Книга слизи. Скользкий след в истории Земли - Сюзанна Ведлих

то, что остается неизменным при всех вариантах газообмена: кислород, растворяющийся во влажной среде, можно усвоить только через большие и хорошо снабженные кровью поверхности организма. Для водных видов это не составляет труда, но что же происходит на земле? Если бы наши легкие были построены как внешние жабры, мы, согласно одному исследованию, ежедневно теряли бы примерно пятьсот литров воды. По этой причине дыхательные органы наземных видов находятся внутри тела. Стоит также добавить, что в наших легких до сих пор остаются отголоски былого водного прошлого, которые проявляются в виде поглощения кислорода через слизистую оболочку.

Ex ovo omnia: все произошло из яйца, считал английский врач Уильям Гарвей в XVII веке. Доказательств тому у него не было, так как в ту пору все еще считалось, что низшие животные произошли из слизи и ила путем спонтанного зарождения. Так, современник Гарвея Исаак Уолтон в своем трактате о рыбной ловле писал о том, что лягушки зимой превращаются в слизь, а весной возвращаются в свою прежнюю форму. В контексте человеческого воспроизводства также ничего не было известно о яйце. Лишь сто пятьдесят лет спустя немецкий зоолог Эрнст фон Бэр опроверг этот подход.

Как же Уильям Гарвей, личный врач короля и знаменитый исследователь кровообращения, пришел к вышеуказанному выводу? Он тщательно исследовал развитие птенцов в куриных яйцах, сравнивая их с развитием других эмбрионов. В результате он нашел, как впоследствии и Эрнст Геккель, удивительное количество соответствий. Гарвей также придерживался мнения о том, что раннее развитие птиц схоже с ранним развитием других организмов. Принцип в целом тот же, однако среда вокруг играет решающую роль. Итак, какие характеристики имеют яйца в воде и на земле?

Кейп-Код – полуостров под Бостоном, дугой прорезающий берег Атлантики. Там я увидела, что после прилива на песке остались моллюски, на которых сразу напали чайки. Красный многощетинковый червь (полихета) с поразительными щетинками изогнулся в небольшой луже, пытаясь в нее зарыться. Мертвая камбала потерянно лежала у края воды. Какими бы разными ни были морские виды, у них есть общая черта. Будь то червь, моллюск или рыба – все они с большой долей вероятности защищают свои яйца оболочкой из затвердевшей слизи.

Гелевую оболочку на разных этапах эволюции использовали самые различные группы животных, потому что у нее есть ряд преимуществ. Водянистая оболочка защищает эмбрионы от высыхания и одновременно дает кислороду беспрепятственно проникать внутрь. Более того, она часто снабжена как антимикробными веществами, так и, вполне вероятно, токсинами с целью защиты от хищников. Эта теория помогает объяснить наличие красочных яйцевых мешков у многих морских улиток. Сигнал может служить предупреждением. К сожалению, большие лунные улитки отказываются от этого визуального эффекта, из-за чего на поиски их невзрачных яйцевых мешков на пляже Кейпа уходит больше времени. Вживую я еще не видела ни одного животного, обитающего на берегу и питающегося моллюсками, при необходимости просверливая их раковины. Самки моллюсков зарываются в мягкий песок, чтобы там произвести так называемый песчаный воротник. Это смесь из крошечных яиц и крупиц песка, превращающая желеобразный матрикс в чудесные конструкции. Когда песчаные воротники застывают вокруг раковины матери, они принимают кривую или даже спиралевидную форму. Песчаные воротники по своей консистенции напоминают резину, а те, что оказываются на берегу становятся эластичными и прозрачными, что через них можно увидеть солнечный свет.

Невооруженным глазом я не могу отличить яйца улиток от крупиц песка. Возможно, полупрозрачные детеныши уже вылупились. Тем не менее я все равно кладу песчаные воротники на кромку воды, чтобы те когда-нибудь выпустили в море оставшиеся внутри личинки лунных улиток под названием велигер. Правда, не все морские виды могут столь тщательно «упаковывать» свои яйца. Кораллы, к примеру, производят желеобразные узлы яйцеклеток и сперматозоидов, скрепленные слизью. Эти узлы поднимаются на поверхность воды, распадаются и сходятся уже с новыми партнерами. Моллюски же просто выпускают свои яйцеклетки и сперматозоиды в открытое море, предварительно, правда, покрыв их гелевой оболочкой. Таким образом, слизь и другие виды желеобразных оболочек являются незаменимыми средствами защиты яиц в водном пространстве, особенно если яйца при контакте с воздухом быстро высыхают.

Именно поэтому взрослые наземные амфибии вынуждены откладывать свою желеобразную икру преимущественно в свежей пресной воде. Некоторые виды вместо этого выбирают влажные наземные поверхности, однако в итоге, согласно одному исследованию, тратят гораздо больше времени и энергии на уход за потомством. Здесь есть и курьезные примеры: некоторые амфибии увлажняют свои яйца с помощью собственной мочи. Другие виды носят икру, а затем и самих детенышей везде с собой. На это у амфибий уходит много усилий и вплоть до нескольких недель времени, но цель оправдывает средства: именно так потомство может научиться выживать даже в самых неблагоприятных условиях.

Действительно независимыми от воды впервые стали рептилии. Примерно триста сорок миллионов лет назад они научились покрывать свои яйца известью, защищая их тем самым от высыхания. Их дальние родственники – птицы и уже упомянутые чайки – на пляже Кейп-Код придерживаются того же подхода. Прямо под внешней оболочкой яиц у них находится амниотическая мембрана, дополнительно защищающая эмбрион и его желток. Есть еще одна важная составляющая, делающая этот вид яиц особенным. Это желеобразный и очень вязкий альбумин, или яичный белок. Британский орнитолог Тим Беркхед описывал альбумин как «отчетливое ничто», бесцветное и бесструктурное. Иными словами, это комочек из какого-то слизеобразного материала, не имеющий четкой формы. На самом деле, альбумин – потрясающий загадочный инструмент, имеющий огромное значение для яйца. Помимо всего прочего, альбумин снабжает яйцо водой и протеинами, амортизирует физические повреждения и, словно биохимическая противопожарная стена, защищает яйцо от патогенов.

«Отчетливое ничто» – это крайне важный барьер, поскольку разные микробы только и ждут удобного момента, чтобы напасть на эмбрион. Первый удар от этих полчищ принимает на себя внешняя оболочка, однако и находящаяся под ней мембрана, словно тончайшая сеть, может останавливать бактерии. Даже если патогену удается попасть внутрь, ему предстоит долгий путь по альбумину. Этот путь можно сравнить с наказанием розгами, потому что слизь помимо многих других антимикробных протеинов также содержит лизоцим, разрушающий клеточные стенки бактерий. Одновременно этот путь похож еще и на марафон, так как альбумин состоит из слоев разной консистенции, ни один из которых не содержит питательные вещества или что-либо полезное для микробов. Подытоживая, путешествие патогенов по альбумину, по словам Беркхеда, сравнимо с путешествием человека по пустыне Атакама.

Лишь покрыв потомство необходимой оболочкой и научившись контролировать водообмен, амниоты[14] смогли покорить сухую землю. А как же поступают млекопитающие? Детеныши млекопитающих до рождения находятся