Вместе весело шагать

[egovoru]

«Эффектом толпы» объясняют те чудовищные деяния, до которых составляющие толпу люди никогда не опустятся поодиночке. Мало того, не только хаотическая толпа, но и иерархическая организация приводит к тому же результату: «Я ни в чем не виноват, я только исполнял приказы». Получается, что всякое объединение – зло, потому что приводит к деградации личности?

Вместе с тем, своим небывалым – по сравнению с другими животными – эволюционным успехом мы обязаны именно своей способности объединяться. Общественное разделение труда – вот источник нашего благополучия. Соответственно, встает задача: как сделать так, чтобы и овцы были целы, и волки сыты?

Уподобление человеческого общества живому организму восходит к Платону и Аристотелю, то есть, было предложено задолго до того, как выяснилось, что организмы состоят из клеток. И наоборот, многоклеточный организм представляют как «государство клеток». Как бы ни была поверхностна эта аналогия, из нее можно извлечь нечто поучительное.

Эволюция ведь опробовала разные способы объединения клеток. Например, курьезные существа – миксомицеты – проводят часть своего жизненного цикла как отдельные клетки, наподобие амеб, а другую часть – в виде плазмодия, то есть продукта слияния многих клеток в одну гигантскую. Но гигантская она только по сравнению с амебой – дальнейшему росту мешают механические ограничения. А главное, у плазмодия – тот же предел структурной сложности, что и у одиночной клетки, которого достигают инфузории.

Другое дело – объединение клеток без потери их индивидуальности. Вот тут-то и открываются новые горизонты структурной и функциональной специализации. А выход на принципиально иной уровень сложности привел, на определенном этапе, к появлению человеческого мозга и сознания. Хочется надеяться, что это возможно не только в биологической, но и в социальной жизни :)

Плазмодий миксомицета Physarum
(фото randomtruth via Flickr)

Comments

[egovoru.livejournal.com]

Тогда - специально для Вас - туфелька как звезда экрана! Попробую вставить видео прямо сюда, если не получится - дам ссылку. По-моему, это необыкновенно красиво, а? Особенно когда к двум caudatum в конце присоединяется еще зеленая бурсария - это у которой водоросли-симбионты. Прямо алмазы и изумруды, да?

[alek-morse.livejournal.com]

Красота.
Будто хрустальный башмачок Золушки зажил своей туфельной жизнью.

[egovoru.livejournal.com]

Точно!

[re-xor.livejournal.com]

А почему внутри инфузории такие разные цвета получаются, это какие-то принципиально разные ее компоненты, которые проявляются в этом поляризованном свете?
И кстати, здесь скорость увеличена или естественная скорость?

[egovoru.livejournal.com]

Скорость это реальная - они таки довольно быстро плавают. Что же касается того, почему цвета разные - очевидно, разные оптические свойства у разных включений. По идее, двойным лучепреломлением (видном в поляризованном свете) должны обладать кристаллические или хотя бы квазикристаллические структуры - и такие вполне могут быть в живых клетках: разные запасные вещества, например (Вики имеет в виду человеческие клетки, но инфузории в этом смысле ничем не отличаются):

"Crystalline inclusions have long been recognized as normal constituents of certain cell types such as sertolli cells and leydig cells of the human testis, and occasionally in macrophages.[2] It is believed that these structures are crystalline forms of certain proteins which is located everywhere in the cell such as in nucleus, mitochondria, endoplasmic reticulum, golgi body, and free in cytoplasmic matrix.[1][2]"

А видели там ниже миксомицета, о котором была речь в посте? Вся эта движущаяся сеть (вполне макроскопических размеров - могут дорастать до метра!) - на самом деле единая гигантская клетка, точнее плазмодий. Впечатление производит жутковатое - как-то примерно так представляешь себе страшную инопланетную жизнь из фильма ужасов, правда?

На самом же деле они совершенно безвредные - не едят никого крупнее бактерий и одноклеточных, а то и вообще питаются органическими остатками. В ютьюбе есть видео, как один такой ест зернышко геркулеса, но оно куда менее драматичное, чем это ;)

Да, а вот эта миксомицетная скорость - во много раз увеличенная: запечатленные на видео события на самом деле занимают много часов ;)

[re-xor.livejournal.com]

Миксомицет - это конечно удивительное (как бы это правильно назвать) создание.
И видимо все-таки есть какие-то физико-химические барьеры для развития одноклеточных. Кстати, может быть в невесомости они могли бы эволюционировать в более сложные структуры?

[egovoru.livejournal.com]

Да, барьеры, конечно, есть - об этом и речь: обойти эти барьеры можно только при помощи многоклеточности.

С ходу мне приходят в голову два таких: 1) ограниченная механическая прочность липидного бислоя (клеточной мембраны), резко уменьшающаяся при увеличении его площади; 2) нарушение оптимального соотношения поверхности и объема при увеличении размеров клетки (из-за того, что первая растет по квадратичному, а второй - по кубическому закону). Поверхность - это то, через что происходит обмен веществ со внешней средой, критически важный для жизнедеятельности.

Я думаю, именно по второй причине эти самые миксомицеты имеют вид сети, а не шарика, и то же самое наблидается у некоторых грибов - среди них тоже есть такие, у кого все клетки сливаются в единую "клетку" - сеть из тоненьких нитей-гиф.

Что касается гравитации, то, конечно, она тоже накладывает свои ограничения, но, мне кажется, в этом смысле многоклеточность не дает особых преимуществ.

[re-xor.livejournal.com]

А может быть еще то, что мембрана - это своего рода наиболее сильный "градиент", который проще других компонентов позволяет реализовать сложную структуризацию? То есть внутри клетки, конечно, тоже есть структуры, но на их основе сложно структурироваться?

[egovoru.livejournal.com]

Ситуация на самом деле еще интереснее. Дело в том, что на пути от простой бактериальной клетки к нашему с Вами многоклеточному организму был совершен не один, а два принципиальных скачка в сторону увеличения сложности!

Бактериальная клетка - не более чем мембранный пузырек с "супом" биомолекул внутри (хотя и она, конечно - очень тонко отлаженная структура!), а вот инфузория (и наши с Вами клетки) - это уже сами по себе целые системы мембранных органелл. Разделение клетки мембранами на изолированные компартменты позволяет лучше контролировать протекающие в них процессы - в частности, очень полезно отделить процессы, происходящие с участием ДНК, от всякой гадости, которая может образовываться в ходе метаболизма клетки.

Причем, некоторые части этой внутренней системы мембран (у нас - митохондрии, а у растений - еще и хлоропласты) представляют собой не что иное, как бывшие другие бактерии, которые когда-то на ранних стадиях эволюции были захвачены внутрь и прижились там, став органеллами!

Такя сложность, пожалуй, даже еще интереснее, чем многоклеточность, потому что многоклеточный организм - это просто неразделившиеся потомки одной клетки (вследствие чего у них всех одинаковый геном), а вот происхождение "настоящих" (эукариотических) клеток - результат объединения совершенно разных бактерий, с разными геномами. Причем, эти геномы когда-то давно поглощенных бактерий продолжают жить с нами - мы обязаны им своим дыханием ;)

Вот здесь этот процесс - эндосимбиоз - представлен схематически. И, заметьте, это не какая-нибудь завиральная гипотеза - а общепринятая точка зрения: так много есть у нее фактических доказательств.

[re-xor.livejournal.com]

Да, я отрывочно слышал об этом (что митохондрия - это захваченная бактерия). И что-то еще смутно вспоминаю, что есть гипотезы (или даже что-то большее), что якобы на каком-то этапе было несколько конкурирующих версий эукариотических клеток или что-то в этом роде. Но выжила только эта ветвь.

Если рассматривать клетку с органеллами, то в рамках такой клетки, как мне кажется, сложность скорее определяется самим фактом наличия этих органелл. Хотя может быть в клетках как-то регулируется и имеет существенное значение положение митохондрии относительно ядра?

В случае же многоклеточного организма возникает сразу несколько новых уровней сложности (как мне кажется на моем дилетантском уровне): структурная сложность (взаиморасположение клеток) и специализация отдельных клеток. И эти уровни сложности наверное трудно воспроизвести в рамках одной клетки?

[egovoru.livejournal.com]

Конечно, трудно. Ведь, как только клетки объединяются, они начинают дифференцироваться, создавая промежуточные структурно-функциональные единицы - ткани и органы.

Кроме того, они могут коллективно создавать т.н. межклеточное вещество, которому принадлежит важная роль в выживании организма - к такому веществу относятся, скажем, наши кости, раковины моллюсков и хитиновые покровы насекомых. У одиночных клеток тоже, конечно, есть разного рода оболочки и панцири, но они возможны только в миниатюрном масштабе: одна клетка не может отдать все свои ресурсы на производство панциря, а вот специализированная ткань в составе многоклеточного организма - может.

[egovoru.livejournal.com]

"есть гипотезы (или даже что-то большее), что якобы на каком-то этапе было несколько конкурирующих версий эукариотических клеток или что-то в этом роде. Но выжила только эта ветвь"

Вообще-то и среди выживших (и процветающих!) одноклеточных эукариот (т.е., не бактерий) есть несколько разных вариантов такого, как говорят, эндосимбиоза. Как я уже упомянула, два таких разных варианта - это растения и животные: у первых есть два типа симбионтов (хлоропласты и митохондрии), а у последних - только один.

А самый, наверное, причудливый вариант - это продукты двойного, или, как говорят, вторичного эндосимбиоза: это когда уже целую систему, хозяина с ядром, хлоропластами и митохондриями, захватил еще другой "сверх-хозяин" - так, что в конечном организме сохранились даже не три, а целых четыре генома совершенно разных исходных бактерий! Вот один из продуктов такого процесса - а по его виду ведь и не скажешь, что он, как матрешка, состоит (эволюционно) из нескольких "вложенных" друг в друга бактериальных клеток?

[re-xor.livejournal.com]

Вот про таких я никогда не слышал, даже не подумал о такой возможности. Но в этом случае, конечно, структурная сложность увеличилась, но все равно она, похоже, упирается в тот же предел для одноклеточных.

[deadmadcat.livejournal.com]

Красиво.