В 70-х годах Геккель опубликовал свою «теорию гастреи»[51]. В стадии гаструлы он видел «воспоминание» о далеком предке, общем для всех многоклеточных животных. Не зря же зародыши проходят стадию гаструлы, того самого двухслойного мешка, который Александр Ковалевский назвал двухслойной личинкой в своей работе о ланцетнике.
— Что за вздор! — ворчал Мечников, перелистывая толстый том геккелевского сочинения. — Хорош предок, которого не было и быть не могло у многих животных!
Мечников имел право ворчать: он знал о развитии медуз и полипов и других низкоорганизованных животных куда больше, чем Геккель. Он и сам изучал этих животных, их же изучал Александр Ковалевский. Многие из этих исследований еще не были опубликованы, и любивший теоретизировать немец не знал и десятой доли того, что уже знали русские ученые.
Но если не гаструла, то — кто?
Ответа не было. Вернее, он был, но очень уж нечеткий. Бесспорно одно: предок многоклеточных животных — двухслойное существо. Эго означает, что тело такого предка состояло из двух слоев клеток: наружного и внутреннего. И только.
Но как располагались эти слои? Ведь и гаструла двухслойна.
В этом скрывалась главная трудность: вместо двухслойного зародыша-гаструлы найти другого, но обязательно двухслойного же, и притом более простого по строению.
Точный ответ могли дать лишь сами зародыши. Ни строгая последовательность рассуждений, ни пылкая фантазия не выручат там, где нужны факты, факты и факты.
Мечников принялся собирать факты: занялся изучением развития губок, кишечнополостных, ресничных червей. Его интересовало развитие зародыша, он искал ту форму, которая могла бы быть принята за загадочного общего предка многоклеточных. Но те же препараты, те же животные показывали ему и кое-что другое. Это «другое» пока оставлялось в стороне, но оно накапливалось и накапливалось. Незаметно для себя Мечников потихоньку превращался в того Мечникова, которого вскоре узнал весь мир: в Мечникова из Пастеровского института.
И. И. Мечников (1845–1916).
Каков мог быть двухслойный предок? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно было выяснить: а как вообще образуются двухслойные зародыши?
Гаструла образуется путем впячивания стенки бластулы. Так однослойный пузырь-бластула превращается в двухслойный мешок-гаструлу. Это показал А. Ковалевский, это видел Мечников, но… теория гаструлы-гастреи была им забракована. Он не мог согласиться с тем, что «гастрея» — исходная форма всех многоклеточных животных.
Но если не гаструла, не «гастрея», то — кто?
Выручили гидроидные медузы — одна из групп низкоорганизованных кишечнополостных животных. Изучая их развитие, Мечников увидел, что двухслойный зародыш может образоваться совсем не способом гаструляции. Стенки пузыря-бластулы здесь не впячивались, и мешка не получалось.
Бластула гидроидных медуз вела себя совсем иначе, чем бластула ланцетника. Клетки, образующие однослойную стенку пузыря-бластулы, делились поперек. Так один слой превращался в два слоя — наружный и внутренний. Мечников открыл и второй способ образования второго слоя. Клетки бластулы делятся, но не поперек. И часть новых клеток продвигается-протискивается внутрь пузыря. Снова образуется второй, внутренний слой.
Зародыш двухслойный, но это не мешок, не гаструла. У такого зародыша нет пищеварительной полости, он состоит из сплошной массы клеток двух сортов (внутренние и наружные клетки). И как раз такой двухслойный зародыш встречается у наиболее низкоорганизованных животных.
— Ты будешь называться паренхимула! — решил Мечников. — А предполагаемый предок, построенный по твоему образцу, — паренхимелла.
Название было неплохое: оно передавало особенности строения такого зародыша, состоявшего из набитой клетками однослойной оболочки. Нужно лишь помнить, что не паренхимелла построена по образцу паренхимулы, а наоборот: ведь «предок»-то именно паренхимелла.
Двухслойный зародыш и паренхимула:
1 — образование энтодермы путем продвижения внутрь зародыша клеток наружного слоя; 2 — молодая личинка-паренхимула гидроидного полипа; 3 — более взрослая паренхимула с образующейся внутри полостью: эк — эктодерма; эн — энтодерма; п — полость.
Половина задачи была решена, оставалась — вторая.
У гаструлы-гастреи есть пищеварительная полость, есть «первичный рот». А как питалась паренхимелла, у которой не было ни рта, ни пищеварительной полости?
Не может быть, чтобы паренхимелла довольствовалась растворенными в воде веществами. Конечно, она питалась какими-то микроскопическими существами, плававшими в воде.
Вывод из этого мог быть один: значит, клетки паренхимеллы обладали способностью захватывать и переваривать твердые вещества.
И снова — «но». На этот раз иное: слов мало, нужны факты. Нужно доказать, что в многоклеточном животном есть клетки, захватывающие и переваривающие твердые вещества. Иначе вся теория паренхимеллы рушится: без питания не проживешь.
Еще задолго до этого Мечников изучал ресничных червей. Среди них оказались формы, лишенные кишечного канала. У них внутри тела находилась сплошная масса клеток, образующих так называемую «паренхиму» тела червя.
У такого червя есть рот и глотка, он глотает пищу. Но проглоченное не попадает в кишку: ее нет. Пищу поглощают клетки паренхимы, и она переваривается внутри них.
Нечто схожее Мечников увидел и у губок.
Тело губки пронизано множеством каналов. По ним медленно течет вода, втягиваемая губкой и несущая с собой пищу и кислород. Внутри каналов есть особые клетки со жгутиком. Движение жгутиков вызывает ток воды в каналах.
Жгутиковые клетки захватывают из воды пищевые частицы и переваривают их внутри себя. Если они захватили слишком много, то выбрасывают избыток, но не в канал. Через свое основание они выбрасывают эти излишки внутрь той массы, которая образует тело губки. Там эти частицы захватываются особыми клетками.
Мечникову довелось увидеть, как совсем молоденькая пресноводная губка-бодяга объелась зелеными эвгленами.
Эвглена — одноклеточное животное, передвигающееся при помощи жгутика. В ней много зеленых крупинок, а потому она и выглядит зеленой. Школьники знают эвглену: о ней говорят на уроке.
Бодяга, наглотавшись эвглен, быстро переварила их, но зеленые крупинки остались в целости.
Долгое время клетки бодяги выглядели словно нашпигованными зеленью. По этим зеленым крупинкам Мечников смог проследить, как и куда передвигались в клетках заглотанные эвглены, как прошло распределение пищевого материала в клетках губки.
Год за годом Мечников дополнял свою теорию паренхимеллы.
Мало найти личинку-паренхимулу, мало показать, как могла питаться паренхимелла. Нужно еще было найти животное, показывающее, как могла образоваться паренхимелла. Иными словами, требовалось разыскать организм, средний по своему строению между бластулой и паренхимулой.
Мечникову удалось найти подходящий пример.
«Протоспонгия» — так называется своеобразная колония простейших животных. Эта колония состоит из студенистой пластинки, по краям которой сидят по отдельности клетки-особи — члены колонии. У каждой особи есть жгутик и «воротничок». Внутри пластинки также есть клетки, но они без жгутика и без «воротничка», форма их — амебоидная, и они могут передвигаться — ползать, как ползают амебы.
Протоспонгия.
В такой колонии для Мечникова не было бы ничего интересного, если бы не происхождение амебоидных клеток. Оказалось, что наружные жгутиконосные клетки могут, приняв пищу, уходить внутрь студенистой пластинки: клетка теряет жгутик и «воротничок» и ползет внутрь пластинки. Она может через некоторое время вернуться наружу. И тогда у нее снова появляются жгутик и «воротничок».
Протоспонгия показывает, как могла образоваться паренхимелла.
Жил когда-то организм, похожий на бластулу: это был студенистый комок, на поверхности которого в один ряд сидели клетки. Вначале, как у Протоспонгии, в глубь комка уходили лишь отдельные клетки, позже вновь выползавшие на поверхность. Внутренние клетки не были тогда чем-то постоянным, и особых клеток второго слоя еще не имелось. Любая клетка наружного слоя могла переползти внутрь.
Позже этот внутренний слой стал постоянным, и клетки его уже не могли вернуться на поверхность, сделаться клетками первого, наружного слоя.
Произошло «разделение труда»: клетки наружного слоя стали покровными клетками, клетки внутреннего слоя — пищеварительными.
У Протоспонгии нет еще разделения клеток-особей на две группы, и клетка наружного слоя может временно превращаться в клетку слоя внутреннего.
