Теории происхождения многоклеточных организмов.
Образование первых многоклеточных животных было крупным событием в историческом развитии животного мира. Многоклеточные животные получили большие преимущества перед одноклеточными: у них появились широкие возможности к разделению клеток по выполняемым функциям, дальнейшему усложнению строения тела, увеличению размеров и регенерации поврежденных и утраченных частей тела.
Мы не можем с уверенностью обозначить истинные пути возникновения многоклеточных организмов. Однако на протяжении истории биологии немало ученых пытались ответить на этот вопрос. И в качестве их наследия сегодня существует бесчисленное множество научных и еще больше откровенно ненаучных теорий происхождения многоклеточных.
2.1 Теория Гастреи.
сформулированная А. О. Ковалевским и Э. Геккелем в 1872 г
Эрнст Геккель (1834-1919), крупнейший немецкий зоолог и один из продолжателей дела Дарвина, разработал свою «теорию гастреи», по которой общий предок всех многоклеточных животных представляется в виде кишечнополостного животного очень простого строения, похожего на свободноплавающую личинку современных кораллов.
Геккель был одним из первых германских зоологов, поддержавших теорию Дарвина. Опираясь на эту теорию и на данные эмбриологии, Геккель сделал попытку дать рациональную систему животного царства, основанную на филогенезе животных. Особенное внимание обратил Геккель на важное значение истории развития индивидуального, или онтогения, для вопроса о происхождении самого вида или его филогении. Исходной точкой для взглядов Геккеля послужила стадия эмбрионального развития, названная Геккелем гаструлой. Геккель полагал, что эта стадия повторяет собой общего прародителя всех животных. Этого предполагаемого прародителя Геккель назвал гастреей и старался объяснить, каким образом из неё развились различные типы животного царства. Учение о гастрее позднее было признано ошибочным.
Согласно теории Геккеля все многоклеточные животные произошли от одного общего предка - гипотетического организма - гастреи. По мнению Геккеля, гастрея имела овальное мешковидное тело с двухслойной стенкой и ротовым отверстием; наружный слой представлял кожу, внутренний - стенку кишечника. Из современных животных, как считал Геккель, ближе всего к гастрее стоят кишечно-полостные.
Согласно гастреи теории, предками всех многоклеточных животных являются колониальные простейшие, которые образуют однослойную сферические колонию, подобную бластуле,— бластею. Дальнейшая эволюция идёт аналогично инвагинации в процессе эмбрионального развития некоторых современных многоклеточных животных, путём впячивания передней стенки внутрь. Это приводит к образованию двуслойного многоклеточного организма, подобного гаструле,— гастреи. Внутренний слой клеток — энтодерма — окружает внутреннюю полость, которая открывается наружу бластопором.
Э. Геккель создал теорию гастреи, опираясь на основной биогенетический закон Ф. Мюллера-Э. Геккеля. Закон гласил, что "онтогенез есть краткое повторение (рекапитуляция) филогенеза". Э Геккель подходил к проблеме рекапитуляции излишне упрощенно, ошибочно полагая, что филогенез является механической причиной онтогенеза. Позднейшие исследования показали, что онтогенез никогда не воспроизводит филогенез полностью, хотя повторение отдельных предковых стадий и может иметь место.
2.2 Колониальная теория
Первую колониальную гипотезу происхождения многоклеточных предложил Эрнст Геккель. Он разработал свою «теорию гастреи», по которой общий предок всех многоклеточных животных похож на свободноплавающую личинку кишечнополостных – кораллов с двумя слоями клеток. Русский биолог Илья Ильич Мечников предложил другую гипотезу: многоклеточные животные возникли из колониальных жгутиковых простейших, способных к фагоцитозу, т.е. захватыванию пищи клетками с внутриклеточным перевариванием. В этой теории предполагается, что поверхностные клетки, захватившие пищу, погружаются в глубину тела колонии для переваривания, освобождая место голодным клеткам. В результате получается организм, в котором клетки внутреннего слоя переваривают пищу, а наружный слой, состоящий из голодных клеток, ее захватывает. Он же осуществляет функции рецепции, движения и защиты. Предполагаемый организм Мечников назвал фагоцетеллой (организм, состоящий из клеток, занятых фагоцитозом). Наконец, третью гипотезу выдвинул немецкий зоолог О.Бючли. Согласно ей, исходный многоклеточный организм состоял из двух слоев клеток, причем, нижней стороной он ползал по грунту, а верхняя сторона имела защитную и чувствительную функции. Встретив пищу крупных размеров, такой организм обвивал ее и переваривал нижним слоем. Бючли назвал этот предполагаемый организм плакулой (животное в форме обволакивающей лепешки). Ученые пытаются найти подтверждение гипотезам колониального происхождения многоклеточных животных, сравнивая гипотетические организмы с ныне живущими примитивными формами многоклеточных. Самое примитивное известное ныне многоклеточное животное – трихоплакс. Оно было описано Артемием Васильевичем Ивановым (1973 г.). Трихоплакса нашли на европейском побережье Атлантического океана. Это животное имеет вид тонкой пластинки из двух слоев клеток со жгутиками. В полости его тела присутствуют отдельные пищеварительные клетки. Между двумя слоями клеток расположены клетки, похожие на амеб. Исследовав трихоплакса, А.В. Иванов пришел к выводу, что он очень похож на гипотетическую фагоцетеллу И.И. Мечникова и представляет собой, по сути, ее живую модель. С другой стороны, трихоплакс похож также и на плакулу. Таким образом, открытие трихоплакса, похожего на личинку кишечнополостных, сближает гипотезы Геккеля (1866 г.), Мечникова (1877 г.) и Бючли (1884 г.). Происхождение многоклеточных животных более не связывают с зелеными колониальными жгутиковыми. Эта точка зрения основывается на том, что их индивидуальное развитие и размножение близко к водорослям, а не к примитивным многоклеточным животным. Предполагается, что от фагоцетеллоподобных предков произошло сразу несколько типов многоклеточных животных с разным уровнем организации: губки, кишечнополостные и примитивные трехслойные животные, близкие к бескишечным планариям, относящимся к плоским червям. Губки и кишечнополостные представляют собой тупиковые ветви эволюции. Узкая специализация этих типов, приспособленность к неподвижному или пассивному образу жизни закрыла им возможности дальнейшего прогрессивного развития. Современная наука считает, что у растений нет резкой грани между одноклеточностью и многоклеточностью. Многоклеточность неоднократно возникала независимо друг от друга в разных отделах растений. Так, у золотистых, разножгутиковых, пирофитовых, зеленых водорослей наблюдаются виды с нитчатым, колониально-многоклеточным и сифоновым строением (тело состоит из одной многоядерной гигантской клетки). Наличие подобных форм свидетельствует, на наш взгляд, о попытках прорыва на следующий уровень организации – многоклеточность, где разные клетки выполняют различные функции.