Эта амёба не является ни одноклеточным, ни многоклеточным организмом. В её случае мы сталкиваемся с тем, что то, что можно наблюдать в живой природе, сложнее, чем придуманная людьми система классификации. Dictyostelium часть своей жизни одноклеточный, другую часть — многоклеточный, и он способен переходить из одной формы в другую, то есть, так просто его не классифицируешь. Он на стадии псевдоплазмодия имеет дифференцированные клетки. Его передний конец обладает хеморецепцией, он лучше всё чувствует, чем задний конец псевдоплазмодия. И образование плодового тела — это процесс уже ярко выраженной дифференциации, при которой 20 % клеток образует стебелёк и погибают. Размер генома Dictyostelium'a 3.5x107 bp. Мы можем назвать Dictyostelium факультативно многоклеточным.

Итак, благодаря тому, что не все гены работают в клетке одновременно, клетка может менять программу своей активности, образовывать разные ферменты и иметь разную форму. Это происходит как у одноклеточных, так и у многоклеточных. У многоклеточных регуляция ещё более сложная, так как помимо внутриклеточных процессов нужно регулировать ещё межклеточные взаимодействия. Но возникает вопрос, как вообще могли образоваться многоклеточные? Как исходно одноклеточные организмы превратились в многоклеточные? У практически всех одноклеточных известны мутанты, не расходящиеся при делении клетки. То есть нормальное деление клетки происходит, всё у нее делится: ядра делятся, митохондрии делятся, хлоропласты расходятся по разным дочерним клеткам, но последний этап, когда клетки должны отцепиться друг от друга, у них не происходит, они остаются сцепленными. У некоторых видов эти клетки-мутанты живут хуже, чем нормальные одноклеточные формы, потому что у них нет системы регуляции взаимодействия клеток. Но некоторые виды, видимо, приспособились к этому, эти клетки начинают взаимодействовать друг с другом, у них есть программа согласования своих действий. Нерасхождение при делении встречается не только на уровне одноклеточных, но и на уровне многоклеточных, (например, сиамские близнецы). Не всегда это является уродством, иногда это вариант нормы.

Есть такие черви, которые после деления не расходятся, а образуют временные линейные колонии. Если их друг от друга отделить, они будут дальше вполне комфортно жить. Такая колония может потом сама разделиться. Но происходит это не сразу, какое-то время черви живут все вместе.

Существуют колонии так называемых гидроидных полипов. Напомним, что гидра относится к типу Кишечнополостных, подцарство Metazoa. Тело гидры имеет вид удлиненного мешочка. Его внутренность — кишечная полость — сообщается с внешней средой через ротовое отверстие, окруженное несколькими щупальцами. Стенки мешочка состоят из двух слоев клеток: внутреннего (энтодерма) и внешнего (эктодерма). И в эктодерме, и в энтодерме много мышечных клеток, содержащих волоконца, которые могут сокращаться, приводя тело гидры в движение. Кроме того, в эктодерме есть и нервные клетки, причем клетки, расположенные ближе всего к поверхности, — это рецепторы, а клетки, заложенные глубже, среди мышц, — эффекторы. Если к гидре прикоснуться иглой, она сжимается в комочек. Это простой рефлекс, вызванный передачей возбуждения от рецепторов к эффекторам. Но гидра способна и к гораздо более сложному поведению. Захватив добычу, она подтягивает её щупальцами к ротовому отверстию и заглатывает.

Такое строение имеют и остальные представители кишечнополостных. Многие виды кишечнополостных образуют колонии. Колония животных — гидроидных полипов, с виду похожа на растение. Каждый "листочек" такого "растения" имеет такое же строение, как гидра.

Жизненный цикл у некоторых из гидроидных полипов проходит следующим образом: полипы растут вместе, они объединены общим проводящим каналом, время от времени некоторые из них отрываются, превращаются в медуз (принципиальное строение гидры и медузы одинаковое), которые уплывают и активно размножаются, проходят определенные стадии, образуют половые клетки, которые, сливаясь, дают зиготу, из которой вырастает новый полип. И снова весь цикл повторяется.

Известные нам красивые кораллы — это скелет коралловых полипов. Полипы — похожие на гидру существа, у которых есть общий проток воды по общим объединяющим их каналам, они строят для себя известковый скелет. У некоторых этот скелет включает в себя соединения железа, которые окрашивают его в красивый красный цвет. Коралловые полипы живут в море.

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.

Муравьиная королева-мать спаривается лишь один раз, при этом запаса сперматозоидов ей хватает на всю её долгую (до 20 лет) жизнь для воссоздания потомства. Может показаться, что матка является центром муравьиной семьи, однако в действительности им являются рабочие муравьи. Чем больше в муравейнике самок, тем "непочтительнее" отношение к ним рабочих. Рабочие муравьи переселяют самок из одной части гнезда в другую, передают на обмен в другие гнёзда, убивают тех, чья плодовитость стала слишком низкой. Рабочие контролируют и воспроизводство особей в семье: уничтожают лишних личинок или изменяют режим их кормления для изменения соотношения численности каст в семье.

У муравьёв как у людей существуют социальные отношения и иерархия. У каждого есть набор качеств: интеллект, агрессивность, скорость реакции, предприимчивость, умение общаться с другими. В зависимости от того, какие качества у каждого доминируют, муравей получает определённую профессию:

1. воины-захватчики — основной задачей захватывание новых территорий и нападение на другие муравейники с целью похищения личинок и коконов для того, чтобы в дальнейшем сделать из них рабов, трудящихся на благо чужого муравейника. Амазонские воины-муравьи охотятся на насекомых, строя ловушки;

2. строители — старательно поддерживают устройство и состояние муравейника, создают новые тоннели и коммуникации по мере роста численности жильцов, каждый день сотни муравьёв-строителей перетаскивают хвоинки и веточки сверху в глубокие слои муравейника, а с нижних этажей — наверх. Таким образом поддерживается стабильный режим влажности и именно поэтому купол муравейника не загнивает и не плесневеет;

3. санитары — изолируют больных муравьёв от общества, при повреждении конечности у пациента ампутируют её, отгрызая своими мощными челюстями;

4. няньки-сиделки — заботятся о потомстве и занимаются воспитанием;

5. добытчики — добывают и складируют пищу. Зерно хранится в специальных хранилищах. Семена после дождей выносят сушить. Некоторые виды выращивают грибы, которые составляют основу их питания;

6. охранники — защищают входы в муравейник от чужаков и обеспечивают безопасность царицы с личинками;

7. пастухи или доильщики — у муравьёв есть свои домашние животные. Тли поедают растительность и выделяют капельки сладкой жидкости, которая называется падью. Между насекомыми налажено взаимовыгодное сотрудничество. Муравьи щекочут тлей и получают падь — для них это вкуснейшая и питательная еда, которая является основным источником углеводов. А в виде ответной услуги пасут и защищают своих дойных коровок от нападения хищников. На зиму тлю укрывают в муравейнике;