Загадочная салинелла

В классификационной таблице фигурировали по очереди: тип — политерии (Politeria), порядок — соклетные (Syncytialia), класс — метаморфные (Metamorpha). Словно нам было известно бог знает сколько представителей данного вида, в то время как представитель был только один — правда, весом 17 миллиардов тонн.

Станислав Лем. Солярис

Так и слышу это. Доктор Зигфрид откашляется и скажет: «Ну вот, теперь вы умеете составить библиографию любого типа и ни разу не ошибиться при оформлении иллюстраций и ссылок. Желаю вам успеха в тех дисциплинах, объекты изучения которых реально существуют».

Анна Коростелева. Школа в Кармартене

Судьбы открытий

Как следует относиться к сообщению о том, что зоологи открыли в некой далекой (а то и близкой) части Земли совершенно новое животное, настолько необычное, что его описание напоминает научную фантастику? Не стоит торопиться с выводами. История науки показывает, что у такого события есть несколько возможных исходов.

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

Во-вторых, открытие может подтвердиться. Иногда это происходит немедленно, без промежуточного периода сомнений. Например, в 1952 году датский исследовательский корабль «Галатея» выловил с помощью донного трала в Тихом океане небольшого живого моллюска, относящегося к классу Monoplacophora. Этот класс был и раньше известен по палеонтологическим находкам, но считался вымершим в девонском периоде, то есть около 400 млн лет назад. Доживший до современности моллюск, получивший название Neopilina galatheae, стал одним из самых знаменитых «живых ископаемых».

Надо сказать, что анатомия неопилины дала зоологам очень много ценных сведений. Жабры, органы выделения и мышцы у нее сохраняют остатки сегментации, напоминающей сегментацию кольчатых червей; с этой группой у моллюсков действительно есть общие предки, но их пути разошлись никак не меньше 500 млн лет назад. Так что особенности моноплакофор очень архаичны, и звание живых ископаемых они носят не зря.

Гораздо более сложная ситуация возникает, когда признание открытия затягивается. Тут прежде всего вспоминается трихоплакс — единственный представитель типа пластинчатых. В 1883 году Франц Шульце, профессор университета в австрийском городе Грац, описал это маленькое существо, обнаружив 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 берлинский профессор Тило Крумбах 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 третий немецкий зоолог, Карл Грелль, окончательно подтвердил самостоятельность трихоплакса, выделив его в новый тип животного царства. Сейчас трихоплакс подробно изучен, в том числе молекулярно-генетически, и не остается никаких сомнений в том, что Шульце и Грелль были правы. В этой истории излишний скептицизм серьезно затормозил развитие науки.

Есть и еще один вариант: открытие остается не подтвержденным (если объект потеряют и не смогут найти повторно), но и не опровергнутым (поскольку надежно опровергнуть существование какого-либо явления в естественных науках вообще крайне трудно). Тогда оно может на десятилетия и даже на столетия «зависнуть» в статусе научной загадки. Именно такая судьба постигла необыкновенное существо, которое называется Salinella salve.

Переходная форма

В 1891 году немецкий зоолог Иоганн Френцель опубликовал описание очень странного животного, предположительно обитающего в соленых озерах Южной Америки (J. Frenzel, 1891, «Untersuchungen über die mikroskopische Fauna Argentiniens», «Archiv für mikroskopische Anatomie», 1891, 38, 1, 1—24). Оно и получило название «салинелла». Это микроскопическое червеобразное существо, тело которого состоит из одного-единственного слоя клеток. Одни и те же клетки своими наружными частями образуют внешний покров тела, а внутренними — трубчатую кишку, которая, как у обычного червя, начинается ртом и оканчивается анальным отверстием. Длина салинеллы всего 0,2 миллиметра, и плавает она с помощью наружных ресничек, примерно как инфузория. В состав ее тела входит около сотни клеток. Расположенный на переднем конце рот окружен особыми длинными ресничками, которые, вероятно, подгоняют пищевые объекты, — тоже примерно как в ротовой воронке инфузории. Питаться такое существо может бактериями, одноклеточными водорослями или мелкими частицами детрита, то есть мертвой органики.

Salinella salve (рисунки Иоганна Френцеля).Салинелла изображена со «спинной» стороны, с «брюшной» стороны и в вертикальном оптическом разрезе. В центре — типичная клетка салинеллы

Френцель подробно описал не только устройство взрослой салинеллы, но и ее жизненный цикл. Салинелла может просто делиться надвое, а может размножаться и более сложным способом — споруляцией. Из «споры» салинеллы выходит одноклеточная личинка, которая превращается во взрослую форму в результате деления ядра и расхождения образовавшихся новых ядер по разным клеточным «территориям». Отдаленно похожий процесс можно видеть в развитии некоторых животных, например насекомых, но там одноклеточная стадия никогда не передвигается свободно: она заключена в яйце.

Что же такое салинелла с точки зрения эволюционной биологии? Без сомнения, это одно из самых простых многоклеточных животных. Причем такое утверждение — скорее слишком слабое, чем слишком сильное.

Дело тут вот в чем. Можно утверждать, что у всех современных многоклеточных животных, известных науке, тело состоит хотя бы из двух слоев клеток. У губок — неподвижных существ без нервной системы — таких слоев даже три. Один слой (пинакодерма) образует внешний покров губки, другой (хоанодерма) выстилает внутреннюю полость ее тела, а пространство между ними заполнено так называемым мезохилом, клеточное «население» которого тоже достаточно богато. У кишечнополостных, к которым относится знакомая нам по школьным учебникам пресноводная гидра, клеточных слоев два — эпидерма и гастродерма; они образуют соответственно внешние покровы и кишку. И даже у трихоплакса, который устроен прямо-таки неправдоподобно просто, тело все же состоит из наружного слоя жгутиковых клеток и внутреннего пространства, заполненного клетками с отростками. Таким образом, все эти животные — как минимум двуслойные.

А вот салинелла — животное однослойное. По этому признаку она совершенно уникальна в фауне Земли. Иногда салинеллу называют «плавающим кишечником», и действительно, ее тело в каком-то смысле представляет собой самостоятельно передвигающуюся трубчатую кишку. Если бы у салинеллы не было множества ядер и четких границ между клетками, она — при том же размере, облике и образе жизни — безусловно была бы отнесена не к многоклеточным, а к простейшим. Как выразился автор одного эссе, более кристально ясную переходную форму между одноклеточными и многоклеточными просто трудно вообразить.

Строение салинеллы может служить сильным доводом в пользу довольно экзотического сценария происхождения многоклеточных животных, который называется гипотезой целлюляризации. Эта гипотеза предполагает, что вначале было сложное одноклеточное существо с постоянным клеточным ртом. Потом оно стало многоядерным (такие примеры среди простейших есть), а затем разделилось перегородками на отдельные клетки. Если бы такие эволюционные события действительно произошли, их результат (он же — первое многоклеточное животное) выглядел бы в точности так, как салинелла.

Неудивительно, что одна из ранних версий гипотезы целлюляризации — она тогда называлась «полизойной теорией» — была опубликована французским зоологом Ивом Деляжем именно после выхода описания салинеллы (в 1896 году). Салинелла выглядит буквально как живое доказательство этой теории, что Деляж тут же и отметил.

Само собой разумеется, что такое необычное существо, как салинелла, удостоилось выделения в новый тип животного царства. Иоганн Френцель назвал этот тип Monoblastozoa.

И все было бы хорошо, если бы Salinella salve действительно существовала.

Поиски отгадки

В нашем распоряжении есть одно-единственное описание салинеллы, подготовленное Иоганном Френцелем и опубликованное в германском журнале «Архив микроскопической анатомии». Никто больше никогда этого существа не видел.

Очевидно, что для современной науки, целиком основанной на исследовании повторяющихся явлений, этого недостаточно. Рисунки Френцеля красивы и подробны — в лучших традициях немецкой зоологии XIX века; но без независимых подтверждений они мало чего стоят. Да и не странен ли тот факт, что за 120 лет салинеллу никто не смог повторно найти? Она ведь живет не в глубинах Мирового океана или земной коры, а в открытых водоемах, расположенных посреди Аргентины, в давно освоенной равнинной провинции Кордова.

Есть и другие основания сомневаться в том, что Френцель описал нечто действительно существующее. Судя по описанию, клетки, из которых состоит салинелла, несут реснички на обоих концах — внешнем (обращенном наружу) и внутреннем (обращенном в кишку). Это единственный такой случай в животном царстве. Ресничные клетки — вещь у многоклеточных животных очень частая, они есть и в человеческом организме. Но ресничная клетка животного всегда имеет два полюса: апикальный (на котором сидят реснички) и базальный (который никаких ресничек не несет и чаще всего прикреплен к коллагеновой перепонке. Такая архитектура клетки поддерживается всем ее внутренним устройством, и в первую очередь ориентацией цитоскелета — сложной системы белковых структур, помогающей клетке сохранять форму. А вот клеток с ресничками на обоих полюсах ни у каких многоклеточных животных нет.

Кроме того, замечено, что зарисованная Френцелем «одноклеточная личинка салинеллы» очень похожа на реально существующее простейшее — брюхоресничную инфузорию Hypotricha. Может быть, она таковой и является? Но тогда при чем тут многоклеточность? В общем, загадка на загадке.

Во всевозможных сводках по зоологии тип Monoblastozoa всегда упоминался очень сдержанно, как гипотетическая группа, существование которой не доказано. Ну а что тут еще скажешь?

Несколько лет назад известный немецкий зоолог Михаэль Шрёдль, не смирившись с тайной, организовал вместе с несколькими коллегами экспедицию, главной задачей которой был поиск салинеллы. Немецкие ученые отправились в Аргентину и на купленной на свои деньги старой машине объехали чуть ли не всю провинцию Кордова, разыскивая водоемы, собирая пробы воды и почвы. И не нашли совершенно ничего. В тех местах, где — если исходить из отчета Френцеля — должно находиться что-то вроде полупустыни с солончаками, оказалась самая обычная степь, в которой пасутся коровы. Была версия, что споры салинеллы (чем бы они в действительности ни являлись) переносятся ветром в сухом виде, «оживая» в подходящих соленых озерцах. Так действительно распространяются довольно многие мелкие организмы, и одноклеточные, и многоклеточные: инфузории, коловратки, тихоходки. Но ничего похожего на салинеллу из взятых в Аргентине проб грунта вырастить не удалось. Тут даже нельзя утешиться тем, что «отрицательный результат — тоже результат». Открытие Френцеля по-прежнему и не подтверждено, и не опровергнуто.

Неподведенный итог

Кто же такой сам Иоганн Френцель?

Статьи по истории науки сообщают о нем следующее. Иоганн Генрих Френцель родился 4 ноября 1858 года в Пруссии, в городе Позен (современная Познань). Получил прекрасное естественно-научное образование в Берлинском и Геттингенском университетах. С самого начала специализировался на зоологии беспозвоночных; его первая крупная работа была посвящена развитию мучного червя, то есть личинки жука-хруща. Работал на знаменитой Неаполитанской биостанции, где много изучал ракообразных, а также расширял свой кругозор по части разных других морских животных. Вернувшись оттуда в Германию, Френцель получил приглашение от недавно основанного университета аргентинского города Кордова — и, немного подумав, с радостью это приглашение принял: его прельстила возможность изучить малоизвестную фауну далекой южной страны. В 1887 году он стал профессором зоологии Кордовского университета.

Иоганн Френцель в 1895 году

В Кордове и ее окрестностях Френцелю пришлось иметь дело с разными животными, но особенно он интересовался микроскопическими существами — простейшими (сейчас они к царству животных не относятся, но тогда относились). Однако в 1892 году он вернулся в Германию, объяснив свое решение тем, что в Аргентине ему не хватало ни средств для работы, ни научной литературы. С получением постоянного профессорского места в Германии у него не сложилось, он работал то в берлинском Зоологическом музее, то на Гельголандской биостанции, а потом решил создать собственную пресноводную биостанцию во Фридрихсхагене, недалеко от Берлина. К сожалению, в 1897 году Иоганн Френцель умер, не дожив до сорока лет.

Вот, по сути, и все, что мы знаем об этом человеке. Что же касается его таинственного открытия — тут можно предложить три гипотезы, одна из которых (но мы не знаем какая!), скорее всего, правильна.

Первая гипотеза состоит в том, что Френцель Бог весть по каким причинам учинил сознательную фальсификацию. Подобные примеры в истории биологии бывали (скажем, знаменитая подделка черепа ископаемого «человека зари» — эоантропа). Впрочем, Михаэль Шрёдль считает такое объяснение маловероятным. Френцель был серьезным зоологом, и к тому же рисунки салинеллы не схематичны, а вполне детальны; чтобы такое придумать, автору пришлось бы стать буквально научным фантастом, заодно подвергнув смертельному риску свою профессиональную репутацию. Для науки XIX века все это довольно необычно.

Еще более убедителен рассказ Френцеля о том, как именно случилось открытие. В лаборатории стояла емкость с физиологическим раствором, то есть с раствором соли определенной концентрации. Емкость была открыта, и оттуда просто брали жидкость для работы.

Каково же было удивление Френцеля, когда он внезапно обнаружил в солевом растворе живых существ, похожих на инфузорий, но многоклеточных! Не иначе, их споры занесло туда ветром вместе с пылью... Как хотите, но настоящий фальсификатор, наверное, сочинил бы более правдоподобную историю.

Вторая гипотеза: Френцель обнаружил нечто вполне реальное, но ошибся в описании. Тут надо прежде всего учесть, что биологический рисунок — это не фотография. Картинка, которую человек видит в окуляре микроскопа, не переносится на бумагу механически (даже в том случае, если использован рисовальный аппарат). Любой биологический рисунок — продукт некоторого творческого процесса, включающего авторскую интерпретацию и в какой-то степени работу воображения. Бывали случаи, когда это подводило даже очень хороших биологов. Например, знаменитый немецкий эволюционист Эрнст Геккель много изучал радиолярий, морских одноклеточных с очень сложно устроенными игольчатыми панцирями. А рисовал Геккель на прекрасном профессиональном уровне (его альбомы до сих пор переиздаются), поэтому иллюстраций он оставил много. К сожалению, некоторые описанные Геккелем виды радиолярий никогда никому не удалось обнаружить повторно. Видимо, он поддавался соблазну стилизовать свои рисунки, в некоторых случаях греша при этом против истины. Вот что-то подобное могло случиться и с салинеллой.

Добавим, что гипотеза целлюляризации, подтверждением которой вроде бы служит салинелла, была впервые высказана немецким зоологом Германом фон Иерингом еще в 1877 году, и Френцель об этом безусловно знал. Возможно, он невольно углядел в не совсем ясной микроскопической картинке то, чего и так ожидал по собственным теоретическим соображениям. А углядев, запечатлел это в рисунках; ведь никаких способов более детально исследовать микроскопический объект в те времена толком не было.

Третья гипотеза, самая маловероятная: салинелла — это существо, родственное инфузориям (но не животным) и перешедшее к многоклеточности совершенно самостоятельным путем. Никакие законы эволюции такого не запрещают. Но обсуждать это нет смысла, пока салинелла не будет найдена, и желательно — живьем.

Во всяком случае, уж что-что, а озадачить мировую науку у Френцеля получилось бесподобно. Хочется верить, что у него было чувство юмора и он оценил бы произведенный эффект, если бы узнал о нем.