Рассказ Полипа

Рассказ Полипа

Все развивающиеся существа следят за изменениями в мире: изменениями в погоде, в температуре, количестве ливней и – более сложные, потому что они дают сдачи в эволюционное время – изменениями в других развивающихся линиях, таких как хищники и добыча. Некоторые развивающиеся существа изменяют самим своим присутствием мир, в котором они живут и к которому они должны приспособиться. Кислорода, который мы вдыхаем, не было здесь прежде, чем его внесли сюда зеленые растения. Сначала ядовитый, он создал совершенно измененные условия, которые большинство линий животных было вынуждено сначала терпеть, а затем от них зависеть. На более короткой шкале времени деревья в высокоразвитом лесу населяют мир, который сами они создавали сотни лет – время, необходимое чтобы преобразовать голый песок в климаксный лес. Климаксный лес, конечно – также сложная и богатая окружающая среда, к которой приспособилось огромное число других видов растений и животных.

Построенные на мертвых скелетах своих собственных прошлых поколений. Коралловые полипы (Diploastrea).

Поскольку слово «коралл» используется и для организма, и для твердого материала, который им создан, я буду потворствовать капризу и позаимствую у Дарвина более старое слово «полип» для кораллового организма, который поведал этот рассказ. Коралловые организмы, или полипы, преобразуют свой мир в течение сотен тысяч лет, строя на мертвых скелетах своих собственных прошлых поколений, чтобы соорудить огромные подводные горы: волностойкие неприступные валы. Прежде чем умереть, коралл объединяется с бесчисленными другими кораллами, чтобы улучшить мир, в котором будут жить будущие кораллы. И не только будущие кораллы, но и будущие поколения огромного и замысловатого сообщества животных и растений. Идея сообщества будет главным тезисом этого рассказа.

Иллюстрация напротив демонстрирует остров Херон, один из островов Большого Барьерного рифа, который я посетил (дважды). Здания, усеявшие ближний конец небольшого острова, дают общее представление о масштабе. Огромная светлая область, окружающая сам остров, является рифом, на котором остров – только самая высокая вершина, покрытая песком, сделанным из измельченного коралла (большая его часть прошла через кишки рыб), на котором растет ограниченный набор растений, поддерживая такую же ограниченную фауну наземных животных. Для объектов, которые полностью созданы живыми существами, коралловые рифы являются большими, и буровые скважины показывают, что некоторые из них имеют глубину сотни метров. Остров Херон – лишь один из больше чем 1 000 островов и почти 3 000 рифов, которые составляют Большой Барьерный риф, образующий дугу в 2 000 километров вокруг северо-западной части Австралии. Большой Барьерный риф, как часто говорится – насколько это правда, не знаю – единственное свидетельство жизни на нашей планете, достаточно большое, чтобы быть видимым от космоса. Он, также говорят, является родиной 30 процентов морских существ в мире, но снова же, я не очень уверен, что это означает – что считалось? Неважно, Большой Барьерный риф – совершенно замечательный объект, и он был полностью построен маленькими животными, похожими на актиний, названными кораллами или полипами. Живые полипы занимают только поверхностные слои кораллового рифа. Ниже их, до глубины сотен метров в некоторых океанских атоллах – скелеты их предшественников, уплотненные в известняк.

Не многие животные могли бы заявить, что изменили карту мира. Остров Херон на Большом Барьерном рифе.

В настоящее время только кораллы строят рифы, но в более ранние геологические эры у них не было такой монополии. Рифы также были неоднократно построены морскими водорослями, губками, моллюсками и трубчатыми червями. Большой успех самих коралловых организмов, кажется, происходит от их ассоциации с микроскопическими морскими водорослями, которые живут в их клетках и фотосинтезируют на освещенной солнцем отмели, к конечной выгоде кораллов. У этих морских водорослей, названных зооксантелла, есть множество различных цветных пигментов для того, чтобы улавливать свет, чем объясняется ярко фотогеничный внешний вид коралловых рифов. Не удивительно, что кораллы когда-то считались растениями. Они получают большую часть своей пищи тем же способом, что и растения, и они конкурируют за свет, как растения. Оставалось только ожидать, что они примут подобные формы. Кроме того, их старание затмить и не остаться в тени приводит к целому сообществу кораллов, принимающих вид лесного полога. И, как любой лес, коралловый риф также является родиной большого сообщества других существ.

Коралловые рифы чрезвычайно увеличивают «экопространство» района. Как выразился мой коллега Ричард Саутвуд (Richard Southwood) в своей книге «История жизни»:

Где иначе была бы скальная порода или песок со столбом воды над ним, риф предоставляет сложную трехмерную структуру с большим количеством дополнительных поверхностей, со многими трещинами и маленькими пещерами.

Леса делают то же самое, увеличивая эффективную площадь поверхности, доступную для биологической деятельности и заселения. Увеличенное экопространство – то, что мы ожидаем обнаружить в сложных экологических сообществах. Коралловые рифы являются вместилищем огромного разнообразия животных всех видов, удобно устроившихся в каждом углу и закоулке предоставленного огромного экопространства.

Нечто подобное происходит в органах тела. Человеческий мозг увеличивает свою эффективную поверхность и, следовательно, свою функциональную способность благодаря сложному складкообразованию. Не может быть случайностью, что «коралл-мозговик» так поразительно его напоминает.

Сам Дарвин был первым, кто понял, как сформировались коралловые рифы. Его дебютная научная книга (после его путевой книги «Путешествие на Бигле») была трактатом о коралловых рифах, который он опубликовал, когда ему было всего 33. Вот проблема Дарвина, как мы видели бы ее сегодня, хотя у него не было доступа к большей части информации, которая относится либо к изложению проблемы, либо к ее решению. Дарвин действительно был так удивительно наделен даром предвидения в своей теории коралловых рифов, как в своих более известных теориях естественного отбора и полового отбора.

Поразительное подобие. Симметричный коралл-мозговик (Diplorio strigoso).

Кораллы могут жить только на мелководье. Они зависят от водорослей в своих клетках, а водорослям, конечно, нужен свет. Мелководье также хорошо для планктонной добычи, которой кораллы дополняют свою диету. Кораллы – жители береговых линий, и Вы можете действительно обнаружить мелководные «окаймляющие рифы» вокруг тропических побережий. Но удивляет в кораллах то, что Вы можете также найти их в окружении очень большой глубины. Океанские коралловые острова являются вершинами высоких подводных гор, созданных поколениями мертвых кораллов. Барьерные коралловые рифы – промежуточная категория, придерживающаяся береговой линии, но более удаленная, чем окаймляющие рифы, и с большей глубиной между кораллами и берегом. Даже в случае отдаленных коралловых островов, полностью изолированных в глубоком океане, живые кораллы всегда находятся на мелководье, близко к свету, где они и их водоросли могут процветать. Но вода здесь мелкая только благодаря любезности поколений предшествующих кораллов, на которых они располагаются.

У Дарвина, как я сказал, не было всей информации, необходимой чтобы понять степень проблемы. Только потому, что люди бурили землю на рифах и обнаружили прессованный коралл на большой глубине, мы теперь знаем, что коралловые атоллы являются вершинами высоких подводных гор, сделанных из древнего коралла. Во время Дарвина преобладающей была теория, что атоллы были поверхностными образованиями коралла на вершинах затопленных вулканов, которые лежат немного ниже поверхности. По этой теории не было никакой проблемы, чтобы ее решать. Кораллы росли только на мелководье, и вулканы давали им высоту, необходимую для получения мелководья. Но Дарвин не верил этому, даже притом, что он никак не мог знать, что мертвый коралл был настолько глубок.

Вторым подвигом предвидения Дарвина была непосредственно его теория. Он предположил, что морское дно непрерывно опускалось вблизи атолла (повышаясь в других местах, поскольку он наглядно знал об обнаружении морских окаменелостей высоко в Андах). Дарвин предположил, что, когда морское дно понижалось, оно поглощало коралловую гору с собою. Кораллы росли на вершине опускающейся подводной горы в одном темпе с опусканием, таким образом, чтобы вершина всегда была вблизи поверхности моря, в зоне света и процветания. Сама гора была только наслоением мертвых кораллов, которые когда-то процветали на солнце. Самые старые кораллы, у основания подводной горы, вероятно, возникли как окаймляющий риф некоторой забытой части суши или давно потухшего вулкана. Как и суша, постепенно погруженная ниже уровня воды, кораллы позже стали барьерным коралловым рифом на увеличивающемся расстоянии от отступающей береговой линии. С дальнейшим понижением первоначальная суша полностью исчезла, и барьерный коралловый риф стал основой для длительного расширения подводной горы, пока понижение продолжалось. Отдаленные океанские коралловые острова начинались на вершинах вулканов, основание которых так же медленно опускалось. Идея Дарвина все еще значительно подтверждается сегодня, дополненная тектоникой плит, объясняющей понижение. Коралловый риф – хрестоматийный пример климаксного сообщества, и это должно быть кульминацией «Рассказа Полипа». Сообщество – скопление видов, которые развивались, процветая в присутствии друг друга. Тропический лес – сообщество. Так же болото. Так же коралловый риф. Иногда один и тот же вид сообщества возникает параллельно в различных частях мира, где климат благоприятствует этому. «Средиземноморские» сообщества возникли не только вокруг самого Средиземного моря, но и на побережьях Калифорнии, Чили, Юго-Западной Австралии и в районе Кэмп в Южной Африке. Особые виды растений, найденных в этих пяти областях, различны, но сообщества самих растений являются характерно «средиземноморскими» как, скажем, Токио и Лос-Анджелес являются узнаваемыми «городскими агломерациями». И в равной мере характерная фауна живет со средиземноморской растительностью. На них похожи тропические сообщества рифов. Они изменяются в деталях, но остаются одинаковыми в основе, говорим ли мы о юге Tихого океана, Индийском океане, Красном море или Карибском море. Есть также умеренно-зональные рифы, которые несколько различны, но одной очень специфической особенностью, которой они совместно обладают, является замечательный феномен рыбы-чистильщика – чудо, олицетворяющее утонченные тесные взаимоотношения, которые могут возникнуть в климаксном экологическом сообществе. Многие виды маленьких рыб и некоторые креветки занимаются процветающим бизнесом, собирая питательных паразитов или слизь с поверхности большей рыбы, и в некоторых случаях даже проникают к ним рот, чистят им зубы и выходят через жабры. Это свидетельствует об удивительном уровне «доверия» (Эволюционные проблемы развивающегося «доверия» интересны, но я уже уделял внимание этому  вопросу в «Эгоистичном гене» и должен воздержаться от повторения здесь.), но здесь мое любопытство больше сосредоточено на рыбе-чистильщике как примере «роли» в сообществе. У отдельных чистильщиков обычно есть так называемая «станция чистки», к которой большие рыбы подплывают, чтобы их обслужили. Это выгодно обеим сторонам – по-видимому, экономится время, которое могло бы иначе быть потрачено на поиски чистильщика или клиента. Постоянное место также делает возможными повторенные встречи между отдельными чистильщиками и клиентами, что позволяет расти крайне важному «доверию». Эти станции чистки можно сравнить с парикмахерскими. Утверждалось – хотя доводы были позже оспорены – что если удалить всех чистильщиков с рифа, общее здоровье рыбы на рифе резко снизится.

Доверие в морской парикмахерской. Рыба-чистильщик (Labroides dimidiatus) работает над розовой зубатой барабулей (Parupeneus rubescens), Красное море.

В различных частях мира местные чистильщики развились независимо и выделились из различных групп рыб. На карибских рифах профессия чистильщика главным образом занята членами семейства бычковых, которые обычно формируют маленькие группы чстильщиков. В Tихом океане, с другой стороны, самый известный чистильщик – губан, Labroides.

L. dimidiatus работает в своей «парикмахерской» днем, в то время как I. bicolor, как сказал мне мой коллега со времен Беркли, Джордж Барлоу, обслуживает ночную гильдию рыб, которые укрываются в пещерах в течение дня. Такая профессия чистильщика среди видов типична для зрелого экологического сообщества. Книга профессора Барлоу «Рыбы цихлиды» приводит примеры пресноводных видов в больших озерах Африки, которые сделали конвергентные шаги к особенностям чистильщика.

На тропических коралловых рифах почти фантастические уровни сотрудничества, достигнутого между рыбой-чистильщиком и «клиентом», являются символом отношений, в которых экологическое сообщество может иногда моделировать сложную гармонию единого организма. Действительно, подобие соблазнительно – слишком соблазнительно. Травоядные животные зависят от растений; плотоядные животные зависят от травоядных животных; без хищников размеры популяций росли бы неконтролируемо с пагубными результатами для всех; без мусорщиков, таких как жуки-могильщики и бактерии, мир пресытился бы трупами, и удобрение никогда не возвращалось бы в растения. Без специфических «ключевых» видов, идентичность которых иногда весьма удивительна, потерпело бы крах целое сообщество. Заманчиво представить себе каждый вид как орган в суперорганизме, которым является сообщество.

Описание лесов мира как его «легких» не причиняет вреда, и могло бы принести некоторую пользу, если оно поощряет людей их оберегать. Но риторика целостной гармонии может выродиться в своего рода придурь, мистицизм в стиле принца Чарльза. Действительно, идея мистического «природного равновесия» часто ссылается на такого же рода болванов, которые ходят к врачам-шарлатанам, чтобы «сбалансировать свои энергетические поля». Но существует глубокое различие между способами, которыми органы тела и виды сообщества взаимодействуют друг с другом в своих соответствующих областях, чтобы обеспечить появление гармоничного целого.

Параллели нужно рассматривать с большой осторожностью. Все же они не совсем безосновательны. Есть экология в пределах отдельного организма, сообщество генов в генофонде вида. Силы, которые обеспечивают гармонию среди частей тела организма, не совсем не похожи на силы, которые порождают иллюзию гармонии видов кораллового рифа. Существует баланс в тропическом лесу, структура в сообществе рифа, изящная координация частей, которая напоминает коадаптацию в пределах тела животного. Ни в том, ни в другом случае не существует сбалансированного целого, одобренного как целое дарвиновским отбором. В обоих случаях баланс возникает благодаря отбору на более низком уровне. Отбор не одобряет гармоничное целое. Вместо этого гармоничные части подпитываются присутствием друг друга, и возникает иллюзия гармоничного целого.

Хищники процветают в присутствии травоядных животных, и травоядные животные процветают в присутствии растений. Но что, если наоборот? Растения процветают в присутствии травоядных животных? Травоядные животные процветают в присутствии хищников? Животные и растения нуждаются в поедающих их врагах, чтобы процветать? Не прямым путем, предложенным риторикой некоторых экологических активистов. Никакое существо обычно не извлекает выгоду из того, чтобы быть съеденным. Но травы, которые могут противостоять ощипыванию лучше, чем конкурирующие растения, действительно процветают в присутствии травоядных – по принципу «враг моего врага». И что-то похожее на такую же историю можно было бы рассказать о жертвах паразитов – и хищниках, хотя здесь история более сложная. Однако обманчиво было бы сказать, что сообществу «нужны» его паразиты и хищники, так же как белому медведю нужны его печень или его зубы. Но принцип «враг моего врага» действительно приводит к чему-то похожему на такой результат. Может быть, правильно было бы представить сообщество видов, такое как коралловый риф, как своего рода сбалансированную сущность, которой потенциально угрожает уничтожение ее частей.

Эта идея сообщества как составленного из единиц низшего уровня, которые процветают в присутствии дуг друга, претворяется в жизнь. Даже в пределах единственной клетки применяется этот принцип. Большинство клеток животных вмещают сообщества бактерий, настолько всесторонне интегрированных в бесперебойную работу клетки, что их бактериальное происхождение только недавно стало понятно. Митохондрии, когда-то свободно живущие бактерии, являются столь же необходимыми для работы наших клеток, как наши клетки для них. Их гены процветают в присутствии наших, так же как наши процветают в присутствии их. Клетки растений неспособны к фотосинтезу. Это химическое колдовство совершается чужими рабочими, первоначально бактериями, теперь перемаркированными в хлоропласты. Травоядные, такие как жвачные и термиты, в значительной степени неспособны к самостоятельному перевариванию целлюлозы. Но они способны находить и жевать растения (см. «Рассказ Миксотрихи»). Ниша, предложенная их заполненными растительностью кишечниками, эксплуатируется симбиотическими микроорганизмами, которые обладают биохимической квалификацией, необходимой, чтобы эффективно переварить растительный материал. Существа со взаимодополняющими специальностями процветают в присутствии друг друга.

Я хочу добавить к этому знакомому вопросу, что процесс зеркально отображается на уровне «собственных» генов каждого вида. Весь геном белого медведя или пингвина, каймана или гуанко, является экологическим сообществом генов, которые процветают в присутствии друг друга. Непосредственное место действия этого процветания – внутренний мир клеток. Но долгосрочное место действия – генофонд видов. Учитывая половое размножение, генофонд является средой обитания каждого гена, поскольку они перекопировались и перекомпоновывались на протяжении поколений.