07.09.2014

Находка датских зоологов: артефакт, новый тип или дожившее до наших дней вендское животное?

В океане к югу от Австралии открыто странное медузообразное существо, предположительно относящееся к новому типу многоклеточных животных. Не исключено также, что это доживший до современности представитель трилобозоев — группы, которая считалась исчезнувшей в вендском периоде.

В 1610 году профессор Падуанского университета Галилео Галилей (Galileo Galilei) открыл кольца Сатурна. Оптика была несовершенной, и поначалу он принял кольца за два спутника. Несколькими месяцами раньше Галилей открыл спутники Юпитера, и это произвело революцию в астрономии, резко увеличив число известных науке объектов Солнечной системы. Так что важность открытия спутников еще одной планеты Галилей прекрасно понимал. В то же время он, с одной стороны, не был уверен, что обнаружил именно спутники, и не решался публиковать данные без проверки, а с другой — беспокоился о своем приоритете. Выходом стала публикация латинской анаграммы, которая выглядела бессмысленным набором букв (Smaismrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras), но после расшифровки означала: «Высочайшую планету тройною наблюдал» (Altissimum planetam tergeminum observavi).

Известный биолог-эволюционист Николай Николаевич Воронцов однажды сказал, что открытие нового типа животных по значению равносильно открытию новой планеты Солнечной системы. Неудивительно, что и сейчас, в 2014 году, исследователи-зоологи, предположительно открывшие новый тип, поступили подобно Галилею. Они сделали заведомо предварительную краткую публикацию, чтобы «застолбить» свой приоритет на случай, если открытие подтвердится.

Животное, из-за которого поднялся шум (а он действительно уже поднялся!), получило родовое название Dendrogramma. В роде описано два вида: Dendrogramma enigmatica и Dendrogramma discoides. Это морские организмы. Попавшие в руки ученых особи дендрограмм были найдены на глубинах в 400 и 1000 метров на континентальном склоне в восточной части Бассова пролива, разделяющего Австралию и Тасманию.

Поразительно, что этот материал был собран с помощью эпибентосного трала (Epibenthic sled) еще в 1986 году (!). И с тех пор он оставался неописанным. В морской зоологии бывает и так.

Все эти годы собранные экземпляры дендрограмм пролежали в спирте, причем перед этим они были зафиксированы еще и в формалине. А формалин разрушительно действует на ДНК, крайне затрудняя молекулярно-биологические исследования на попавшем в него материале. Так что абсолютно никаких молекулярных данных по дендрограмме пока нет. Для современной зоологии такая ситуация, пожалуй, уникальна. Полагаться приходится только на то, что видно глазами, — как в старину.

И всё же увиденное показалось исследователям настолько важным, что они рискнули.

Надо сказать, что список авторов статьи сразу привлекает внимание. Это три зоолога из Копенгагенского музея естественной истории (Natural History Museum of Denmark), один из которых — знаменитый «открыватель новых типов» Рейнхардт Кристенсен (Reinhardt Møbjerg Kristensen). За свою более чем сорокалетнюю работу он открыл три группы морских животных, получившие ранг новых типов: Loricifera, Cycliophora и Micrognathozoa. Таким успехом больше никто из современных зоологов похвастаться не может.

Интересно, получится ли у Кристенсена в четвертый раз?..

Итак, дендрограмма — это существо, отдаленно похожее на медузу. Форму ее тела характеризуют как грибовидную: оно четко делится на широкий плоский диск и длинный стебель (рис. 1). На кончике этого стебля находится рот. Примерно такое животное получится, если у медузы сплющить зонтик, а ротовой стебелек оставить длинным.

Размер дендрограмм довольно маленький: у D. enigmatica длина ножки составляет 7,8 мм, а диаметр диска — 11 мм, у D. discoides — соответственно 4,5 и 17 мм. Это объекты, которые надо рассматривать если не под микроскопом, то уж точно под бинокуляром.

Дендрограмма — двуслойное животное. Это значит, что ее тело сформировано только двумя слоями клеток: внешним, образующим кожу (эктодерма), и внутренним, образующим выстилку кишечника (энтодерма, или гастродерма). Между ними находится волокнистая мезоглея, клеток почти не содержащая. Из таких же слоев состоит, например, тело описанной в школьном учебнике зоологии пресноводной гидры. Двуслойность — очень примитивное для многоклеточных животных состояние, сложный организм так не создать.

Единственная внутренняя полость в теле дендрограммы — кишечная (гастроваскулярная). Она представляет собой канал, который начинается ртом, проходит сквозь ротовой стебель, а дойдя до зонтика, несколько раз ветвится: надвое, потом еще надвое, и так до 4-го, 5-го или даже 6-го порядка (рис. 2). Поскольку не все выросты кишечника ветвятся одинаковое число раз, то количество их окончаний не обязательно кратно двум: у D. enigmatica таких окончаний насчитано 37, а у имеющей более крупный зонтик D. discoides — 63. Все эти окончания — слепые, никаких выходов или пор там нет. Иными словами, вся пищеварительная система дендрограммы представляет собой сильно ветвящийся мешок с единственным отверстием — ротовым.

Ветвистый кишечник часто встречается у животных, у которых нет кровеносной системы (медузы, гребневики, ресничные черви). В некотором смысле это ее замена: разрастания кишки действуют как аналоги сосудов, донося питательные вещества до тканей-потребителей. Правда, у таких маленьких и просто устроенных организмов, как дендрограмма, выростов обычно всё-таки меньше, чем у нее.

Ветвление кишечника дендрограммы очень напоминает дихотомическое ветвление растений. Этому она и обязана своим родовым названием: в современном научном языке дендрограммой обычно называют древовидную графическую схему.

Что касается видовых названий, то D. discoides означает «дендрограмма дисковидная», а D. enigmatica — «дендрограмма загадочная». Действительно, более загадочное животное на данный момент найти трудно.

Нельзя не заметить, что доступное нам описание дендрограммы чрезвычайно неполно. Например, у изученных экземпляров не найдено никаких половых продуктов или половых желез: мы ничего не знаем о том, как они размножались. Но самое поразительное, что авторы даже не пытаются выяснить, как у дендрограммы была устроена нервная система и была ли она у нее вообще. Эта тема почти не затрагивается.

Не будем слишком строги: важность нервной системы для понимания устройства животного невозможно переоценить, и авторы исследования это, несомненно, понимают. Сознательный уход от обсуждения этого вопроса всего лишь подчеркивает предварительный характер статьи. А ведь какие-то остатки нервных элементов в принципе могли сохраниться даже после жесткой фиксации. Можно надеяться, что из следующих публикаций (которые, конечно же, должны последовать) мы что-то об этом узнаем.

Что касается образа жизни дендрограммы, то о нем неизвестно попросту ничего. Живого экземпляра никто не видел. Высказаны лишь предположения, что это животное не является ни сидячим, ни колониальным. Ни на одном экземпляре не найдено обрывов тканей, которые наверняка возникли бы, если бы дендрограмма была отодрана или от камня, на котором она сидела, или от другой особи, от которой она отпочковалась.

Конечно, в такой ситуации любые рассуждения о месте дендрограммы в системе животного мира могут быть только сугубо прикидочными. Но ученые не будут учеными, если их не выскажут.

Есть две группы современных животных, на которых дендрограмма относительно похожа. Это кишечнополостные (к которым относятся медузы и полипы) и гребневики. Однако, судя по имеющимся данным, ни к одной из этих групп дендрограмму отнести все-таки нельзя.

У гребневиков кишечная полость ветвится по-другому и открывается наружу не только ртом, но и так называемыми анальными порами, которые у дендрограммы отсутствуют. К тому же у дендрограммы нет никаких признаков плавательных гребней (состоящих из склеенных ресничек), в честь которых гребневики, собственно, и названы.

К кишечнополостным дендрограмма тоже не слишком близка. У нее, например, не найдено никаких типичных для медуз органов чувств. Но самое главное, что у нее (по-видимому) начисто отсутствуют книдоциты — уникальные стрекательные клетки, которые характерны для кишечнополостных настолько, что с ними, опять же, связано современное латинское название этого типа (Cnidaria). В принципе, конечно, дендрограмма может оказаться или крайне специализированным потомком кишечнополостных, или, наоборот, родственной им древней эволюционной веточкой; но оснований для ее отнесения к самому типу книдарий пока что нет.

Получается, что, судя по имеющимся данным (это каждый раз приходится подчеркивать), ни к одному из современных типов животных дендрограмма не относится.

Правда, от формального установления нового типа авторы всё же пока воздержались (рис. 3). Они ограничились тем, что выделили новое семейство Dendrogrammatidae, объявив, что оно может относиться к новому типу многоклеточных животных. Осторожность тут оправдана: очевидно, что дополнительные исследования совершенно необходимы.

Но чем может оказаться дендрограмма, если данные о ней верны? Пусть это и новый тип — что о нем можно сказать еще? К кому он близок?

Многоклеточных животных издавна делят на радиально-симметричных (Radiata) и двусторонне-симметричных (Bilateria). При радиальной, или лучевой, симметрии в теле животного есть единственная ось симметрии, от которой расходятся подобные друг другу лучи. У кишечнополостных, например, симметрия чаще всего или шестилучевая, или восьмилучевая. Тут есть оговорки — например, у коралловых полипов внутренняя симметрия близка к билатеральной (см. Малахов В. В., 2004. Происхождение билатерально-симметричных животных (Bilateria)), но в целом кишечнополостные до сих пор обычно рассматриваются как представители группировки радиально-симметричных. И гребневики «за компанию» с ними тоже, хотя эти типы, видимо, и не являются близко родственными.

При билатеральной, или двусторонней, симметрии в теле животного есть плоскость симметрии, делящая его на правую и левую части. У таких животных всегда различаются спинная и брюшная сторона, а также передний и задний конец. К двусторонне-симметричным — билатериям — относится большинство животных, хорошо нам знакомых, от червей до человека.

На двусторонне-симметричное животное дендрограмма не похожа вовсе; авторы описания уже в заголовке характеризуют ее как «non-bilaterian animal» — животное, не относящееся к билатериям. Но к кому же она относится? К радиально-симметричным? На первый взгляд так и кажется, недаром ее приходится сравнивать с медузой. Но при первом же взгляде на детали выясняется, что всё чуть сложнее.

Во-первых, зонтик дендрограммы не является строго радиально-симметричным, как можно было бы подумать. По крайней мере, у D. enigmatica в нем имеется крупная вырезка, превращающая симметрию в двустороннюю.

Во-вторых, большую загадку представляет симметрия лопастей, расположенных у дендрограммы на кончике ротового стебелька, то есть вокруг рта. У D. enigmatica околоротовых лопастей две — это вроде бы соответствует той же двусторонней симметрии, что и в зонтике. Но у D. discoides околоротовых лопастей три. Это не то чтобы не лезет ни в какие ворота, но приводит к довольно экзотичному предположению, что симметрия здесь — трехлучевая.

И в-третьих, некоторый намек на трехлучевую симметрию можно найти и в расположении выростов кишечно-сосудистой полости дендрограммы, во всяком случае у D. discoides (рис.4).

Получается, что у дендрограмм присутствуют два типа симметрии — двусторонняя и трехлучевая, причем переход между ними происходит необычайно легко. Такая неустойчивость симметрии сама по себе выглядит эволюционно древней чертой. Но тут делать вывод рано — сперва надо убедиться, что в описании различий между видами дендрограмм нет ошибок. А заодно и в том, что это действительно два разных вида; ведь они могут, например, оказаться и просто особями разного возраста.

Проявления трехлучевой симметрии заслуживают более серьезного внимания. Трехлучевая симметрия — это редкий вариант радиальной симметрии. Она гораздо менее распространена, чем пяти-, шести- или восьмилучевая. Элементы трехлучевой симметрии встречаются у некоторых двусторонне-симметричных животных, но только в отдельных органах (в глотке нематод, например). Животных, у которых трехлучевая симметрия распространялась бы на большую часть тела, в современности не существует.

Однако в геологическом прошлом Земли такие животные были. Из отложений вендского периода (635–542 млн лет назад) известна группа под названием Trilobozoa («трехдольные»). Иногда трилобозои включаются в тип кишечнополостных, а иногда рассматриваются и как отдельный тип. По общему облику эти существа напоминают медуз. Основная часть их тела представляет собой диск, пронизанный каналами, предположительно относящимися к кишечной (гастроваскулярной) системе, которые образуют трехлучевой рисунок. Нетрудно видеть, что такое описание подходит и к дендрограмме.

Таким образом, не исключено, что дендрограмма является дожившим до наших дней представителем трилобозоев — группы, вымершей в венде, до кембрийского взрыва, приведшего к появлению большинства современных типов животных. Живых ископаемых такой древности зоология еще не находила.

Видимо, это и есть причина того, что датские зоологи поспешили с публикацией. О находке такой важности нельзя молчать, пусть даже она (находка) пока и спорна.

Оппонент, настроенный критически, мог бы в этом месте заметить, что даже у D. discoides трехлучевая симметрия нестрогая и слабая. В зонтике она вообще еле проявляется. А у D. enigmatica трехлучевой симметрии нет вовсе. На решающие доводы это не тянет. Верить смелой гипотезе датчан или нет — пока что дело вкуса.

Тут вспоминается предыдущее открытие подобного масштаба, тоже сделанное датскими морскими зоологами. В 1952 году датский исследовательский корабль «Галатея» («Galathea») выловил в Тихом океане живого моллюска, относящегося к классу Monoplacophora. Этот класс был известен по палеонтологическим находкам, но считался вымершим в девонском периоде (419–359 млн лет назад). Доживший до современности моллюск, получивший название Neopilina galatheae, стал одним из самых знаменитых «живых ископаемых». Может быть, этот пример в какой-то степени вдохновил Кристенсена и его коллег.

Увы, открыватели неопилины имели дело с живым животным. В данном же случае объект не только не жив, но и далеко не полон. То, что дендрограмма является многоклеточным организмом, сомнений не вызывает: ее клетки четко видны под микроскопом и показаны на рисунках. А вот всё остальное пока, как говорили в старину, гадательно.

Ну и что же дальше? Если обратиться к истории зоологии, мы увидим, что сообщение о подобном открытии может иметь три возможных исхода.

Во-первых, открытие может просто оказаться ошибкой. Такой пример продемонстрировал еще в 1829 году великий французский зоолог Жорж Кювье (Georges Cuvier), который умудрился принять специализированное щупальце, выполняющее половую функцию у самцов головоногих моллюсков, за червя-паразита, живущего у моллюска в мантийной полости. Этот «червь» получил родовое название Hectocotylus. Впрочем, ошибка была исправлена довольно быстро.

Во-вторых, открытие может не получить ни подтверждения, ни опровержения, навсегда оставшись в статусе научной загадки. Например, в 1892 году немецкий зоолог Иоганн Френцель (Johannes Frenzel) описал очень необычное животное, найденное в соленом озере в Южной Америке и получившее название Salinella salve (см. J. Frenzel, 1892. Untersuchungen über die mikroskopische Fauna Argentiniens). Это червеобразное существо, тело которого состоит из одного слоя клеток. У него нет разделения на эктодерму и энтодерму, которое есть даже у таких примитивных многоклеточных, как губки. Проблема в том, что салинеллу никто никогда повторно не находил. Специалисты-зоологи обычно склонны считать, что это опять же какая-то ошибка, но в чем она состояла, что в действительности нашел Френцель и не подшутил ли он таким образом над своими коллегами — остается тайной по сей день.

И в-третьих, открытие может подтвердиться. Тут прежде всего вспоминается трихоплакс, единственный представитель типа пластинчатые (Placozoa). В 1883 году Франц Шульце (Franz Eilhard Schulze) описал это существо, найдя его в морском аквариуме. Шульце совершенно правильно посчитал трихоплакса очень простым и примитивным многоклеточным животным. Однако вскоре разные исследователи стали сомневаться: а не является ли трихоплакс всего лишь чьей-нибудь личинкой? В 1907 году Тило Крумбах (Thilo Krumbach) опубликовал работу, в которой объявил трихоплакса личинкой медузы; и через несколько лет эта версия вошла в солидное руководство по зоологии, которое Крумбах редактировал. После этого трихоплакс был «закрыт»: его исключили из учебников и надолго перестали изучать. И только в 1971 году Карл Грелль (Karl Gottlieb Grell) окончательно подтвердил самостоятельность трихоплакса, выделив его в новый тип. Сейчас трихоплакс подробно изучен, в том числе и молекулярно-генетически. Шульце и Грелль были правы. В этой истории необоснованные сомнения серьезно затормозили развитие науки.

Какой из этих трех вариантов осуществится в случае с дендрограммой, мы наверняка скоро поймем.

Примечательно, что статья о дендрограмме, несмотря на огромную потенциальную важность открытия, опубликована не в суперавторитетном издании вроде Nature, а в Plos ONE — сетевом журнале, доступ к материалам которого принципиально открытый и бесплатный. При появлении научных журналов открытого доступа многие ученые считали их «вторым сортом» по сравнению с журналами традиционного образца, предоставляющими доступ к статьям, как правило, за деньги. Но, похоже, сейчас это уже совершенно неверно. Во всяком случае, прогресс в этой области идет быстро. Если открытие дендрограммы подтвердится, журналы открытого доступа получат новый и очень сильный аргумент в пользу того, что их надо воспринимать всерьез.

Подготовлено по материалам:: Jean Just, Reinhardt M?bjerg Kristensen, Jorgen Olesen. Dendrogramma, New Genus, with Two New Non-Bilaterian Species from the Marine Bathyal of Southeastern Australia (Animalia, Metazoa incertae sedis) — with Similarities to Some Medusoids from the Precambrian Ediacara // Plos ONE. September 2014. V. 9. Issue 9.

Сергей Ястребов

Источники:

1. elementy.ru