетовый и коричневый цвета. Здесь, в межклеточных пространствах мантии, нашли себе приют и защиту от слишком ярких солнечных лучей микроскопические бурые водоросли. Продуктами их неутомимой созидательной деятельности она в основном и питается. Кишечник у нее недоразвит, и пищеварение, как и у конволюты, совершается прямо в клетках тела. Раньше считали, что тридакна переваривает также избыток водорослей, число которых не убывает благодаря тому, что они очень быстро размножаются. Теперь почти доказано, что этого не происходит.

Но вот что особенно интересно. Чтобы прокормить такого крупного хозяина, водорослей должно быть очень много. Всем им не поместиться на поверхности мантии, а внутри тканей слишком темно. Как же природа решила эту дилемму? Оказывается, она снабдила трндакну специальной оптической системой, собирающей свет и проводящей его внутрь тканей. Состоит она из прозрачных студенистых клеток конусовидной формы, широкий конец которых обращен к краю мантии, а узкий погружен в глубину ткани.

Внушительным размерам тридакны соответствует и ее недюжинная сила. Моллюск способен при смыкании створок своей раковины изогнуть железный лом, просунутый между ними. А чтобы насильно разомкнуть их, необходимы совместные усилия нескольких силачей. Настоящий живой капкан! В теле тридакны находят и самые крупные в мире жемчужины. И все эти удивительные свойства стали возможны благодаря союзу с микроскопическими одноклеточными водорослями!