влияют на поддержание баланса жидкостей в различных клетках организма. Когда в наших клетках слишком много солей, мы ищем способ напиться, чтобы восполнить дефицит жидкости, которая вытянет соль из клеток и восстановит баланс. Когда мы теряем жидкость с рвотой, поносом или в ходе интенсивных тренировок, запас электролитов истощается, баланс в клетках нарушается. Организму необходимо восполнить потерянную жидкость и электролиты, например с помощью изотонических напитков (таких, как
Gatorade), а в тяжелых случаях – с помощью внутривенных вливаний.
Многие животные умеют поддерживать стабильную температуру своего тела, когда температура окружающей среды колеблется. Такая физиологическая способность необходима для выживания, потому что разница между внутренней и внешней температурой может стать губительной для процессов и реакций, необходимых для выживания клеток. Кроме того, для терморегуляции животные используют поведение: мы раздеваемся и ищем тень, когда на улице слишком жарко, и наоборот, если холодно, мы надеваем на себя несколько слоев одежды; у некоторых млекопитающих есть сезонная линька; птицы мигрируют. Бактерии же вместо поддержания внутренней температуры на определенном уровне меняют свои внутренние биохимические процессы, что позволяет их физиологии приспособиться к внешней температуре. Эта способность – ключевой фактор выживания древних одноклеточных форм жизни в самых разных климатических условиях. Кроме того, бактерии ощущают внешнюю температуру и меняют свое поведение, подстраиваясь под окружающую среду.
Для продолжения рода бактерии, как и все прочие организмы, должны размножаться. Для нас и многих других животных размножение предполагает взаимодействие с другим организмом, но бактерии размножаются делением. Секс появился как модификация клеточного деления одноклеточных простейших и не мог бы существовать в отсутствие бесполого способа размножения, которым бактерии пользовались на протяжении миллиардов лет.
Хотя само по себе размножение не является социальным поведением бактерий, их тоже в определенной степени можно считать социальными организмами: нередко они собираются вместе на поверхностях и выделяют вещества, позволяющие отдельным клеткам буквально приклеиваться друг к другу. Такие колонии клеток называют биопленками. Налет у вас на зубах, липкий слой на стенке душевой кабины, след от электрической зубной щетки на полочке и многое другое из того, что мы считаем грязью, на самом деле является биопленками. Недавние исследования показали, что клетки биопленок не просто пассивно соединяются: на самом деле они общаются друг с другом посредством электрических сигналов, позволяющих координировать питание, размножение и привлечение в группу новых членов. Зачастую поведение, которое считается проявлением психологического или социального взаимодействия у более сложных организмов (например, стремление к местам или вещам, обладающим определенным запахом, и избегание тех, которые им не обладают), на самом деле объясняется аналогичными простыми факторами.
Также бактерии могут усваивать информацию об окружающем мире и использовать ее в будущем для управления своим поведением. Например, существуют свидетельства того, что они способны формировать внутренние молекулярные представления об окружающих их условиях (температура, уровень кислорода), использовать их, чтобы предсказывать, какими окружающие условия будут в будущем, и соответствующим образом реагировать. Другими словами, как уже отмечалось, они умеют учиться и запоминать. И хотя доказательства способности бактерий к обучению в основном получены в экспериментах на теоретических моделях, есть убедительные свидетельства того, что одноклеточные простейшие действительно обучаются и запоминают; нервная система для таких способностей не требуется.
Наше представление о памяти нередко антропоцентрично: мы приравниваем память к способности осознанно вспоминать прошлое. На самом же деле память – это прежде всего клеточная функция, помогающая организму выжить. С ее помощью прошлое оповещает настоящую и будущую клеточную функцию, будь то одноклеточный организм или же многоклеточный. Это справедливо и для большей части остальной психологической жизни и ее проявлений в нашем рассудке. Хотя сознание и полезно для людей, и позже мы обсудим, чем именно, оно выступает в качестве пассивного наблюдателя поведения, а не его активного регулятора, особенно в отношении механизмов выживания, появившихся миллиарды лет назад. Все дело в том, что наш мозг способен осознавать свою собственную работу, поэтому, когда перед нами стоит задача выжить, мы испытываем страх, удовольствие, а также другие эмоции и даже применяем свободу воли, выбирая, как поступить дальше.
Глава 9
Стратегии и тактики выживания
Древние одноклеточные организмы решали первоначальные проблемы выживания посредством создания механизмов, необходимых для поддержания жизни. Более сложным организмам, появившимся впоследствии, уже не нужно было изобретать это колесо заново – его пришлось лишь преобразовать. Правда, внедрение этих механизмов в каждый отдельный вид было предопределено условиями, в которых этот вид возник.
Например, разные животные имеют внешне разные по своему строению тела, и это строение отражает те уникальные способы адаптации, которые использовали древние предки этих видов, пытаясь выжить в окружавшей их среде. В результате разные животные демонстрируют разное поведение, когда им приходится выживать: одни плавают, другие летают, третьи передвигаются по суше – ползком, на четырех или даже на двух ногах. Особенности внедрения этих механизмов сильно отличаются друг от друга и зависят от строения тела животного.
Биологи-эволюционисты различают конечные и приближенные объяснения. Ответ на вопрос, почему существует определенный тип поведения, будет конечным, или эволюционным, объяснением, в то время как ответ на вопрос, как поведение выражается существующим организмом в конкретной ситуации, будет приближенным объяснением. Приближенной причиной того, что животные убегают от хищника, является производство мозгом таких сенсорных сигналов в присутствии хищника, которые заставляют предпринимать защитные действия, например спасаться бегством. Конечной причиной того, почему животное так себя ведет, является его принадлежность к той линии организмов, которая приспособлена к избеганию вреда; древние предки этого животного выжили и передали своим отпрыскам гены, несущие эту черту.
Биолог Карл Никлас считает, что в процессе создания новых видов естественный отбор «влияет скорее на функциональные черты, а не на образующие их механизмы». Другими словами, сохраненные гены выражаются в общих функциях, поддерживающих жизнь организма, а не в том, каким образом они реализованы. Уникальные методы реализации в отдельном виде требуют новых механизмов.
Размышлять об этом можно с точки зрения стратегии и тактики. Стратегии выживания отражают базовые потребности клеточной жизни и по сути своей универсальны. У разных организмов разная физическая структура, отражающая способ, с помощью которого строение тела их вида создавалось под окружающую среду посредством естественного отбора. Организмы располагают различными поведенческими инструментами или тактиками, с помощью которых они реализуют стратегию выживания.
Возможно, самым ярким примером того, как направленная на выживание деятельность сохраняется на протяжении всей истории жизни, является механизм передачи генов. Современные генетики предоставили исчерпывающие доказательства существования убиквитарного набора генов – так называемого универсального генетического набора инструментов. Он обнаружен как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов, причем некоторые из этих генов присутствовали даже у LUCA.
