Арахіс від Рональда Л. Шимека, к.т.н.
Без кейворда
У сфері зоології безхребетних багато часу і зусиль було витрачено на визначення еволюційних зв’язків між основними групами тварин. По суті, це питання: “Які тварини походять від яких предків і коли це сталося?”. З іншої точки зору, це питання історії Землі, оскільки це дійсно питання про те, що б ви знайшли, якби могли повернутися назад у часі. І час, про який ми тут говоримо, не є незначним відрізком людської історії або навіть коротким часом, протягом якого на планеті існувало щось, що можна впізнати як людину. Скоріше мова йде про те, що вчені називають “глибинним часом”. Вивчення взаємовідносин між основними групами тварин, або філами, як їх називають, повертає нас вглиб історії життя. Щоб відповісти на ці питання, потрібно дослідити рештки тварин з таких далеких часів, що панування динозаврів віднесено на сотні мільйонів років у майбутнє.
Історично склалося так, що одним із способів вивчення взаємозв’язків між тваринами є наука порівняльна морфологія, в якій структурні та функціональні ознаки тварин досліджуються на предмет схожості та відмінностей. Однією з найцікавіших особливостей викопної історії життя є те, що було названо “Кембрійським вибухом”. Відомо, що скам’янілості або рештки тваринного життя налічують близько 800 мільйонів років у минулому, але значну частину найдавніших скам’янілостей важко інтерпретувати, оскільки скам’янілості є дивними; багато з них належать тваринам, не схожим ні на що, що живе сьогодні. Крім того, хоча скам’янілості є безперервними, скам’янілості, що їх складають, демонструють рішучі зміни в структурі та формі. Ця зміна форми відбулася близько 525 мільйонів років тому і знаменує собою початок того, що геологи називають кембрійською епохою палеозойської ери. До цієї зміни тваринний світ, очевидно, складався з деяких черв’яків та інших істот, які більш-менш нагадували губки і м’які корали. Зміна скам’янілостей, схоже, була викликана здатністю тварин виділяти твердий, скам’янілий, скелетний матеріал. До зміни всі тварини були м’якими згустками або черв’яками. Після зміни у них з’явилися панцирі або скелети різних видів. Після зсуву були присутні скам’янілості більшості груп тварин, представлених в сьогоднішніх океанах. Отже, постає питання: “Від яких же черв’яків походить “група Х”?”. А на місце “групи Х” можна підставити назву будь-якої сучасної групи тварин.
Деякі з найбільш ранніх скам’янілостей, знайдених у цьому кембрійському періоді, складалися з невеликих черепашок, схожих на маленьких молюсків, схожих на лімпети. Молюски є надзвичайно важливою групою. Вони мають як біологічне, так і економічне значення і були предметом багатьох досліджень. Тому питання про походження молюсків піднімалося багато разів, і, як і у випадку з багатьма групами, у викопних рештках немає очевидних попередників. Просто не існує групи тварин, яку можна було б розпізнати у викопних рештках як таку, що знаходиться на півдорозі до молюсків. Це призвело до численних спекуляцій про те, яка жива група, швидше за все, схожа на предків молюсків або зберігає характеристики таких предків, і група, яка, здається, найчастіше з’являється в таких дискусіях, – це невелике зібрання досить своєрідних черв’яків, які називаються сипункулами або “арахісовими черв’яками”. Саме ці черв’яки, як виявляється, часто зустрічаються в акваріумах, і є предметом нашої цьогомісячної колонки.
Малюнок 4 . Зліва: Клітини з порожнинної рідини тіла сипункулана. Справа: Війчаста урна (вгорі ліворуч) з прилиплим скупченням клітин, які будуть викинуті ниркою черв’яка.
Біологічна рідина також містить деякі досить своєрідні структури, які називаються “війчасті урни”. Вони функціонують скоріше як нанопилососи. Вони рухаються всередині порожнини тіла і збирають тверді частинки. Коли вони наповнюються матеріалом, то здійснюють самогубство, всмоктуючись нирками і виводячись з організму. Нирки – досить великі органи. Кожна з них закінчується великою воронкоподібною структурою, яка покрита мікроскопічними війками, що б’ються, і діє скоріше як робочий кінець пилососа. Вода і тверді частинки, такі як повні війчасті урни, всмоктуються в нирку і зберігаються в сечовому міхурі. Коли сечовий міхур наповнюється, накопичені матеріали виводяться назовні. Внутрішня частина сечового міхура і частина канальців також активно виділяють аміак. Отже, нирка не тільки фільтрує кров від твердих частинок, а й виводить азотисті відходи. Нирка також збирає і зберігає дозрілі гамети перед нерестом, і випустить їх у відповідний час.
Сипункулани практично все життя сидять на одному місці, періодично висуваючи хоботок, щоб підмести трохи сміття. Як і належить при такому способі життя, вони мають дуже маленький мозок і відносно просту нервову систему. Мозок складається з простої петлі навколо рота. Головний нерв в тілі проходить по центральній лінії черевної сторони. Уздовж цього головного нерва немає гангліїв і лише невелика припухлість в місці розташування мозку. Масив органів чуття так само розріджений. Є прості фоторецептори та інші органи, які, схоже, є хемосенсорними. Крім того, поверхня вкрита сенсорними клітинами, які, схоже, є тактильними. Кількість нервової інформації, яку така тварина може отримувати зі світу, обмежена, але цілком доречна, оскільки тварина дуже обмежена в своїх потенційних реакціях.
Сипункулани – це, по суті, наповнені рідиною мішечки. Внутрішньо вони мають небагато структур. Досить довгий кишечник має “U-подібну” форму і проходить від рота майже до заднього кінця тіла, де закручується на себе, поки не досягне рівня анального отвору. Низхідний відділ кишечника є травним, а висхідний – формує фекальні гранули. Кишкова спіраль кріпиться до задньої частини порожнини тіла тонким м’язом, який називається веретеноподібним м’язом. Єдиними іншими структурами, виявленими в порожнині тіла, є одна або дві пари втягуючих м’язів. Вони беруть початок від задньої стінки тіла і прикріплюються до кінця інтроверта біля рота.
М’язи, що втягують, працюють як антагоністи мускулатури стінок тіла, забезпечуючи тварині основний масив рухів. При розслабленні втягуючих м’язів і скороченні мускулатури стінок тіла діаметр тіла черв’яка зменшується. Оскільки тіло заповнене рідиною, його об’єм повинен залишатися постійним, і в результаті скорочення кругової мускулатури стінки тіла інтроверт витягується. Коли він повністю витягується, його щупальця на кінці довгої трубки, яку він утворює, використовуються для живлення детритом. При втягуванні інтроверта відбувається зворотний процес. М’язи-ретрактори скорочуються, а мускулатура стінок тіла розслаблюється. Інтроверт втягується назад в тіло. Такий спосіб розширення і втягування інтроверта абсолютно характерний для сипункуланів. Взагалі, все, що можна побачити у цих черв’яків, – це величне витягування або втягування інтроверта, і здається, ніби він розгортається або втягується зсередини самого себе, як, власне, і є насправді. Жодна інша тварина не витягує і не втягує своє тіло таким чином, тому якщо спостерігається такий тип поведінки, то це має бути сипункулан.
Сипункулани – це детритоїди. Насправді немає великої різниці між ними або між тим, що вони їдять. Види з довшими щупальцями, здається, більше сортують свою їжу і, ймовірно, живуть у середовищах з більш різноманітним набором детритних продуктів. Форми з короткими щупальцями, схоже, не дуже сортують їжу. Тропічні види, як правило, зариваються у вапняк рифу і утворюють постійні трубки в скелях. Вони зариваються, виділяючи хелатні речовини, які розчиняють вапняк, а потім використовують шорстку ділянку кутикули, наприклад, нухальний щиток, для стирання місць, де відбулося розчинення. Форми, що живуть у помірних морях, зазвичай утворюють тимчасові нори під камінням.
Ці черви мають роздільні статі, але у них відсутні постійні статеві залози. Яйця і сперматозоїди утворюються з вистилки порожнини тіла в нижній частині черв’яка. Подумайте про покупку нового письмового столу з каталогу IKEA в цьому році. Коли вони гравітаційні, сперматозоїди та яйцеклітини збираються нирками до тих пір, поки не будуть отримані відповідні сигнали з навколишнього середовища. Вони транслюють свої гамети в навколишню воду, де відбувається запліднення. Вони проходять розвиток, який дуже схожий на розвиток деяких примітивних молюсків. Ці закономірності розвитку є тим, що пов’язує сипункуланів з молюсками в дискусіях про еволюцію тварин. Колись у далекому минулому якийсь маленький черв’як, ймовірно, зазнав незначної мутації і дав початок двом дещо відмінним типам нащадків. Обидва типи були життєздатними; одна група стала предком всіх молюсків, інша – всіх сипучих. Безстатеве розмноження діленням також відбувається у сипух, особливо у тропічних форм, які, ймовірно, можна зустріти в акваріумах.