Станислав Владимирович Дробышевский
Ботаника антрополога
Как растения создали человека

Инге, Володе и Маше – моей любимой семье

© Станислав Дробышевский, текст, 2025

© Высочкина М.И., иллюстрации, 2025

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2025

Введение

Мы – животные. Но живём мы за счёт растений. Они окружают нас и сотворяют все основные элементы мира: они качают воду и преобразуют её в воздух, вдыхают новые газы и, сочетая их опять с водой, создают твёрдую материю, которая после горит ярким пламенем и превращается в почву. Они держат реки в руслах и меняют горные породы. Они управляют климатом и меняют историю биосферы. Растения могут существовать без животных, но животные нежизнеспособны без растений. Растения обеспечивают нас всем насущным: домом, едой и кислородом для дыхания. Растения творят человеческую историю от пургаториуса до Гагарина, и до пургаториуса, и после Гагарина.

Невозможно понять происхождение человека, не вникнув хотя бы немножко в ботанику. Именно об этом книга, именно поэтому она написана антропологом. Её цель – не поведать о цветочках, а рассказать о нас, взаимодействующих с цветочками. Возможно, ботаники и могут изучать растения ради растений, но не таков антрополог, ему важно понять суть человека. А человеческая природа неотделима от всех окружающих организмов – павианов и кошек, гиен и жирафов. И все они завязываются на растения.

Понятно, что в основном речь должна бы идти о далёком прошлом. Тут нас подстерегает первая великая проблема: мы мало знаем об эволюции растений. Растения плохо сохраняются, а того реже – в сравнительно собранном состоянии. Сплошь и рядом описаны древние стебли, но никто не знает, как выглядели листья этого растения. От других есть отпечатки листьев, но нет корней. Корни не стыкуются с пыльцой или спорами. И уж совсем уникальны и единичны цветы и семена. Мы почти ничего не знаем о форме крон, окраске и ароматах, а ведь они были столь важны для бытия наших пращуров. Но нельзя опускать руки и печалиться, что мы вовсе ничего не знаем. Не такие уж мы безнадёжно бестолковые, не даром же назвали себя «разумными». Скудость ископаемых остатков компенсируется невероятным изобилием современных растений. Их изучение позволяет реконструировать эволюцию растений а, стало быть, и нас.

Кстати, сразу стоит сделать важное замечание: систематика растений – это крайне тёмный лес, в котором разные ботаники ориентируются сильно неодинаковыми путями; кажется, нет двух книг, где бы использовалась одна и та же схема. Несогласия касаются даже самых высоких рангов, что уж говорить о родах и видах. Нет никакого смысла отображать все варианты классификации в одной книге, так что, если читатель видел ранее иную схему – да, и такая тоже есть.

Наши взаимоотношения с растениями многообразны, но вполне сводимы к простой трёхчленной формуле: трава, дрова и жратва. А в целом – ботва.

Водоросли – не растения
Докембрий

Не всё растения, что водоросли. Водоросли – вообще понятие крайне абстрактное, к ним причисляли самые разные организмы и даже не обязательно живущие в воде.

Косвенное отношение к растениям и даже водорослям имеют сине-зелёные водоросли, так как они вообще безъядерные прокариоты-бактерии. «Водоросли» они лишь постольку, поскольку живут в воде, имеют условно-зелёный цвет, умеют фотосинтезировать и часто образуют нити. Ныне биологи предпочитают называть их цианобактериями. Они составляют тип Cyanobacteria (синоним – Cyanophyta) подцарства Negibacteria царства Bacteria (Eubacteria). Как и у всех бактерий, у них нет ядра и, конечно, митохондрий, а их ДНК имеет кольцевую форму. Тем не менее, цианобактерии знамениты своей способностью образовывать цепочки из множества клеток – например, прямые у Tolypothrix tenuis и спиральные у Anabaena spiroides – или шарообразные слизистые колонии, как у Nostoc pruniforme. Получается, цианобактерии вплотную подошли к многоклеточности и почти-почти реализовали её, хотя специализация тканей у них так и не возникла.

Nostoc pruniforme

ДЛЯ ПУЩЕЙ ТОЧНОСТИ

Автотрофность – способность добывать энергию из неорганических источников; подразделяется на хемотрофность – добычу энергии из неорганической химии типа железа или серы, а также фототрофность – добычу энергии из солнечного света. Продуценты – существа, способные синтезировать органические вещества из неорганических, почти синоним автотрофов.

Гетеротрофность – способность добывать энергию только из органических источников. Консументы перерабатывают органику в другую органику. Они делятся на уровни: консументы первого порядка потребляют продуцентов (корова ест траву), второго – консументов первого порядка (волк ест корову), третьего – консументов второго (блоха кусает волка); обычно на трёх порядках всё кончается, но цепочка может продолжаться довольно долго, а её звенья – меняться местами (волки могут загрызть медведя, но и медведь может сожрать волка). Редуценты перерабатывают органику в неорганику; это гнилостные бактерии и грибы.

Появились бактерии в целом и цианобактерии в частности на заре времён – в гадее, или катархее. Кем были и как жили первые живые организмы – большой вопрос. Наидревнейшие следы жизни обнаружены там и сям, но всегда в крайне фрагментарном виде. Отложения Нуввуагиттук (Канада, 3,77–4,3 млрд. л. н.), Джек Хилл (Австралия, 4,1–4,4 млрд. л. н.), Исуа (Гренландия, 3,7–3,8 млрд. л. н.) и Кунтеруна (Австралия, 3,515–3,52 млрд. л. н.) сохранили даже не отпечатки клеток, а химические следы в отдельных кристаллах древнейших пород. Скажем, в Нуввуагиттуке исследователи определили жизнь по лёгкому изотопу углерода в карбонатах, гематитовым микроволокнам и трубочкам наподобие тех, что формируют бактерии.

Достоверные прокариоты известны из палеоархея: Онвервахт (Южная Африка, 3,5 млрд. л. н.), Тауэрс и Маунт Ада (Австралия, Пилбара, Варравуна, 3,47 млрд. л. н.). Все они на одно лицо – почти всегда это цепочки из шариков, по которым крайне трудно понять, как они функционировали и каким современным бактериям были родственны в наибольшей степени.

Самое главное качество цианобактерий – фотосинтез, ставший основой всей последующей биосферы планеты. Конечно, аккумулировать внешнюю энергию и синтезировать с её помощью органику из неорганики можно и иначе – хемосинтезом, но условия для фотосинтеза несравненно благоприятнее. Запас подходящих химических элементов для хемосинтеза есть далеко не везде и обычно быстро кончается, а вот солнышко-колоколнышко печёт каждый день гарантированно миллиарды лет подряд. Древнейшие потенциальные следы фотосинтезирующих цианобактерий обнаружены в австралийском местонахождении Дрессер, Норт Поул (Пилбара, Варравуна), с датировкой 3,47–3,496 млрд. лет назад, а более надёжные – в южноафриканских горах Барбертон, в серии Фиг Три с датировкой 3,2 млрд. лет назад. Принципиальное свойство цианобактерий – оксигенный фотосинтез, то есть такой, при коем выделяется свободный кислород. С этого момента жизнь надёжно встала на рельсы и покатилась по ним колесом Сансары: продуценты – фото- и хемоторофы – производят из неорганики органику, консументы перерабатывают одну органику в другую, а редуценты разлагают органику до неорганики. И в основании всего этого праздника жизни – цианобактерии!

Водоросли, даже когда они не совсем водоросли, а вполне себе бактерии, – фундаментальная основа жизни на планете. Весьма трудно оценить, сколько в мегатоннах или же процентах от массы живого составляют цианобактерии, диатомовые и разные прочие недоводоросли и водоросли, – оценки расходятся на порядки, – но очевидно, что их фотосинтез принципиален для выживания всех прочих организмов Земли. Например, один только род Prochlorococcus может выдавать до 5 % всего кислорода, производимого морскими фотосинтетиками, а Synechococcus – до 20 %! В целом же цианобактерии выдают от 20 до 40 % всего кислорода планеты.

САДОВОДУ НА ЗАМЕТКУ

Особенно практически-перспективна спирулина Spirulina (иногда её включают в род Arthrospira), прекрасная своими спиральными колониями-трихомами. Спирулина необычайно продуктивна и в разы эффективнее цветковых растений: её сухая масса на 60 % состоит из полноценного белка со всеми незаменимыми аминокислотами, что превосходит показатели, например, бобовых. В естественных местах произрастания – на озёрах Тескоко в Мексике, Чад в Сахаре и Кукунор в Китае ацтеки, негры и монголы, соответственно, собирали спирулину и делали из неё зелёные лепёшки. Неспроста она оказалась почти незаменимой и для снабжения космонавтов кислородом и едой. Посему марсианские и более далёкие экспедиции наверняка будут держаться на этой прекрасной цианобактерии.

Правда, у всякого процесса бывают минусы. Бесконтрольное выделение кислорода бактериями имело печальные последствия для докембрийской биоты и радостные – для фанерозойской. Кстати, кислород в воды и атмосферу архея и протерозоя добавляли не только бактерии; хитрые тектонические и вулканические процессы приводили к тому же. До поры до времени кислород уходил на окисление железа и всего остального (между делом сформировались крупнейшие месторождения железа в железистых кварцитах – одна из основ нашей нынешней цивилизации), но в некоторый момент его стало слишком много. Часть его поднималась в верхние слои атмосферы и под действием ультрафиолета становилась озоном – и это было хорошо: озоновый слой поглощает самую опасную для РНК и ДНК часть спектра, что снизило частоту мутаций и позволило жить ближе к поверхности воды и донных осадков. А ближе к поверхности воды можно бодрее заниматься фотосинтезом, так что кислорода от этого становилось только больше. Важно, что происходили эти процессы не один миллиард лет подряд!

Процесс шёл, к тому же, рывками, так как факторов было много. Накопление кислорода в воде и атмосфере ускорилось между 2,4 и 2,1 млрд. л. н., причём одновременно по планете расползлись гуронские оледенения, которые, кстати, были частично вызваны тем же кислородом. Дело в том, что проклятый элемент окислял метан, бывший тогда главным парниковым газом. Вместе со слабой светимостью солнца и движениями материков, перегородивших экваториальные течения, это вызвало резкое падение температуры, отчего бактериям-метаногенам только поплохело, отчего метана стало ещё меньше, отчего средняя температура на планете встала на –40 °C! И так не то три, не то четыре, не то шесть раз подряд…

Ко времени 2 млрд. л. н. кислорода на планете стало так густо, что разразилась ужасная катастрофа. Почти все тогдашние жители были анаэробами, для них кислород был ядом. Они и померли. Про это полезно вспоминать, слушая очередные вопли эко-гиперактивистов, пытающихся вызвать чувство вины у людей, которые, дескать, загадили планету и губят её. Все существа своим бытиём уничтожают свою среду обитания, просто с разными скоростями. Протерозойские бактерии делали это медленно, но гораздо эффективнее, чем современные люди. Глобальное вымирание почти стёрло жизнь с лица планеты, но диалектически стало и основой нового бытия. Самые задрипанные отщепенцы прошлого мира, жавшиеся в нижних слоях строматолитовых бактериальных плёнок и вынужденные защищаться от кислорода, которым на них злобно дышали автотрофные бактерии элитарных вышележащих слоёв, научились сначала защищаться от ужасного элемента, а после и использовать его в своих целях. Между прочим, сравнение дыхательных ферментов цианобактерий классов Sericytochromatia, Melainabacteria и Oxyphotobacteria (конечно, иногда их классифицируют совсем иначе) показывает, что они изобрели кислородное дыхание независимо как минимум трижды. И вот тут‐то бывшие неудачники оказались самыми крутыми – они не только выжили, но и смогли выйти на принципиально новый уровень организации. Кислородное окисление – горение – выделяет очень много энергии. В бесконтрольном виде это проблема, а вот в контролируемом – великое благо. Зарегулированное пламя окисления позволило направить бездну сил в быстрый синтез многочисленных сложных молекул. Отсюда был один шаг до эукариотичности, то есть появления клеточного ядра, а оттуда ещё один принципиальный рывок к многоклеточности.

Собственно, ко времени 1,9–2,1 млрд. л. н. возникли эукариоты, а 1,6 млрд. л. н. – многоклеточные.

* * *

Также, цианобактерии легко вступают в симбиоз с самыми разными организмами. Очевидным примером служат лишайники Lichenes – существа, половину которых составляет микобионт – гриб (у 98 % – из типа Ascomycota, у 0,4 % – Basidiomycota; плюс на поверхности сидят базидиомицеты Cystobasidiomycetes) или бактерия Actinomycetales, а вторую половину – фикобионт – одноклеточная водоросль (у 85–90 % лишайников; Trebouxia у 70 % лишайников) или цианобактерия (у 10–15 % лишайников; чаще рода Nostoc), или одновременно и водоросль, и цианобактерия. Такой хитрый состав позволяет лишайнику жить в самых суровых условиях: цианобактерии и водоросли фотосинтезируют и производят из неорганики органику, а грибы – разлагают органику до неорганики. Получается идеальная экосистема в пределах одного симбиотического суперорганизма – почти вечный двигатель! Пока красно солнышко поставляет энергию, а вокруг есть углекислый газ и вода, цикл можно гонять безостановочно. Неспроста лишайники первыми появляются на самых нарушенных и безжизненных поверхностях типа отколовшихся скал, а иногда оказываются единственными, кто хорошо себя там чувствует.

ДЛЯ ПУЩЕЙ ТОЧНОСТИ

Сукцессия – процесс изменения экосистемы под действием внутренних причин, вызванных развитием самой экосистемы. Сукцессия может быть первичной, вторичной и циклической.

Первичная сукцессия случается в случае полного разрушения предыдущей экосистемы, когда новая строится с нуля, например, после извержения вулкана на лавовом поле или масштабного обвала скалы, когда обнажаются безжизненные породы. На бесплодных грунтах сначала могут жить только лишайники, так как способны и продуцировать, и редуцировать, то есть создавать органику с нуля и вертеть её в собственном маленьком обороте веществ. Иногда лишайниковый этап задерживается на долгие годы, если не на столетия. За счёт лишайников помаленьку накапливается какой-никакой плодородный слой, а уже на нём прорастают травки следующего уровня, чьи семена обычно приносятся ветром.

Вторичная сукцессия происходит обычно после пожара или наводнения, когда прежняя экосистема нарушена, но что‐то от неё всё же осталось. Много органики, семена и споры, глубоко зарывшиеся личинки сравнительно быстро возрождают биоценоз. Тут лишайники могут оказаться далеко не первыми, поскольку они слишком медленные.

Циклическая сукцессия вертится в колесе Сансары, чаще всего через регулярные пожары. А регулярные они, так как сама экосистема приходит в огнеопасное состояние через накопление сухих трав и веток. Иногда растения-пирофиты даже нарочно выделяют всякие эфирные масла, чтобы всё побыстрее загорелось. Лучшими примерами служат калифорнийский чаппараль или австралийская саванна: каждый год гарантированно появляются новости в духе «Ой, опять пылает Голливуд, бедные миллионеры опять потеряли особняки», «Ой, опять полыхает Австралия, бедные коалы страдают». И правда ведь страдают, только происходит подобное далеко не впервой, а повторяется с мезозойских времён каждый год.

Так или иначе, экосистема возрождается в достаточно строгой последовательности. Первыми, как уже сказано, обычно появляются самодостаточные лишайники, за ними следуют живучие мхи, на них вырастают однолетние травы, затем – многолетние травы, кустарники, мелколиственные деревья, а в конце формируется климаксное сообщество – из широколиственных или хвойных деревьев, которые вырастают на века и стоят до победы – следующего пожара или лесоруба с топором. Понятно, что в разных экосистемах климаксное сообщество застревает на разных уровнях: в ковыльной степи – на ковыле, а в Каракумах – хорошо, если на саксауле; до дубрав и сосновых боров там дело вряд ли дойдёт.

Лишайники в большинстве своём довольно параллельны остальным существам в целом и человеку в частности. В лесах их взаимодействие с деревьями обычно ограничивается комменсализмом-квартиранством, когда лишайник использует стволы и ветви в качестве места жизни, но аккуратно, так что совсем никому не вредит. Некоторые лишайники очень чувствительны к загрязнению среды. Особенно знаменита в этом отношении Usnea – бородатый лишайник, чьи космы очень эффектно свешиваются с древесных ветвей, отчего любимы не только экологами, но и реквизиторами фильмов ужасов.

Гораздо более практичен ягель, или олений мох – несколько родов и видов (самый обычный – Cladonia rangiferina), покрывающих тундры севера Евразии и Северной Америки. Во-первых, ягель задаёт стиль всей тундре, а во‐вторых, служит едой для северных оленей. Без ягеля и оленей была бы невозможна жизнь людей – охотников и оленеводов – на Крайнем Севере. Целые культуры неандертальцев и кроманьонцев держались на северных оленях, а олени – на ягеле.

Usnea

Кроме прочего, ягель обладает бактерицидным действием и спасает оленей от кишечных инфекций. Конечно, аналогично действует он и для людей – и как лекарство, и как добавка к еде. Между прочим, ягель втрое питательнее картофеля! Правда, в нём крайне мало белков и солей, так что бедным оленям приходится грызть сброшенные рога (а порой и несброшенные – на голове соседа), а при случае – жевать леммингов и прочую живность.

А ещё в архангельском городе Пинега в конце XIX и начале XX века из ягеля делали спирт, что, кстати, нехорошо повлияло не только на местных людей, но и на оленей, так как под такое дело крестьяне фанатично сбрили весь ягель в округе, так что рогатым ничего не осталось.

Несравненно специфичнее лишайник Dictyonema huaorani из Эквадора: у индейцев ваорани плохие шаманы ели его, чтобы навести смерть на человека. Лишайник, как выяснилось, содержит немаленький набор всякой химической галлюциногенной дряни – триптамин, 5‐MeO-DMT, 5‐MeO-NMT, 5‐MeOT, 5‐MT и псилоцибин. Одно спасает индейцев – чрезвычайная редкость лишайника: науке он доныне известен по единственному образцу, а сами ваорани, по слухам, находят его раз лет в сорок.

* * *

В лишайниках грибы и цианобактерии плотно сплетены, но можно сблизиться и плотнее: гриб Geosiphon pyriformis (из типа Glomeromycota) содержит цианобактерий Nostoc punctiforme внутри своих клеток и так может фотосинтезировать. Фактически, ностоки становятся хроматофорами гриба, но, так как в школьном учебнике сказано, что у грибов нет хроматофоров, а школьный учебник врать не может, то это, конечно, вовсе не хроматофоры, а просто внутриклеточные симбионты. На самом деле, ностоки в геосифоне слишком самостоятельны, чтобы считать их законным органоидом-пластидой, но сути дела это не меняет: фотосинтез идёт.

Конечно, самый значимый случай симбиоза синезелёных водорослей – превращение их в полноценные пластиды – сначала хроматофоры, а после и хлоропласты (версия улучшенная и дополненная). Как конкретно это произошло – точно неизвестно. Возможно, цианобактерии исходно были внутриклеточными паразитами, хотя для фотосинтетиков это было бы довольно странно. По другой версии, какой‐то древний эукариот съел цианобактерию, но недопереварил и поставил себе на службу. Пример подобного в современности демонстрируют археи Prometheoarchaeum syntrophicum, поглощающие бактерий. По третьей – это исходно был нормальный взаимовыгодный симбиоз.

Среди современных цианобактерий максимально похожа на предковую для пластид Gloeomargarita lithophora из солёного мексиканского озера.

Правда, есть альтернативная версия, согласно коей хроматофоры получились не из цианобактерий, а из хлоробактерий типа Chloroflexi (он же Chlorobacteria) аж другого бактериального подцарства Posibacteria; их примером может служить род Chloroflexus. Поскольку превращение бактерий в хроматофоры произошло в докембрии, по строению нынешних пластид их родство определить весьма затруднительно. Очевидно, что за три миллиарда лет и циано-, и хлоробактерии сами должны были существенно поменяться, так что нынешние уже не очень похожи на своих тогдашних предков. А возможно, пращур пластид вообще был и не цианобактерией, и не хлоробактерией, а каким‐то их родственником, аналогов коему в современности и вовсе нет. А ведь существуют и иные фотосинтезирующие бактерии, например, тип Chlorobi (он же Chlorobiota) с самым известным представителем Chlorobium. Между прочим, хлоробиумы фотосинтезируют бактериохлорофиллом, улавливающим, кроме обычного солнечного света, гораздо более тусклое длинноволновое – красное – излучение.

ВЕЛИКИЕ ДЕЛА МАЛЕНЬКИХ СОЗДАНИЙ

Хлоробиумы – сугубо анаэробные бактерии, живущие на дне заморных бескислородных водоёмов. Они симбиотируют с нефотосинтезирующими бактериями: зелёные овальные хлоробиумы снаружи, а палочковидные бесцветные, зато со жгутиком – внутри. С позднего докембрия на планете много свободного кислорода, так что у анаэробных фотосинтетиков не так уж много удобных мест для жизни. Но во времена, когда океанические циркуляции замедлялись, на дне возникали подходящие для них условия, и хлоробиумы могли развернуться в полный рост. В процессе своей жизни они производили метан и сероводород, которые отравляли океан и приводили к массовым вымираниям. Подобное могло происходить в конце перми, триаса и мела и вроде бы даже подтверждается химическими анализами позднемеловых донных отложений.

Так или иначе, фотосинтезом обзавелись и эукариоты, хотя бы и не самостоятельно, а посредством хроматофоров – бывших бактерий, которые, собственно, научились запаковывать энергию Солнца в молекулу глюкозы. Примечательно, что хроматофоры и хлоропласты сохранили кольцевую ДНК и прочие бактериальные особенности и до сих пор обладают заметной самостоятельностью, например, способностью к делению.

* * *

Крайне показательно, что обретение пластид эукариотами случилось как минимум дважды независимо.

Особняком от всех стоят Paulinella chromatophora, P. longichromatophora и P. micropora (царство Chromista, подцарство Harosa, инфрацарство Rhizaria, тип Cercozoa): они независимо включили в свою клетку цианобактерию группы Prochlorales (или Synechococcales) вроде современных Prochlorococcus и Synechococcus. Насколько известно, этот путь эволюции пока ограничился тремя видами одного-единственного рода паулинелл (в роде видов очень много, но остальные не занимаются фотосинтезом). Хроматофор паулинеллы имеет втрое редуцированный геном, что лишает его самостоятельности и позволяет называть именно хроматофором, а не симбионтом; с другой стороны, настоящие хроматофоры-хлоропласты прочих водорослей и растений редуцированы ещё в десять раз сильнее. Горизонтальным переносом часть важных генов бывшей цианобактерии и у паулинеллы, и у прочих водорослей-растений перешла в ядерный геном – там им под защитой ядерной мембраны спокойнее. Кстати, по пути в хроматофор паулинеллы приблудились гены бактерии из типа Proteobacteria, максимально родственной современной Nitrococcus mobilis. Примечательно, что ещё один вид паулинелл – Paulinella ovalis – ест цианобактерий и не содержит их в качестве симбионтов, но, тем не менее, успел горизонтальным переносом включить как минимум пару цианобактериальных генов в свой геном. Выходит, что генетическое взаимодействие могло предшествовать морфологическому.

Показательно, что известны случаи переноса генов из пластиды в ядро, из митохондрии в ядро, из ядра в митохондрию и даже из митохондрии в пластиду, но гены никогда не переносились из ядра в пластиду.

* * *

Второй вариант симбиоза цианобактерий с эукариотами оказался несравнимо продуктивнее – от него произошли все остальные ядерные фотосинтетики. Первыми в симбиоз с бактериями вступила какая‐то водоросль – общий предок глаукофитов, красных и зелёных водорослей. После зелёные водоросли плавно эволюционировали в нормальные растения, а на основе и зелёных, и красных водорослей вторичным эндосимбиозом неоднократно возникали всё новые и новые эукариотические фотосинтетики. Вторичный эндосимбиоз – это когда какой‐то зверёк поглощал уже эукариотическую водоросль с бактериальным хроматофором, образуя матрёшку. Более того, могли реализовываться либо повторный вторичный эндосимбиоз – включение в состав клетки, в которой уже есть водоросль, ещё одной водоросли, либо даже третичный эндосимбиоз – когда организм, уже имеющий пластиду, создавал ещё одну супер-пластиду из того, кто нёс в себе водоросль, которая имела хроматофор из бактерии.

Простейший вариант таких шашней – вторичный эндосимбиоз родственников паулинеллы хлорарахниофитов Chlorarachnea (они же Chlorarachniophyta; из типа Cercozoa), например, Chlorarachnion reptans. Они включили в свой состав зелёную водоросль, от которой остались её мембраны (хлоропласт в итоге четырёхмембранный: мембрана-вакуоль хлорарахниофита, мембрана водоросли и две бактериальные мембраны бактерии) и даже редуцированное ядро водоросли – нуклеоморф.

О РОДСТВЕННИКАХ

Можно также помянуть, что родственный церкозоям тип Retaria, хотя и не замечен в фотосинтезе, также немало отметился в истории планеты и человечества. Фораминиферы подтипа Foraminifera прекрасны тем, что создают раковины из CaCO₃, а иногда склеивают их из песчинок. Фораминиферы – одни из главных руководящих ископаемых, помогают геологам различать и датировать древние морские отложения. Также, они чудесны своей способностью вырастать до немыслимых для одноклеточных размеров: ископаемые Nummulites millecaput достигали до 16 см в диаметре, неописанные (так как никто ещё не придумал, как бы достать их на поверхность целыми) современные представители Monothalamea (они же Xenophyophorea) из Марианской впадины – до 10 см (они также уникальны запредельным и смертельным для всех других существ содержанием свинца, урана и ртути; если бы понять, как они при этом не дохнут – мы станем чуть более бессмертными), а шотландские Syringammina fragilissima – до 20 см диаметром! Можно добавить, что египетские пирамиды построены из эоценового нуммулитового известняка, образованного нуммулитами Nummulites gizehensis. Местами на камнях Гизы отлично видны бесчисленные круглые блинчики этих фораминифер.

Сами фораминиферы гетеротрофны, но многие представители надсемейства Soritoidea вступают в симбиоз с самыми разными фотосинтетиками – цианобактериями, динофлагеллятами Symbiodinium microadriaticum, Gymnodinium vertebralis, G. rotundatum и Amphidinium, диатомовыми водорослями Amphora, Nitzchia и Fragilaria, красными водорослями Porphyridium и зелёными водорослями Chlamydomonas provasolii и Сh. hedlei. Водоросли поселяются прямо внутри клеток фораминифер. Один вид фораминифер запросто может в разных местах и условиях симбиотировать с разными водорослями.

Большинство радиолярий подтипа Radiozoa (или Radiolaria) строят раковины из SiO₂ (а представители класса Acantharea – из Sr₂SO₄), так что из их скелетиков складывались радиоляриевые илы, которые потом прессовались в радиоляриевый кремень, который через миллионы лет служил нашим предкам для изготовления орудий (например, в пещере Теопетра в Греции). Кроме прочего, панцири радиолярий чисто эстетически прекрасны своей завораживающей ажурной геометрией. Неспроста таблицы с радиоляриями стали главными украшениями уникальной книги Э. Геккеля «Красота форм в природе».

* * *

Другой известнейший пример – жгутиконосцы. По одной из классификаций живого они представляют собой тип Euglenozoa из подцарства Eozoa царства простейших Protozoa. Они имеют совсем мало отношения к растениям, кроме того, что их способность к фотосинтезу была достигнута вторичным эндосимбиозом, когда их предки наглотались зелёных водорослей. От водорослей, правда, осталось совсем немного, лишь мембрана (и та, возможно, является вакуолью жгутиконосца, ещё две мембраны цианобактериальные; хроматофор в сумме трёхмембранный) и никаких ядер. Самый известный жгутиконосец – эвглена зелёная Euglena viridis: она содержит много хроматофоров и прекрасно фотосинтезирует. Ежели она надолго оказывается в темноте, то бледнеет и начинает питаться всасыванием питательных веществ просто поверхностью тела. Эвглена может даже полностью и навеки потерять хроматофоры. Такое происходит как индивидуально внутри вида, так и на уровне разных таксонов. Например, в редуцированном хроматофоре Eu. longa геном вдвое меньше, чем у Eu. gracilis, причём в нём сохранился лишь один ген, связанный с фотосинтезом.

О РОДСТВЕННИКАХ

Примерно две трети видов эвгленовых утеряли автотрофность и питаются исключительно гетеротрофно. Например, Peranema не умеет фотосинтезировать и хищничает, ловя в числе прочих эвглен. Некоторые и вовсе стали злыми паразитами. Например, Leishmania tropica и L. donovani заселяются в клетки даманов, грызунов, собак и людей и вызывают два варианта крайне неприятного лейшманиоза – пендинскую язву, при которой на коже появляются долго незаживающие язвы, и кала-азар, от которого вообще немудрено умереть. Переносится лейшманиоз москитами рода Phlebotomus. Показательно, что стадия, живущая в комарах, имеет жгутики, а внутриклеточная человеческая – уже нет.

Ещё хуже Trypanosoma brucei gambiense – возбудитель сонной болезни. Его переносят мухи-цеце рода Glossina. Сонная болезнь широко распространена в тропической Африке и мощнейшим образом повлияла на историю континента. Болезнь несмертельна для местных антилоп, но фатальна для людей. Обидно, что человек – зверь африканский, но иммунитета к африканской болезни не имеет. Африка велика, вероятно, мы эволюционировали в более высоких и засушливых районах, а трипаносомозы характерны для низких влажных областей; неспроста большая часть ископаемых предков людей найдена в Эфиопии, Кении и Танзании на высоте не ниже тысячи метров над уровнем моря, а сонная болезнь более чем в 80 % регистрируется в Конго. Когда же люди расплодились и распространились, они начали массово страдать.

Более того, от сонной болезни гибнут коровы и лошади – они были одомашнены в Евразии, отчего и не имеют устойчивости к трипаносомозам. В итоге, на огромных пространствах Африки долгие тысячелетия культуры не могли эффективно развиваться. Мясо приходилось добывать охотой, что неэффективно для больших обществ, а транспортировать грузы оставалось только на человеческих плечах, что также слишком расходно – людей задействуется много, а толку от них мало. Носильщик поднимет не так уж много, а на большое расстояние сможет перенести преимущественно своё пропитание, так что польза от него не ахти какая.

Эвгленовые в базовой версии оборудованы двумя жгутиками, часто сильно разного размера, причём один направлен вперёд и работает как тянущий пропеллер, а второй – назад и служит рулём. У эвглены снаружи виден лишь один жгутик, а второй очень маленький и находится почти целиком внутри клетки, рядом с красным светочувствительным глазком. Кстати, обычно люди, глядя на картинки с эвгленами, интуитивно считают, что жгутик сзади, как хвостик у мышки, но нет! – эвглена – не мышка! У паразитов жгутики могут вовсе исчезать.

* * *

Особенно богато на вторичные и третичные эндосимбиозы царство Chromista (сюда же, кстати, относятся и паулинеллы, и хлорарахниофиты). Для начала его предки вторичным эндосимбиозом поглотили какую‐то красную водоросль, а после пошли вразгул кто во что горазд. Царство делится на два подцарства – Hacrobia (оно же Haptista) и Harosa. В первом два типа фотосинтезируют – криптофитовые водоросли Cryptista (они же криптомонады Cryptomonada, или Cryptophyta) и гаптофитовые водоросли Haptophyta.

Криптофиты Cryptista сохранили ядро первичного симбионта – красной водоросли; у пластиды четыре мембраны: вакуоль криптофита (которая соединяется с внешней мембраной собственного ядра и одновременно по совместительству является эндоплазматической сетью с прикреплёнными к ней рибосомами), мембрана водоросли и две бактериальные. Некоторым криптофитам показалось мало иметь собственный хлоропласт, они дополнительно включают в себя симбиотических цианобактерий, которые придают им сине-зелёный оттенок (вообще, цвет криптофитов бывает самый разный – и красный, и золотистый, и зелёный). С другой стороны, несмотря на, казалось бы, очевидную пользу фотосинтеза, некоторые криптофиты потеряли его: Cryptomonas paramecium вторично гетеротрофен. Внешне криптофиты очень похожи на эвгленовых, только оба жгутика почти одного размера и направлены вперёд.

Гаптофиты Haptophyta тоже имеют четырёхмембранные хлоропласты, и тоже внешняя мембрана хлоропласта с рибосомами переходит во внешнюю мембрану ядра, только вот никаких лишних водорослевых ядер тут уже нет. У гаптофитов два жгутика, между которыми прилагается гаптонема – странный вырост, вроде бы нужный для захвата пищи.

Совсем особняком стоит гаптофитовая водоросль Braarudosphaera bigelowii: она включила в себя эндосимбиотическую цианобактерию Candidatus Atelocyanobacterium thalassa и сформировала из неё нитропласт – особую азотфиксирующую органеллу. Как и в случае с митохондриями и пластидами, уровень взаимодействия тут очень высокий: браарудосфера производит белки, необходимые для жизни своего нового органа; нитропласт уже совсем не может жить сам по себе, так что это уже не симбионт, а полноценная органелла. Азотфиксация – замечательный процесс, без него жизнь невозможна. Тем удивительнее, что заниматься им умеют далеко не все, и даже мало кто симбиотирует с теми, кто умеет. Самым известным примером взаимодействия азотфиксирующих бактерий с растениями являются бобовые с их клубеньками, но гаптофиты вышли на совершенно новый уровень.

Самое замечательное свойство гаптофитов – чешуйки-кокколиты, образующие вокруг клетки панцирь-коккосферу. Эти чешуйки сыграли монументальнейшую роль в нашей эволюции. Большинство гаптофитов – кокколитофориды класса Coccolithophyceae (они же Prymnesiophyceae). Их кокколиты сделаны из CaCO₃. Миллионы лет гаптофиты строили свои панцири, гибли и опускались на дно морей. Отлагались гигантские толщи мела.

БОТАНИЧЕСКИЕ ИСТОРИИ

Кстати, всяческие римляне и викинги-норманны, подплывая к Англии, первым делом видели эти монументальные белые обрывы, откуда и взялось название Альбион (без сомнения, туманный), так как «albus» – белый. Между прочим, по этим же английским отложениям был назван меловой период, а на окаменелостях из них в XIX веке выросла наука палеонтология.

Эта микроскопическая на уровне отдельных клеток и вместе с тем титаническая на уровне геологических и планетарных масштабов деятельность имела грандиозные последствия. Для начала в процессе синтеза карбоната кальция в воздух выделялся углекислый газ. В краткосрочной перспективе это вызвало парниковый эффект и, соответственно, потепление в первой половине мелового периода. В долгосрочной же перспективе огромное количество углерода откладывалось мёртвым грузом, так что содержание углекислого газа в атмосфере в итоге понизилось, что выразилось в похолодании под занавес мезозоя. К тому же кислотность океана росла, что радикально сказывалось на планктоне, в том числе на самих кокколитофоридах. Водоросли начали гибнуть, что обернулось повышением щёлочности океана, а на самой границе мезозоя и кайнозоя кислотность опять резко усилилась. Чтобы мало не показалось, всё это сопровождалось падением астероидов Чиксулуба и Шивы, а также извержениями мегавулканов – деканских траппов, привносивших свой апокалиптический шарм в творившийся уже сотни тысяч лет бардак. Такие пертурбации не могли не сказаться на биосфере. Случилось масштабное вымирание. В морях исчезли 43 % видов всех тварей, в том числе аммониты, двустворчатые моллюски иноцерамы и рудисты, морские рептилии, сильно пострадали белемниты, радиолярии, фораминиферы и одноклеточные водоросли. На суше вымерли динозавры, птерозавры, энанциорнисы и конфуциусорнисы. Это вымирание отнюдь не было самым массовым; на фоне ордовикского, девонского, пермского и триасового оно даже как бы и не серьёзное. Однако для нас – приматов – именно оно стало определяющим.

Исчезновение конкурентов и хищников, освобождение огромного числа экологических ниш дали огромный шанс выжившим, в том числе первым приматоморфам – нашим предкам.

В последующем толщи мела в зонах океанических разломов мало-помалу погружались в магму и переплавлялись. Углекислый газ высвобождался и возвращался в атмосферу, отчего стартовал новый виток парникового эффекта, мощнейшее потепление первой половины палеогена и защелачивание океана. Обилие тепла и углекислого газа создало отличные условия для роста тропических лесов, в которых отлично себя чувствовали приматоморфы. К середине эоцена – около 45 миллионов лет назад – приматы дошли до состояния настоящих обезьян, то есть, строго говоря, самый ответственный этап своей эволюции; до появления разума оставалось всего ничего – тонкости-детали. Так кокколитофориды создали из недоземлероек нас. Они и ныне живут в океане, так что не исключено: пройдёт сотня-другая миллионов лет, и история может повториться.

В родственном типе солнечников Heliozoa (они же Centroplasthelida и Centrohelida) фотосинтеза большей частью не наблюдается, но представители рода Meringosphaera (виды M. aculeata, M. mediterranea, M. spinosa и M. tenerrima) воруют чужие пластиды, то есть занимаются клептопластией. Они проглатывают и переваривают водорослей, причём разных в разные сезоны, в том числе из класса силикофлагеллат Dictyochophyceae (из типа охрофитов Ochrophyta) и каких‐то пока неопознанных, а их хроматофоры оставляют себе. Как минимум 22 гена фотосинтеза горизонтальным переносом уже переехало в геном мерингосфер.

* * *

Второе подцарство царства Chromista – Harosa – ещё богаче на сверхспособность фотосинтеза. Про специфическое инфрацарство Rhizaria с его независимыми первичным и вторичным эндосимбиозами уже говорилось, но и другое инфрацарство Halvaria не отстаёт в своей причудливости. Все гальварии получили хлоропласт путём вторичного эндосимбиоза с красными водорослями, но на этом совсем не остановились.

В надтипе Alveolata инфузории типа Ciliophora потеряли хлоропласт, но некоторые пытаются снова обрести. Особенно показательны инфузории класса Litostomatea: Mesodinium pulex и M. pupula чисто гетеротрофные; M. chamaeleon поглощают криптофитов и удерживают их внутри себя, пользуясь фотосинтезом, а через несколько недель переваривают; на следующем уровне Myrionecta rubra (она же Mesodinium rubrum) поглощают криптофитов и переваривают их (даже несмотря на отсутствие постоянных цитостома и цитофаринкса – клеточных рта и глотки у инфузории), но продолжают пользоваться их хлоропластами.

Инфузория Pseudoblepharisma tenue (класс Heterotrichea) имеет сразу двух симбионтов: зелёного – хлореллу Chlorella и красного – пурпурную бактерию Thiodictyon intracellulare (Chromatiaceae); получается тройной эндосимбиоз (и не надо путать его с третичным!).

Инфузория Paramecium bursaria (ближайшая родственница всем известной инфузории-туфельки) симбиотирует с зелёными водорослями зоохлореллами Zoochlorella.

Дальше всех зашли инфузории отряда Odontostomatida класса Plagiopylea, не только заселившие в себя эндосимбиотических гамма-протеобактерий Candidatus Azoamicus ciliaticola и Candidatus Azoamicus soli, но и сделавшие из них полноценные пара-митохондрии. Бактерии производят АТФ, причём с использованием не кислорода, а нитратов, так как живут они глубоко на дне, где совсем нет кислорода, а нитратов хватает. Бактерии потеряли большую часть своего генома, в том числе гены построения мембраны и клеточной стенки, синтеза витаминов и аминокислот. А инфузории, в свою очередь, потеряли нормальные митохондрии, от которых остались лишь гидрогеносомы и обрывки митохондриальных генов. Поиски близких родственников в метагеномных базах данных показали, что подобных существ, видимо, довольно много: похожи симбиотические с инфузориями-одонтостоматидами бактерии Candidatus Azoamicus viridis, Candidatus Azosocius agrarius и Candidatus Azosocius aquiferis, кои, впрочем, используют не нитраты, а кислород.

Судьба одонтостоматид полностью повторяет эндосимбиоз архей и альфа-протеобактерий, случившийся в далёком докембрии и создавший эукариот с митохондриями.

—

Родственный инфузориям тип миозоев Miozoa чрезвычайно богат и контрастен. Главные фотосинтетики в нём – панцирные жгутиконосцы-динофлагелляты надкласса Dinoflagellata (они же Dinophyta и Peridinea). Их панцирь сделан из целлюлозы и белков, что палеонтологически-печально, так как эти вещества не сохраняются в ископаемом виде; впрочем, по специфическим химическим следам динофлагелляты предполагаются с протерозоя или кембрия, по цистам известны как минимум с перми, а для мезозоя и кайнозоя являются руководящими ископаемыми. Странное ядро динофлагеллят получило специальное название динокарион (он же мезокарион): хромосомы в нём всегда конденсированы, даже в интерфазе, а хроматиновые белки имеют вирусное происхождение и совсем не похожи на нормальные гистоны. ДНК у динофлагеллят невероятно много – от 3000 до 215000 миллионов пар оснований в гаплоидной стадии, тогда как у человека – 3180 в гаплоидной версии. Всё это богатство упаковано в однообразные хромосомы, каковых может быть от 4 до 600. Закономерно, что и процентное содержание генома в клетке рекордное. Зачем им столько – непонятно!

Для фотосинтеза у динофлагеллят есть зелёный хлорофилл и красный перидинин, содержащиеся в трёхмембранных хлоропластах, исходно обретённых в виде красной водоросли вторичным эндосимбиозом. Но на этом они не успокоились и поставили клептопластию на новый уровень.

Начинается всё с малого: динофлагелляты-ночесветки Noctiluca miliaris и N. scintillans вполне гетеротрофны и могут питаться диатомовыми водорослями, яйцами и личинками планктонных рачков и даже икрой рыб. Но при некоторой удаче они включают в свои вакуоли зелёных водорослей Pedinomonas noctilucae (из класса Pedinophyceae) в качестве симбионтов, зеленеют и становятся полностью автотрофными. А ещё ночесветки светятся по ночам дивным синим цветом. А ещё, по некоторым данным, между их делениями может проходить до 50 лет – это очень много для одноклеточных существ!

Динофлагелляты Lepidodinium chlorophorum и L. viride совершили повторный вторичный эндосимбиоз с зелёной водорослью Pedinomonas minor (из класса Pedinophyceae), от которой осталась и мембрана, и ядро, но у которой генетический аппарат уже заметно редуцировался. Cвой красный хлоропласт лепидодиниумы потеряли.

На более высоком уровне, Dinophysis caudata и многие другие виды этого рода едят инфузорий Myrionecta rubra, которые до этого съели криптофитов Teleaulax amphioxeia. Таким образом криптофитовые пластиды оказываются в динофлагелляте; криптофитовое ядро, которое ещё сохраняется в инфузории, динофлагеллята переваривает за ненадобностью.

Далее заходят динотомные динофлагелляты Durinskia baltica, D. oculata, D. agilis, D. capensis, D. kwazulunatalensis и Kryptoperidinium foliaceum, представляющие собой матрёшки, собранные третичным эндосимбиозом с диатомовой водорослью. D. capensis удерживают диатомовых всего на пару месяцев, тогда как D. kwazulunatalensis захватили их навсегда, лишив клеточной стенки, самостоятельности и способности произвольно делиться (но при делении дуринскии бывшая диатомея тоже синхронно делится). Ядра диатомей при этом модифицируются – сначала в вытянутую форму, а потом в несколько круглых ядер. По итогу получается, что динофлагеллята захватила диатомовую водоросль типа Phaeodactylum tricornutum, которая ранее захватила эукариотическую красную водоросль, которая имела прокариотного симбионта-хроматофор. Свои ядра и митохондрии есть и у динофлагелляты, и у диатомеи. Новообретённый на базе диатомеи хлоропласт в итоге имеет пять мембран! В нём содержатся несколько типов хлорофилла, а заодно типичный для диатомей фукоксантин. Уже имевшийся красный хлоропласт динофлагелляты тоже никуда не делся, только уменьшился и стал трёхмембранным красным глазком с перидинином. Динофлагелляты Peridiniopsis (например, P. penardii и P. jiulongensis) тоже сделали пластиду из диатомеи, только уже четырёхмембранную; у них также сохраняется трёхмембранный красный глазок.

На высшем уровне клептопластии располагаются Karlodinium veneficum, K. micrum и другие виды этого рода, а также Karenia brevis и десять близких видов этого рода. Они совершили третичный эндосимбиоз с гаптофитами, получив от них жёлто-зелёные хлоропласты, но потеряв собственный красный хлоропласт, от коего не осталось ничего, кроме некоторых генов в ядре. От ядра гаптофитов тоже ничего не остаётся. В итоге карения не имеет перидинина, типичного для динофлагеллят. Зато она выделяет бревитоксины и травит океан; при массовом размножении случаются ужасные красные приливы с массовой гибелью рыбы и всех прочих морских жителей.

О РОДСТВЕННИКАХ

Два десятка видов динофлагеллят стали паразитическими и вредят водорослям, гидрам-сифонофорам, рачкам и рыбам, а потому многие из них потеряли фотосинтез. Удивительнее, что не все паразиты распрощались с автотрофностью. Например, Dissodinium, Blastodinium и Schizodinium паразитируют на яйцах рачков-копепод и при этом имеют хлоропласты.

Как обычно бывает в природе, разница между паразитизмом и симбиозом очень туманна. Многочисленные виды рода Symbiodinium и нескольких других близких к нему (Breviolum, Cladocopium, Durusdinium, Effrenium, Fugacium и Gerakladium) вступают в симбиоз с самыми разными морскими животными, в которых их обычно называют зооксантеллами. Зооксантеллы проникают внутрь клеток кораллов или в межклеточное вещество моллюсков и обмениваются с хозяином продуктами фотосинтеза. Для сохранности зооксантелл из вакуоли хозяина образуется пузырёк-симбиосома. Во многих случаях взаимодействие становится принципиальным для жизни обоих участников, так что это уже не просто симбиоз, а настоящий мутуализм, то есть взаимодействие, когда оба организма уже никак друг без друга не могут обойтись. Правда, иногда зооксантеллы могут разбуяниться и, напротив, вызвать массовую гибель кораллов.

Родственники динофлагеллят – cпоровики надкласса Sporozoa – удивительны по‐своему. Они паразиты, им фотосинтез не нужен, так что бывший хлоропласт стал четырёхмембранным апикопластом, который синтезирует жирные кислоты и изопреноиды. Но и тут можно найти переходы: родственная споровикам водоросль Chromera velia имеет рабочий фотосинтезирующий четырёхмембранный хлоропласт, отчего выделяется в отряд Chromerida класса Apicomonadea или даже в отдельный тип Chromerida.

Грегарины класса Gregarinomorphea (они же Conoidasida) стали паразитами беспозвоночных. Некоторые их представители сделали неплохую попытку обрести многоклеточность, неспроста некоторые систематики выделяют их в группу Septatorina. Их исходно червеобразная клетка делится на три отдела: передний эпимерит – аналог сколекса ленточных червей для цепляния за стенку кишечника хозяина, средний протомерит похож на переднеспинку насекомого, а задний вытянутый дейтомерит – «брюшко» – содержит ядро. У Taeniocystis mira дейтомерит делится ещё на дополнительные отделы.

Самые вредоносные споровики – кокцидии класса Coccidia, видимо, когда‐то тоже имели хлоропласты, но потеряли, так как паразитам фотосинтез не нужен – их и так неплохо кормят. Самые известные споровики – токсоплазма и малярийный плазмодий.

Toxoplasma gondii последовательно паразитирует в кошках и мышках. Постоянным хозяином является кошка, в которой токсоплазмы размножаются половым путём. Потом кошка гадит, и мышка заражается от этих нечистот. Токсоплазма поражает мозг мышки, так что та становится безумно-бесстрашной и бежит на открытое пространство, свет и запах кошки. Кошка этому очень рада, и цикл повторяется. Проблема случается, когда в роли мышки оказывается человек. Есть мнение, что все кошатники поголовно больны токсоплазмозом – ведь непросто они так любят кошек и стремятся к ним. На человеческий мозг токсоплазма, вероятно, воздействует так же, как на мышиный. И есть данные, что люди, больные токсоплазмозом, ведут себя менее осторожно и, например, чаще попадают в автомобильные аварии.

Ещё хуже малярийные плазмодии, среди бесчисленных видов коих человеку опасны четыре: Plasmodium falciparum – возбудитель тропической малярии, P. malariae – четырёхдневной, P. ovale и P. vivax – трёхдневной. Малярийные плазмодии переносятся малярийными комарами Anopheles, попадают в кровь человека, где поселяются в эритроцитах и разрушают их. Действуют они при этом поразительно синхронно, так что раз в заданное число дней человека накрывает приступ лихорадки: ему очень холодно, так как эритроциты массово лопаются и кровь перестаёт переносить кислород, при этом у человека жар, так как организм пытается побороть инфекцию. Но плазмодий – не какая‐нибудь бактерия, от которой можно избавиться повышенной температурой, он вообще очень любит тепло, иначе не жил бы в тропиках. А в итоге человеку и помереть недолго! Неспроста в малярийных местах людей или очень мало, или им очень плохо. Конечно, и от такой напасти существуют свои способы избавления.

Для начала, никто не отменял естественный отбор: в областях, поражённых малярией, возникла серповидно-клеточная анемия. Мутация делает из нормального гемоглобина гемоглобин-S, от коего эритроциты крючит, и они из круглых становятся серповидными. Такой гемоглобин невкусный, плазмодии его не любят. Только вот беда – он и кислород переносит плохо. Поскольку наследование признака вполне школьно-менделевское, выходит, что среди детей половина точно умрёт: четверть – с эритроцитами-блинчиками – от малярии, четверть – с полностью серповидными эритроцитами – от анемии. И только те везунчики, у кого две формы эритроцитов представлены пополам, выживают. При этом они, строго говоря, тоже страдают от обоих недугов, но в тот момент, когда нет приступа малярии, они менее выносливы и не очень работоспособны из‐за серповидноклеточной анемии, а в тот, когда их накрывает малярия, уничтожающая круглые клетки, тянут на серповидных. Получается, серповидно-клеточная анемия – отличный пример возникновения вредного признака из‐за того, что без него ещё хуже.

Конечно, есть и рукотворные методы. Можно осушить болота, где живут малярийные комары; можно залить их керосином или нефтью. Можно запустить в водоёмы рыбок Gambusia affinis, которые будут есть личинок комаров, правда, всех они никак не съедят, но всё же будет полегче.

А можно обратиться к ботанике. Когда с рабами-неграми малярия была занесена в Южную Америку, в 1638 году ей заболела графиня Чинчон, жена вице-короля Перу Луиса Херонимо Фернандеса де Кабреда (по народной версии – инкская принцесса Хина). Местные лекари при её лечении, думается, исходили из вполне мистических соображений, но чудесным образом угадали: кора хинного дерева Cinchona (из семейства Rubiaceae порядка Gentianales) чрезвычайно горькая. Ясно, что болезнь вызывается злым духом, и наверняка ему не понравится горечь лекарства. Про лекарства всем известно – чем противнее, тем полезнее. И в данном случае принцип сработал как надо: хинин действительно убивает одну из стадий плазмодия. Правда, принимать его надо строго по графику, согласованному с жизненным циклом плазмодия, иначе эффективность лечения резко снижается.

* * *

Во втором надтипе Heterokonta (они же «надгруппа Stramenopiles») инфрацарства Halvaria фотосинтез также был в базовой комплектации, полученный от красных водорослей. Исходный вариант их хлоропластов четырёхмембранный, причём внешняя фагосомная мембрана одновременно является внешней мембраной ядра и эндоплазматической сетью (далее следует мембрана бывшей красной водоросли и две бактериальные).

В полный рост фотосинтезирующие способности развились в типе охрофитов Ochrophyta в классах диатомовых водорослей Bacillariophyceae (Bacillariophyta, или Diatomeae), золотистых водорослей Chrysophyceae (они же Chrysophyta), жёлто-зелёных разножгутиковых трибофициевых водорослей Xanthophyceae (Xanthophyta), бурых водорослей Phaeophyceae (Phaeophyta) и у прочих их родственников из ещё примерно десятка не столь представительных классов.

Охрофиты прекрасны независимым возникновением колониальности и даже многоклеточности. По умолчанию у них есть два жгутика – большой передний (мохнатый из‐за дополнительных мастигонем) и маленький голый задний; в конкретных группах этот генеральный план меняется в разных версиях.

—

Одни из самых простых охрофитов – диатомеи, они почти всегда одноклеточны и лишь иногда собираются в незамысловатые колонии. Снаружи диатомеи закованы в панцирь, сделанный большей частью из SiO₂ с добавлением оксидов алюминия и железа; поверх панциря намазан пектиновый слой. Панцири диатомей обычно крайне геометричны, часто весьма угловаты и чарующе-ажурны. Кремнезём диатомей был принципиален для эволюции людей, так как из миллиардов раковинок отлагались огромные толщи отложений, которые потом прессовались в диатомитовый кремень, который через миллионы лет наши предки радостно кололи, получая орудия труда. В экологическом плане диатомеи тоже критически важны: по некоторым подсчётам, они составляют до четверти органики планеты! Диатомеи крайне разнообразны, уже описаны пара десятков тысяч видов, а всего их может быть до двухсот тысяч! Один только род Navicula насчитывает более 1280 видов, а возможно, – в полтора раза больше.

Диатомеи

Хлоропласты диатомей были приобретены от красных водорослей, но содержат большой спектр вариантов хлорофилла – и зелёный, и красный, и особые пигменты – диатомин, фукоксантин и прочие. В геноме диатомей обнаруживается много генов от зелёных водорослей, так что, возможно, сначала был симбиоз с зелёными, но после остались только красные пластиды. В результате фотосинтеза диатомей получаются не углеводы, а жиры; в клетке обычно много волютина – гранул неорганических полифосфатов тускло-голубого цвета, используемых как запас питательных веществ. Кроме нормальных пластид, у диатомей есть сферические тела, которые фиксируют азот и, вероятно, достались им от цианобактерий.

—

Золотистые водоросли в исходной версии сохраняют два неравных жгутика, продвинутые могут быть амебоидными или вовсе неподвижными. Большинство пресноводные, содержат фукоксантин и строят кремниевые панцири, подобно диатомеям. Многие любят собираться в колонии, иногда ветвистые, очень ажурной формы, иногда же – нитевидные или бесформенные слизистые скопления.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.