Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции - Лима-де-Фариа А.
ISBN 5-03-001929-4
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 9.6. Одно и то же химическое соединение принимает разные формы в разных клеточных средах. /. Моногидрат щавелевокислого кальция: различные формы кристаллов в клетках растений разных видов (Denffer et al., 1971). А и Б—соответственно продольный и поперечный разрезы рафид в Impatiens; В—друза в Oputitia-, Г — «кристаллический песок» в Solarium; Д — тетрагональный кристалл дигидрата щавелевокислого кальция. //. Спи-кулы губок (Cabrera, 1936а): У —кальцит, монорадиальиые; 2 — кальцит, трирадиальные; 3—7 — кремнеземные спикулы.
Рис. 9.7. А. Личинка морского ежа Arbacia со скелетными спикулами. Б. Каждая спикула, независимо от сложности формы, по оптическим свойствам представляет собой как бы часть единого кристалла кальцита, кристаллографическая ось которого параллельна главной длинной оси спикулы
(Inoue, Okazaki, 1977).
и передаются клеткам мезенхимы, строящим биокристалл (Horstadius, 1935, 1936).
По данным Иноуэ и Оказаки (Inoue, Okazaki, 1977), на начальных стадиях развития живых организмов кристаллы в них образуются с помощью тех же простых химических процессов, что и в неорганическом мире. Биокристаллы в клетке формируются при участии тех же межатомных взаимодействий, которые приводят к кристаллизации углекислого и фосфорно-кислого кальция в чашке Петри (рис. 9.7). Только в ходе дальнейшего развития клетка использует информацию, поступающую от ядра, для придания кристаллам новых конфигураций. Иноуэ и Оказаки пишут: «В биокристаллах осуществляется драматическое взаимодействие между неуправляемыми молекулярными силами, стремящимися к образованию равновесной конфигурации при минимуме энергии, и организующей способностью живых клеток. Жизнь по необходимости подчиняется
законам неодушевленной природы, но вместо того, чтобы использовать грубую силу, она как бы канализирует поток энергии, направляя вещество на образование форм все более сложных и термодинамически маловероятных». Построение кристаллов в клетке осуществляется с использованием сил межатомного взаимодействия и подчиняется законам физической химии. Роль генов сводится к второстепенным совершенствованиям формы (гл. 25).
Основные типы паттернов, свойственных растениям, проявляются уже у минералов
Считается, что паттерны, характерные для растений и животных, определяются исключительно структурой их генов и хромосом. Однако на ближайших страницах мы покажем, что большая часть этих паттернов, а возможно, и все они, уже присуща минералам. Более того, к таким минералам относятся и предельно простые по составу, даже состоящие из одного чистого элемента, например меди. Этн паттерны существовали в .природе до появления генов, и возникали они независимо от сложности состава минерала.
Явление изоморфизма минералов и растений охватывает все основные морфологические характеристики последних: внешнюю форму организма, ранние стадии роста, форму ствола, листьев, строение цветков и плодов.
Разветвленные структуры, характерные для многих видов водорослей, например Fucus bifurcatus, встречаются уже у дендритов — самородков меди. В неокисленном состоянии атомы меди, соединяясь друг с другом, образуют структуры, называемые в минералогии «дендритными». Минералоги давно указывали на сходство роста минерала и дерева (греческое слово dendron означает дерево) (рис. 9.8). Различные фигуры могут возникать и на более простых этапах эволюции природы, чем этап образования минералов. Чисто физическое явление — электрический разряд — сопровождается появлением рисунка, мало чем отличающегося от рисунка, характерного для поперечного сечения корня растения, морской звезды Gorgonocepha-lus или нервной системы Antedon. От центра исходят извилистые линии, картина ветвления которых во всех четырех случаях настолько сходна, что трудно указать различия между ними (рис. 9.9).
Развивающиеся органы растений, например молодые побеги папоротника Pteridium aquilinum, настолько похожи на кристаллы льда, получающиеся прн конденсации водяных паров, что эти кристаллы часто называют «растениеподобнымн образованиями». У обеих структур одинаковые углы искривлений,
P„..
Рис. 9.8. Формы ветвистых тел. А. Минерал: дендрит самородной меди (De-sautels, 1968). Б. Растение: водоросль Fucus bifurcatus (Wettstein, 1944). В. Беспозвоночное: ветка колонии гидроида Aglaophenia (Barnes, 1980).
Иллюстрация составлена автором.
сходные формы ветвей, имеющих одинаковые наклоны и заостренные концы. Эти рисунки, характерные для кристаллов льда и папоротника, наблюдаются и у представителей животного царства, например у личиночной стадии стеблевидной морской лилии (рис. 9.10).
Центральный орган большинства растений — стебель или ствол — имеет конструкцию, наблюдающуюся у ряда минералов. Один из них, малахит, содержащий углекислую медь, образует характерные концентрические кольца неравной толщины, разделенные на сектора с закругленными краями. Замечательно сходны с этой картиной поперечный срез стебля растения сем. Bignoniaceae и фигуры, образуемые бактериальной культурой (рис. 9.11). Эти два последних объекта имеют общую 'биологическую особенность: оба они образуются в результате последовательных наслоений новых поколений клеток по периферии вокруг центра роста. Минерал также растет путем но-следовательного образования молекулярных слоев вокруг одного центра.
