Многоклеточность животных возникла один раз. И это важно, потому что многоклеточность растений возникала несколько раз. Вот зеленые растения суши — это одно возникновение многоклеточности. Бурые водоросли, какая-нибудь ламинария огромная, — это другое. Третий эпизод многоклеточности растений — крупные красные водоросли, такие, как нори, порфира… У грибов многоклеточность тоже несколько раз возникала и даже терялась. Например, дрожжи — это потомки многоклеточных грибов. А вот у животных многоклеточность возникла ровно один раз. Все известные нам животные — это потомки одного многоклеточного предка. И многоклеточность эта получилась где-то в криогении, на фоне глобального оледенения, так называемой Земли-снежка (или «Земли — снежного кома», Snowball Earth). Это случилось около 700–750 млн лет назад, под самый конец протерозоя.

Почему именно в криогении и почему в таких экстремальных условиях? Мы точно не знаем, но криогений, среди прочего, сопровождался повышением уровня кислорода. На выходе из криогения в атмосфере Земли уровень кислорода приблизился к половине современного. Кислород для животных нужен, потому что, например, для созревания белка коллагена, про который я уже говорил, нужен свободный кислород. Там происходит превращение стандартной аминокислоты пролина в нестандартный оксипролин. Эта реакция требует наличия кислорода и, кстати, аскорбиновой кислоты — витамина С. Поэтому при цинге, при авитаминозе витамина C, страдают все коллагенсодержащие ткани: выпадают волосы и зубы, слабеет кожа…

Без кислорода животные бы не возникли. Возможно, дело в том, что в криогении повысился уровень кислорода, что дало им возможность появиться на свет. Как они делали первые шаги, по ископаемым данным мы не знаем, но кое-что мы можем понять, сравнивая животных с их одноклеточными родственниками.

Есть несколько групп одноклеточных, о которых мы знаем и по их клеточной структуре, и по последовательностям ДНК, что они довольно близки к животным. Это, например, воротничковые жгутиконосцы, амеба Capsospora, ну и некоторые другие менее известные группы.

Что мы можем узнать, сравнивая их с животными?

Во-первых, мы можем узнать, что клеточная дифференцировка — это древняя штука, которая старше многоклеточности. Те гены, которые управляют у нас клеточной дифференцировкой, занимаются тем же самым и у наших одноклеточных родственников. Потому что и Capsospora, и многие воротничковые жгутиконосцы имеют сложные жизненные циклы, и их клетки на разных стадиях жизненного цикла выглядят весьма по-разному, вплоть до смены облика с амебы на жгутиконосца и обратно. Еще все они экспериментируют с многоклеточностью, временной и необязательной. У воротничковых жгутиконосцев известны временные колонии, когда клетка делится, но ее два потомка не расплываются в разные стороны, а остаются прикрепленными друг к другу и плавают. И так могут появляться цепочки или комочки из десятка-другого клеток. Capsospora может образовывать многоклеточные скопления, которые создают общую плотную защитную оболочку для пережидания зимы…

Клеточная дифференцировка у наших одноклеточных предков была, но она была как бы во времени. Это была смена облика клетки в течение жизненного цикла. А животные перевели время в пространство. Животные создали многоклеточное тело, в котором разные клеточные типы существуют параллельно и одновременно. И эксперименты с внеклеточным матриксом и прикреплением к нему мы можем видеть уже и у Capsospora, и у воротничковых жгутиконосцев. У них нет щелевых, плотных или адгезивных контактов, у них нет коллагена, но у них есть зачатки других компонентов матрикса и системы клеточной дифференцировки. Вот генов координатной сетки, таких как Hox-гены, у них еще нет, это более позднее событие. А клеточная дифференцировка и внеклеточный матрикс — это древняя история, которая старше многоклеточности и которая легла в основу первой многоклеточности.

Во-вторых, есть два типа животных без нервной системы. Один тип — это губки: это сидячие фильтраторы, которые сидят на одном месте, не двигаются и вылавливают из воды отдельных бактерий. Есть более интересное животное без нервной системы — это трихо‌плакс, единственный представитель типа Placozoa. Он выглядит очень непритязательно: невооруженному глазу он представляется сереньким пятнышком грязи на стекле аквариума. Это бесформенная лепешка примерно миллиметровой ширины, состоящая из трех слоев клеток. Она ползает по пленкам бактерий и водорослей, переваривая их всей нижней стороной. У трихоплакса нет желудка, мышц и нервной системы, но в отличие от губок он подвижен. И он питается крупными пищевыми объектами — бактериальными и водорослевыми пленками, выливая на них пищеварительные ферменты. Рта и желудка у него нет, а ходит он при помощи ресничек, шагая на них по поверхности и присасываясь. Двигается он медленно — полмиллиметра в минуту для трихоплакса очень хорошая скорость, но при этом двигается осмысленно: может находить еду, может оценить, подходит ли эта еда или нет, и если не подходит, то искать другую. Они могут сбиваться в кучи на особо толстых бактериальных матах, которые вместе переваривать удобнее и выгоднее — т. е. у них даже есть социальное поведение. И чем больше я изучаю поведение трихоплакса, тем больше становлюсь уверенным в том, что трихоплакс не тупой. Он просто медленный. То есть он много чего понимает и умеет, просто делает это гораздо медленнее, чем животные с нервной системой.

Как же трихоплаксу удается демонстрировать сложное поведение, даже не имея нервной системы?

Я бы вспомнил работы академика Хачатура Коштоянца, который ничего не знал про трихоплакса, но задумывался о происхождении нервной системы животных и, в частности, над таким вопросом, почему в нервной системе столько разных сигнальных веществ — нейромедиаторов. Глутамат, ацетилхолин, серотонин, дофамин, глицин, гамма-аминомасляная кислота, десятки нейропептидов… Что между ними общего? Это очень разнородная группа веществ, и общего между ними только то, что нервные клетки выделяют их и передают ими сигналы друг другу и клеткам-мишеням, например мышцам. Такая электрическая модель нервной системы была очень популярна и тогда, и сейчас. Главное в ней — электрические импульсы, проходящие по нервным клеткам, и совершенно непонятно, зачем столько нейротрансмиттеров. Хватило бы двух — одного возбуждающего, одного тормозного. А их десятки, даже больше — сотни, включая все пептиды.

Коштоянц предположил, что до появления нервной системы — клеток с отростками, по которым бегают электрические импульсы, — у животных была так называемая система объемной передачи информации. Отдельные клетки выделяли разные сигнальные вещества, которые распространялись путем диффузии, т. е. медленно. Но пока животные были маленькими и неторопливыми, им этой скорости хватало. И для каждого сигнала нужно свое отдельное вещество со своими отдельными рецепторами к нему, чтобы разные сигналы не путались друг с другом.

Трихоплакс как раз и есть животное, существование которого в прошлом предположил Коштоянц. У него есть отдельные клетки, которые выделяют разные сигнальные молекулы, такие как пептиды, серотонин, гамма-аминомасляную кислоту, таким образом координируя его поведение, но делают они это медленно. Диффузия — это медленный процесс. То есть у трихоплакса нервная система еще не отделилась от эндокринной. У него уже есть химическая половина нервной системы, но электрической половины у нее нет. Нет аксонов, дендритов и синапсов. Нет быстрой электрической передачи.

А нервная система появилась, скорее всего, с началом хищничества, потому что когда у хищника возникла необходимость находить и догонять жертву, а жертве стало желательно как-то прятаться или уворачиваться от хищника, то сразу понадобилось быстрое движение и управление им. А для этого уже нужна нервная система: здесь одной объемной передачей не обойтись. Видимо, одним из первых результатов этой эволюционной гонки хищник-жертва в конце эдиакарского периода стало появление нервной системы.

Лобашев был абсолютно пролетарского происхождения, до мозга костей, такой Саня Григорьев — поздно начал говорить, читать. Был детдомовским, бежал оттуда, потом снова попал в детдом. А Тимофеев-Ресовский из дворян. Говорил, что у него в роду были даже черноморские пираты!
И Лобашев с порога сказал: «Ты же гитлеровец», на что Тимофеев-Ресовский не полез за словом в карман: «А ты — сталинист». Это было начало шестидесятых. Они оба хорошо владели «русским матерным», костерили друг друга около часа, потом выпили бутылку водки и стали лучшими друзьями до конца дней Лобашева. Дед [Тимофеев-Ресовский] каждый год приезжал к нам на кафедру и читал там лекции. Это было нечто! Он не мог читать лекции сидя и метался по аудитории в теснейшем контакте с ней. Сейчас это называется, кажется, интерактивом. Сейчас и от русского языка почти ничего не осталось. Когда я по радио слышу слово «подкаст», я начинаю пользоваться тем самым русским языком, на котором изъяснялись в острые моменты мои учителя.

Разговоры об увеличении длительности жизни — это разговоры об изменении адаптивного признака. Продлевать жизнь дальше ее естественных пределов может быть так же порочно, как и прерывать ее раньше. Здесь мы вступаем в область противоречий между естественно-научными и морально-этическими принципами. Больных, несомненно, нужно лечить, но борьба за продление жизни человека чревата увеличением частоты возрастных заболеваний. Значительную долю их составляют уже упомянутые амилоидозы — болезни Альцгеймера, Паркинсона, Крейцфельдта-Якоба и другие неизлечимые заболевания.
Длительность жизни определяет генетика. А что же пресловутый здоровый образ жизни? Понимаете, сколько мы с женой Светланой живем — люди столько не живут. Мы средний возраст преодолели. Надо к этому философски относиться.

Я курю. Стабильно семь сигарет в день. К алкоголю отношусь с большим уважением. Нет такой вещи, которую бы я не ел и такого, что бы я ни пил, и все — с удовольствием. 

Жизненные правила, которых я придерживаюсь: каждое утро — две минуты на голове. В молодости я просто стоял на голове, теперь приходится упираться в стенку ногами. У меня такое ощущение, что так я лучше с балансом справляюсь. Хотя врачи приходят в ужас. Никому не навязываю.