Гаметы-индивиды ищут друг друга

Гаметы-индивиды ищут друг друга

Конъюгирующие парочки бактерий либо инфузорий представляют собой, по существу, чуть ли не самые простые социальные группировки в мире живого, своего рода элементарные добровольные коллективы, возникающие «по обоюдному согласию» их членов. Срастаясь на короткое время крошечными тельцами, участники взаимодействия передают друг другу свои генетические программы, так что к моменту расставания либо один из них, либо оба становятся уже не теми, кем были ранее. Возникающие при этом новые комбинации генов затем многократно тиражируются практически без изменений, по мере того как прошедшие горнило конъюгации индивиды и их потомки размножаются простым делением. И так до начала очередного краткого свидания, вновь изменяющего генетическую конституцию бесполых, по существу, либо «гермафродитных» особей.

Хотя конъюгация обладает важнейшим свойством полового размножения — именно способствует соединению воедино генов двух взаимодействующих индивидов, — размножением ее никак не назовешь, ибо по окончании конъюгации мы имеем тех же двух особей (хотя и изменившихся генетически), что и в ее преддверии. Если так, то можно задать следующий вопрос: удастся ли нам обнаружить в мире одноклеточных созданий нечто такое, что хотя бы отдаленно напоминало столь привычную для нас картину: два существа, объединяя свои усилия, дают начало новому поколению организмов. Оказывается, да, с той лишь оговоркой, что хорошо знакомая нам ситуация «родители плюс потомки» уступает здесь место иному, несколько неожиданному соотношению «потомки вместо родителей». Последнее станет понятнее, если представить себе, что родителями ребенка считаются не мужчина и женщина, а принадлежащие каждому из них половые клетки, именно спермин и яйцеклетка.

Такое суждение возможно лишь в антиутопии Олдоса Хаксли «О дивный новый мир», где новые поколения людей искусственно выращивали на конвейерах, осеменяя полученные от неизвестных женщин яйцеклетки столь же анонимными спермиями. А вот среди одноклеточных самостоятельные гаметы, странствующие по собственной воле в поисках гаметы «противоположного пола», — это вещь вполне обычная. О таких гаметах-индивидах я уже не раз упоминал в предыдущих главах. А сейчас настало время познакомиться с ними более основательно.

Возьмем, к примеру, паразитическое простейшее со странным названием трихонимфа, в изобилии населяющее кишечник своеобразных живых ископаемых — древесных тараканов криптоцеркус. Трихонимфа переводит в растворимое состояние древесину, которой питаются тараканы, тем самым обеспечивая само существование последних. Каплеобразное тело трихонимфы, движущееся заостренным концом вперед, покрыто бахромой длинных жгутиков, часть которых в области заостренного «носика» топорщится в стороны наподобие пышных усов. Это придает трихонимфе особое «хищное» выражение (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Жгутиконосец-трихонимфа, поглощающий кусочек древесины задним концом тела.

Обычно трихонимфа размножается бесполым способом, разделяясь продольно надвое. Однако время от времени, когда у таракана, давшего пристанище этим созданиям, начинается линька, все они одновременно перестают двигаться, округляются и покрываются плотными оболочками-цистами. Внутри цисты трихонимфа делится пополам, давая начало двум более мелким, чем она сама, трихонимфам, несколько различающимся по размерам и по окраске. Когда вслед за этим цисты, переполняющие кишечник таракана, одновременно лопаются, наблюдателю становится ясно, что эти два создания представляют собой женскую и мужскую гаметы.

Выходя в полость тараканьего кишечника, более мелкие и темные трихонимфы этого «полового» поколения начинают преследовать более крупных и светлых. Настигнув превосходящую его размерами женскую гамету-трихонимфу, преследователь пробуравливает своим острым «носиком» ее закругленную заднюю часть и, внедряясь все глубже и глубже, залезает в своего партнера целиком (рис. 6.4). Вслед за этим клеточная оболочка мужской особи-гаметы растворяется, ее ядро движется к ядру женской гаметы и сливается с ним. Образовавшееся таким образом и ни на мгновение не потерявшее своей подвижности существо есть не что иное, как диплоидная зигота, вполне подобная по своей сути яйцеклетке, уже оплодотворенной спермием в половых путях женщины. Но в отличие от зиготы человека, которая путем многократного дробления превращается через несколько месяцев в зародыш ребенка, зигота-трихонимфа претерпевает два последовательных деления по принципу мейоза, уступая тем самым свое место четырем гаплоидным трихонимфам, способным размножаться далее простым делением. Таким образом, мы наблюдаем, как одна бесполая трихонимфа дала начало двум гаметам, в результате слияния (или копуляции) которых образовались уже четыре бесполых особи.

Рис. 6.4. Четыре стадии полового процесса у трихонимфы (слева направо). Четвертая стадия — деление зиготы.

В царстве одноклеточных микроорганизмов гаметы-индивиды зачастую существуют как бы на равных правах с бесполыми особями. Разглядывая под микроскопом капельку мутно-зеленой воды из ближайшего стоячего пруда, мы в случае удачи можем стать свидетелями следующей интересной сцены. Два крохотных округлых существа, каждое из которых снабжено парой направленных вперед, вибрирующих жгутиков, внезапно устремляются навстречу друг другу. В следующий момент жгутики нашедших друг друга созданий тесно переплетаются, после чего тельца обоих выпускают направленные в сторону партнера коротенькие отростки цитоплазмы. Соединяясь своими кончиками, эти отростки образуют сплошной цитоплазматический мостик, который, сокращаясь, как бы подтягивает обе клетки друг к другу. Не пройдет и нескольких часов, как наши одноклеточные — эти еще недавно вольные создания — отбросят за ненадобностью свои жгутики и сольются в единую теперь, неподвижную клетку-зиготу. Она опустится на дно водоема и по прошествии некоторого времени произведет из себя четыре двужгутиковые бесполые гаплоидные клетки.

Участники увиденного нами спектакля — это гаметы так называемой хламидомонады, которую зоологи причисляют к простейшим, а ботаники относят к одноклеточным зеленым водорослям. Именно эти существа, размножаясь порой в колоссальных количествах, мириадами своих микроскопических телец окрашивают яркой зеленью поверхность стоячих прудов и заводей. У того вида хламидомонад, с которыми нам пришлось столкнуться, «мужские» и «женские» гаметы ничем, по существу, не отличаются внешне ни друг от друга, ни от бесполых вегетативных особей, размножающихся простым делением надвое.

Блуждая в толще воды, гамета разыскивает подходящего ей партнера, ориентируясь на особые органические вещества (гамоны), которые выделяются гаметами «противоположного пола». Если случится так, что одновременно в одном месте окажется много гамет хламидомонады, они все в какой-то момент, под действием растворенных в воде гамонов, внезапно образуют сплошной клубок, объединяющий в себе десятки, а то и сотни индивидов-клеток. Вслед за этим парочки мужских и женских особей, заарканивших друг друга жгутиками, отделяются от общей массы. В конце концов на месте первоначального сборища остаются лишь немногие снующие туда-сюда клетки, так и не нашедшие своей «половины». Не требуется большой сообразительности, чтобы понять, что все эти «лишние» гаметы принадлежат к одному полу, хотя по их внешнему виду мы так и не узнаем, к какому именно.

У нашей хламидомонады мужские и женские гаметы в равной степени обладают свободой передвижения и, таким образом, могут одинаково успешно разыскивать партнеров-индивидов противоположного пола. Но гораздо чаще в мире одноклеточных (как одиночных, так и «колониальных») приходится наблюдать уже явное неравенство мужского и женского начал. Органами движения, наподобие жгутиков или колеблющихся «хвостиков», обычно обладают только мелкие мужские гаметы. Что касается женских гамет, то они в период своего созревания сильно увеличиваются в размерах, приобретают шаровидную форму и зачастую утрачивают жгутики (если обладали ими первоначально), становясь пассивными и неспособными управлять своей судьбой по собственному разумению. Отныне уделом женских гамет, как бы лишившихся значительной доли своей индивидуальности, остается лишь терпеливое ожидание.