Методические материалы, статьи

Сезон губок в Париже

Париж без губок

В Париже есть три достопримечательности, превознося которые ломало перья не одно поколение пиитов. Это лавки букинистов, зеленеющие в любую погоду вдоль берегов Сены от Нотр-Дам до Тюильри. Это кафе, в которые можно не заходить, но лишь стоять рядом и вдыхать аромат «эспрессо», пялясь сквозь всегда отмытое стекло на достопримечательности «номер три», рассеянные за маленькими круглыми одноногими столиками, то есть — на девушек. Впрочем, слишком углубленное созерцание приводит к жестокому разочарованию. Это чувство, видимо, постигало всех, кто впервые оказывался в Париже. Увы, смотреть не на что. Однако каждый разочаровавшийся пиит стеснялся сказать об этом прямо. Так родилась самая романтичная парижская тайна.

Поэтому последняя «достопримечательность» стала первым, что пришло мне в голову, когда дирекция родного института, при моем извещении об отбытии в Париж на три месяца весенней поры, потребовала объяснительную записку с подробностями, куда, почему и за чей счет я еду. Вкратце я изложил, что направляюсь для ознакомления с губками на улице Сен-Дени за счет принимающей стороны. Дирекцию ответ удовлетворил, в чем она и расписалась на поданной мною объяснительной. После того как записку подшили в канцелярии, я честно рассказал дирекции, что она только что спровадила меня в командировку в самое злачное (что там пресловутая пляс Пигаль!) место Парижа, которое начинается от пересечения с улицей Невинности (хорошее начало?) и завершается триумфально расставившей ноги аркой. Арку эту не сразу замечаешь в общем ряду, а уж о том, что Блондель установил ее в 1672 году в честь удачной кампании младшего современника трех мушкетеров и Сирано Луи XIV на Рейне, и вовсе не вспоминаешь (впрочем, Сирано до этого времени уже не дожил).

Думаю, вы согласитесь, что Париж — не худшее место для изучения губок, даже если эти губки живут исключительно в мутноватой от необходимой взвеси водной среде и считаются самыми примитивными многоклеточными животными.

Слово «губка» мы знаем с детства, хотя лишь немногие представляют, что это не только заменитель мочалки (пишется без кавычек, чтобы не путать с «мочалкой» (тинейджер приблизительно женского пола), но и живое существо. Со времен древних греков, промышлявших губок на дне Эгейского и прочих морей, и почти до наших дней губками, а точнее, их белковыми (коллагеновыми) скелетами, пользовались в банно-прачечном обиходе для помыва, поскольку скелет этот мягкий и пористый, очень хорошо насыщающийся влагой. Отсюда и древнегреческое имя губок Porifera (пороносцы), которое до сих пор служит официальным научным названием всего типа животных.

Что же заставило двадцать пять ведущих исследователей губок из тринадцати стран собраться в Париже, кроме того, что в Париже всегда неплохо оказаться, даже в конце апреля? В расписании совещания так и было означено: «Наслаждайся Парижем в апреле!» Французские организаторы, конечно, знали, что по количеству осадков на душу населения апрельский Париж не уступает мартовскому Лондону и октябрьскому Петербургу. Но мы-то представляли себе солнечные бульвары, цветущие каштаны, распахнутые кафешантаны, разоблаченные… в общем, и так далее.

Губки без Парижа. Зачем они нужны?

Вы, разумеется, понимаете, что в создавшихся условиях мы преследовали сугубо научный интерес. Интерес этот заключается в том, что губок очень трудно определять. Конечно, они хорошо различаются по цвету. Даже рыбы (например, рыбы-ангелы с совсем не ангельской внешностью) отличают их по этому признаку и пасутся только на губках одного оттенка, оставляя губочные луга иных расцветок под паром до следующего урожая. К сожалению, чистых цветовых оттенков все-таки меньше, чем видов губок, а использовать их сочетания (в горошек, в клеточку и т.п.) губки не способны. Поэтому, чтобы установить видовую принадлежность губки, необходимо знать особенности строения ее минерального скелета, клеток, личиночного развития, биохимии и всего, что только удастся рассмотреть с помощью всевозможных микроскопов. Невооруженным глазом различить губок совершенно невозможно.

Конечно, возникает вопрос: «А нужно ли?» В конце концов какая разница в том, каким именно видом губки потрет вам спину сосед по парной? Тем более что и там они уже не употребляются.

Однако есть у губок необычные свойства. Например, бодягу, обитающую во всех мало-мальски проточных водоемах России, в высушенном виде ветхозаветные модницы употребляли для нарумянивания лица, поскольку мелкие кремниевые спикулы (иголки, из которых состоит минеральный скелет губки) раздражают кожу. По этой же причине ее использовали для лечения радикулита.

Но это лишь предыстория.

В настоящее время губки стали важнейшим и одним из основных источников антибиотиков, в том числе первых антивирусных препаратов, и других новых веществ, расширяющих возможности химии натуральных продуктов. Из губок получены вещества, способные на длительное время понижать артериальное давление, и многие другие лекарства с уникальными свойствами. Некоторые из этих веществ очень ядовиты (например, органические цианиды). Последние, вероятно, ценились в эпоху Возрождения, когда зарождалась политика современного типа. Впрочем, голожаберные моллюски с успехом использовали ядовитые выжимки из губок еще до человека. Эти морские улитки не только поедают губок, но и накапливают их яды, становясь совершенно несъедобными для рыб и других крупных хищников, поэтому в раковине не нуждаются (за что и зовутся голожаберными). Однако даже очень близкородственные губки производят весьма различные соединения — от полезных и безвредных до сильно ядовитых, поэтому их необходимо «знать в лицо», а при отсутствии оного развивать систематику этих организмов.

С помощью губок можно также измерять влияние человека на содержание углекислого газа в атмосфере, хотя по этому поводу единого мнения еще нет. Дело в том, что обызвествленные губки растут исключительно медленно (всего по миллиметру, а то и меньше в год) и вбирают ионы кальция и карбоната, необходимые для образования своего известкового скелета непосредственно из морской воды, где ионы карбоната образуются в результате растворения атмосферной двуокиси углерода. Поэтому в нижней части скелета небольшой губочки может содержаться углерод из камина Луи XIV (когда он обновлял свои банные залы в Версале, пользуясь настоящими греческими губками, Блондель строил триумфальную арку в конце Сен-Дени, капитан-лейтенант д`Артаньян во главе роты королевских мушкетеров одерживал победы во Фландрии, а Сирано, уже покойного, по-прежнему не печатали), верхние слои, возможно, уловили это вещество, когда вы жарили шашлык на даче.

Углерод, накопленный растением до того, как оно стало головешкой в камине или мангале, очень легко отличить от такового, накопленного неорганическим путем. Растения и фотосинтезирующие бактерии, как и любые живые организмы, предпочитают жизнь легкую и стабильную, поэтому среди стабильных изотопов углерода выбирают легкий. Поскольку естественные горючие вещества (горючие сланцы, торф, уголь, нефть) так или иначе образуются из растительных остатков (от одноклеточных водорослей и бактерий до многоклеточных высших растений), в результате их горения в атмосферу попадает двуокись углерода с повышенным содержанием легкого изотопа. Чем больше топлива сжигают, тем больше такой двуокиси накапливается в атмосфере и гидросфере. Заметное повышение содержания легкого изотопа углерода в скелете губки от слоев времен Луи XIV до отложений наших дней свидетельствует, что нынешняя атмосфера все больше становится делом рук человеческих.

Снова губки без Парижа. Три необычных сюжета, а один — скандальный

Губки, в отличие от многих животных и даже растений, не способны передвигаться. Шведский естествоиспытатель Карл Линней, который создавал основы всеобщей систематики организмов (ими ученый мир пользуется и поныне), даже поместил губок в царство растений. Но, подобно безногой дочке заглавного героя в завершающей сцене «Сталкера» Андрея Тарковского, к которой предметы двигаются сами, губки выжидают, пока естественный ток воды сам принесет им что-нибудь. Именно поэтому губка нуждается в проточной воде, а все ее тело пронизано водоносными каналами, подходящими к жгутиковым камерам и отходящими от них. Одно время считалось, что губки сами могут создавать ток воды благодаря биению жгутиков воротничковых клеток (хоаноцитов) в жгутиковых камерах. Внутренняя часть жгутика снабжена лопастями, которые взбивают содержимое венчика, как хорошая кухонная мешалка. В одной жгутиковой камере может находиться до трехсот — пятисот хоаноцитов-сокамерников. Учитывая, что и камер в теле губки может быть до нескольких сотен, упорядочить биение жгутиков, чтобы они создали однонаправленный ток воды, способны лишь немногие губки.

Акантохететес — современная известковая губка с кремниевыми спикулами
Гораздо проще использовать естественные течения, перепад давлений и закон сохранения энергии по Бернулли, согласно которому скорость течения будет выше в канале с меньшим сечением и там же, соответственно, будет меньше давление. Ток воды всегда будет направлен из области низкого давления в область высокого давления. Поэтому у губок самые мелкие поры и вводящие каналы расположены на поверхности, глубже они переходят в более крупные выводящие каналы, которые разгружаются в единую полость с самым крупным отверстием, куда и направляется весь поток. По тому же принципу устроены норы сусликов, которые предпочитают жить в проветриваемых помещениях, и неудачно спроектированные станции метро с выходами на разной высоте. В верхний из них всегда трудно войти, поскольку дверь плотно подпирается током воздуха, а уж если вошли, нужно успеть от этой двери увернуться.

Самая обыкновенная современная губка, бодяга
Чем выше скорость течения, тем сильнее перепад давлений и тем больший объем воды пройдет через губку за единицу времени. Остается только отлавливать из него все съедобное, чем занимаются воротничковые клетки, но и некоторые другие тоже. Такой отбор оказывается весьма целесообразен, и губки улавливают 95 — 98 процентов съедобных частиц. По образному выражению исследовательницы современных губок Г. Биддер, этот организм представляет собой «лишь живое сито между опорожненной половиной Вселенной и не использованной ее половиной — момент бурного обмена веществ между неизвестным будущим и исчерпанным прошлым».

Васлетния — современная известковая губка без спикул
Почти все губки поедают исключительно свободно плавающие бактерии, дрожжи и мельчайшие водоросли, и потому они могут считаться завзятыми вегетарианцами. Органические вещества (например, аминокислоты) тоже годятся губкам в пищу, если водная среда достаточно насыщена ими, а больше есть нечего. Правда, последнее лакомство улавливается не самими губками, а совместно с ними проживающими (симбиотическими) бактериями. Они же проводят первичную кулинарную обработку данного продукта.

Удивительно, что собственные симбиотические бактерии губкой не поедаются, даже если они извлечены из нее и пропущены через водоносные каналы вместе с чужеродными бактериями. Видимо, потребление своих в последнюю очередь является неписаным законом всего животного мира от примитивных многоклеточных до кремлевских кабинетов. Опознание своих происходит на биохимическом уровне (у губок).

Многие из симбиотических бактерий не имеют близких родственников вне губок, но являются общими для всех классов губок. По-видимому, значительная часть их эволюции протекала только в губках. Объем симбионтов может составлять до половины от объема живого тела и даже превосходить объем собственно губочных клеток. Симбиоз с бактериями установился у губок очень давно, почти два миллиарда лет назад, судя по биомаркерам (ископаемым неразложимым остаткам молекул), свойственным именно такому сожительству. Поэтому он устойчив, в отличие от симбиоза кораллов с одноклеточными водорослями, который распадается при повышении средней температуры морской воды всего на два-три градуса.

Кембрийский хететидный археоциат
Все это навело некоторых ученых на мысли, что губки — не настоящие многоклеточные животные, а всего лишь симбиотические производные колониальных бактерий и хоанофлагеллят (воротничковых жгутиконосцев). Эти самые хоанофлагелляты — колониальные одноклеточные, которые сильно напоминают воротничковые клетки губок и очень походят на губочных личинок. У личинок воротничковые клетки сидят снаружи и, размахивая своими жгутиками, двигают личинку в толще воды.

Долгое время считалось, что личинка, закрепляясь на дне, вворачивает поверхностные клетки внутрь и весь взрослый организм становится как бы вывернутым наизнанку, подобием других многоклеточных животных. Поэтому губкам даже отказали в причислении к настоящим многоклеточным, о чем можно прочитать в любом учебнике. Такое явление, когда общепринятым считается то, чего на самом деле нет и что никто не удосужился проверить, получило название «учебниковая паранойя».

Хищные губки в ожидании жертвы
В действительности губка в своем личиночном развитии проходит все те же стадии, что и любое настоящее многоклеточное, а отнюдь не извращается. Воротничковые клетки есть не только у губок и одноклеточных, но и у некоторых кораллов и других беспозвоночных. Сближают губок с другими многоклеточными животными также общность в строении покровных и соединительных тканей, наличие примитивной нервной системы, умение распознавать себе подобных, сходные сложные генные комплексы и белки. Например, губочный скелетный коллаген (спонгин) совершенно не отличим от белка, который образует хрусталик глаза позвоночных. Интересно, что больше нигде и ни у каких других животных этот белок не встречается.

Поскольку амебоциты и даже покровные клетки так или иначе вынуждены напрямую фагоцитировать (пожирать, греч.) крупные чужие клетки, застрявшие в остиях и каналах, даже если это не вполне растительная пища, некоторые губки решились отведать живого мяса. Недавнее открытие губок-хищников французскими ученым и стало настоящей сенсацией в научном мире. По фильму «Абисс» («Бездна») мы знаем, что в этой самой бездне Мирового океана скрываются самые необычные организмы. Оттуда и были извлечены хищные губки.

В общем-то, любые животные на такой глубине — а некоторые губки обитают на 8840 метрах — уже необычны. Огромное давление и почти полное отсутствие необходимой губкам взвеси создают условия, при которых губки, казалось бы, не могут выжить. Одни губки существуют там опять же за счет симбиоза (в этом случае с метанотрофными бактериями, которые улавливают метан из мутьевых вулканов). Другие не от хорошей жизни стали настоящими хищниками. Свои спикулы они используют как изощренные рыбацкие крючки, на которые нанизываются проплывающие мимо рачки и их личинки. Затем клюнувшие жертвы окутываются длинными гибкими нитями и перевариваются в течение нескольких дней собравшимися вокруг них клетками. Перейдя на столь несвойственный губкам образ жизни, губки-хищники утратили основные губочные черты — водоносную систему и воротничковые клетки. То есть эти губки не имеют признаков типа губок, хотя, по счастью для ученых-систематиков, сохранили признаки вполне определенного семейства — эти самые спикулы-крючки.

И Париж, и губки. Правда, губки — самые разные

Париж меняется. Изменился и Латинский квартал, некогда шумное пристанище студентов Сорбонны.

Теперь студенты, аспиранты и прочие малоимущие (например, российские доктора наук) обитают далеко от чрева Парижа (строго на юг по бульвару Сен-Мишель — авеню Денфер-Рошро — авеню Коти за парком Монсури) — в Ситэ-Университэр. Студенческий городок появился в то время, когда поздний модерн был подавлен ранним конструктивизмом: за почти строгими кирпичными и бетонными фасадами скрываются плавно закручивающиеся мраморные лестницы, высокие потолки и настоящая деревянная мебель (шкафы, в которых можно жить, столы, на которых можно возлежать со всеми бумагами, и кровати, о которых теперь можно только мечтать). На каждом этаже, кроме жилых комнат, имеются общие душевые с прозрачными занавесками и кухни, где на всех языках обсуждаются рецепты (самый быстрорастворимый кофе из воды, пакетика порошка и микроволновой печи), новости культуры (можно ли за один вечер успеть на дискотеку в американской и испанской общагах) и строго научные вопросы (например, об ангелах как о связующем звене в переносе информации от бесконечного к единому — не правда ли, напоминает трофическую пирамиду?).

Споры продолжаются этажом ниже, на ночной дискотеке своего общежития. Там же за стаканом бельгийского пива, выигранного у бармена в кости, можно снова подумать о губках самых разных.

Андрей Журавлев



См. также:
Получить микрозайм с сервисом ZaimOnline-Ru – легко!
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное
стикеры на детскую одежду Высококачественные стикеры на основе ТКАНИ. Стикеры отлично подойдут для маркировки верхней одежды. Размер 2,5-5 см.

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005