Совместная жизнь

Следующая стадия мадрепоровый коралл. У него отдельные полипы уже неразличимы, они все сливаются в единое целое, от них остаются только глотки с щупальцами, причём эти щупальца обобществлены, они заглатывают кусочки пищи и направляют её в общую полость. Справа виден родственник гидры и полипа - мшанка кристателла. У неё тоже отдельные особи сливаются своими основаниями. Каждая особь называется не полипом, а зооидом, то есть, это как бы и не отдельное животное, и не орган. Они способны втягиваться в трубку у основания общего тела. Объединенная часть их образует подошву, и, в отличие от кораллов, мшанка способна передвигаться со скоростью 15 мм в сутки.

Другой более отдаленный родственник гидры - физалия - относится к подклассу сифонофор. Это животное называют португальский военный кораблик. У физалии есть сверху парус, который может иметь разную окраску, от голубого до пурпурного. Она довольно ядовитая, у неё есть стрекательные клетки, которые способны сильно отравить даже человека, не говоря уже о мелких животных, которыми она питается. На рисунке представлена схема строения сифонофор. Тело сифонофоры устроено из группы зооидов, разным образом модифицированных.

Самый верхний образует плавательный пузырь, внутри него находятся клетки, выделяющие газ, если физалии надо подняться на поверхность. Под плавательным пузырём находятся плавательные колокола - это как бы отдельные индивиды, но здесь они уже превращаются в органы. Ниже находятся индивиды, которые используются как половые органы, они не способны питаться, поэтому другие зооиды - гастрозоиды, их кормят, но не только их, но и весть "организм". Есть защитные зооиды, имеющие стрекательные клетки.

Таким образом, если у колонии коралловых полипов каждый полип равнозначен, то здесь колония может превращаться в достаточно сложноустроенный организм, с дифференцированными полипами, каждый из которых превращается в орган. Таким образом, этот организм нельзя однозначно проклассифицировать - является ли он колоний организмов или отдельным организмом.

И всё-таки настоящий многоклеточный организм, со сложной дифференциацией клеток, совершенно иной объект, нежели колония простейших. Одна из самых больших загадок эволюции заключается в том, как именно произошло объединение клеток в многоклеточные организмы. С эволюционной точки зрения это весьма необычный ход - ведь одноклеточному приходится пожертвовать своей физической формой ради интересов коллектива. Уильям Рэтклифф при помощи экспериментов наглядно продемонстрировал то, как мог происходить этот процесс в далёком прошлом.

Рэтклифф работал с одноклеточными дрожжами. Иногда эти клетки реплицируются, но эти реплики не отделяются от оригинала, оставаясь присоединенными к нему. Эти кружевные многоклеточные структуры из-за внешнего вида называют "снежинками". Первоначально учёный подверг клетки высокому давлению, делая выборку тех, что упали на дно тестовой пробирки. Со временем произошли удивительные вещи. Вместо того, чтобы сделать выбор в пользу генов, которые бы улучшили индивидуальные особенности каждого микроорганизма (что было бы логичным, ведь выживали лишь те, кто умел отделиться от общей массы), клетки начали подавлять экспрессию одних генов и увеличивать экспрессию других таким образом, что клеткам становилось всё труднее и труднее отделяться друг от друга. Это позволило им образовывать более сложные и крупные конгломераты.

В настоящее время Рэтклифф исследует другие особенности "снежинок", чтобы выяснить, могут ли разные структуры вырабатывать те или иные средства выживания под разными воздействиями и создавать для этого протоорганы. Ученый задался вопросом, будет ли одноклеточная водоросль образовывать сложную структуру со своими репликами для того, чтобы защититься от естественного хищника (к примеру, одноклеточной инфузории)? По его мнению, ответы на эти вопросы могут пролить много света на то, как развивалась эволюция многоклеточных организмов на самых ранних стадиях их образования.

4. Организм или социум?

Можно ли назвать колонию муравьёв, пчёл или термитов организмом или это всё-таки совершенно отдельные независимые особи? Если это независимые особи, то они должны быть способны к самостоятельному существованию вне колонии и иметь полный комплект функций своего организма. Так ли это?

Давно считается, что колонии пчел, муравьев и других общественных насекомых ведут себя, как единый организм. Теперь ученые смогли доказать, что рой или муравейник можно рассматривать, как единое целое существо.

Группа ученых под руководством Джеймса Джилули (James Gillooly) сделала вывод, что это "над-существо" состоит из миллиардов отдельных существ. Социальные взаимодействия насекомых в колонии похожи на взаимодействие клеток в отдельном организме.

При этом закономерности, выведенные для отдельных организмов, полностью применимы к колониям общественных насекомых. С физиологической точки зрения, особенности жизненного цикла также позволяют рассматривать колонии как "супер-организм".

Исследователи воспользовались математическими моделями, с помощью которых описывается и прогнозируется продолжительность жизни, рост и репродуктивные способности отдельных организмов, а затем приложили их к целым колониям.

Эксперименты проводились для 168-ми различных видов общественных насекомых: осы, пчёлы, различные виды термитов и муравьев. Оказалось, что все закономерности свойственные отдельному организму характерны для многочисленных колоний.

Муравьи

Муравьи являются настолько многочисленными насекомыми на нашей планете, что их видов насчитывается несколько тысяч. Учёные утверждают, что совокупная масса муравьёв превышает совокупную массу млекопитающих, включая слонов, носорогов и прочих крупных животных. Муравьи живут семьями в гнёздах, называемых муравейниками, которые устраивают в почве, древесине, под камнями; некоторые сооружают муравейники из мелких растительных частиц и т. п. Существуют паразитические виды, которые обитают в гнёздах других муравьёв, муравьи-"рабовладельцы", содержащие в своих гнёздах "рабов" - муравьёв других видов. Ряд видов приспособился к обитанию в жилищах человека. Некоторые виды ценятся за регулирование численности насекомых-вредителей, другие могут считаться вредителями.

Муравьи - наиболее эволюционно продвинутое семейство насекомых с точки зрения этологии, экологии и физиологии. Их семьи представляют собой сложные социальные группы с разделением труда и развитыми системами коммуникации и самоорганизации, позволяющими особям координировать свои действия при выполнении задач, которые не по силам одному индивиду. Некоторые виды муравьёв обладают развитым "языком" и способны передавать сложную информацию. Кроме того, многие виды муравьёв поддерживают высокоразвитые симбиотические отношения с другими насекомыми, грибами, бактериями и растениями.

Муравьиная семья - многолетнее, высокоорганизованное сообщество, состоящее из расплода (яйца, личинки, куколки), взрослых половых особей (самок и самцов) и, как правило, многочисленных рабочих особей (бесплодных самок). Размеры семьи варьируют от нескольких десятков особей до высокоорганизованных колоний, состоящих из миллионов муравьёв и занимающих большие территории. Крупные семьи состоят в основном из бесплодных бескрылых самок, формирующих касты рабочих, солдат или другие специализированные группы. Почти во всех семьях есть самцы и одна или несколько репродуктивных самок - маток, называемых царицами или королевами. В муравьиных семьях существуют разделение труда, связи между особями и самоорганизация при решении сложных проблем.

Данные насекомые относятся к перепончатокрылым, особи мужского пола развиваются из неоплодотворённых яиц и имеют одинарный набор хромосом, а особи женского пола наделены двойным комплектом. При таком положении дел, дочери приобретают от отца весь геном, а от матери - половину. При этом сёстры становятся друг другу более близкими родственниками, чем дочери для матери. Несмотря на то, что слово "муравей" мужского рода, все рабочие муравьи самки - дочери королевы-матки, которые не могут спариваться и остаются неоплодотворенными всю свою жизнь.