Управление движением
Конечно же, рассматриваемая здесь ситуация — далеко идущая абстракция. Равенство скоростей и длительности перемещения жертв и хищников практически невероятно. В действительности же либо хищники оказываются намного мощнее жертв, либо жертвы в ходе естественного отбора становятся столь мощными, что перестают быть жертвами. Сложная картина взаимоотношений жертв и хищников, эволюционная роль специализации, деспециализации, соотношения мощностей хищников и жертв рассмотрена И. И. Шмальгаузеном в его книге «Факторы эволюции». Сложнее поведение при взаимодействии жертв и хищников, выражающееся в экстраполяции траекторий перемещения, подстерегании, устройстве засад, срезании криволинейных траекторий при преследовании, сложные произвольные изменения направления пути преследуемой жертвы — все это наблюдали многие зоологи, охотники и охотоведы. Общая концепция построения произвольных движений, основанная на экстраполяции и анализе перемещения с учетом конечной цели, была развита в 30—40 гг. Н. А. Бернштейном. На протяжении ряда лет Л. В. Крушинский экспериментально исследует способность животных экстраполировать траекторию движущегося предмета.
Попробуем теперь, как и в предыдущих задачах, представить себе ход эволюции и ее результаты на основании общих соображений.
В гл. 9 мы уже рассматривали причины возникновения многоклеточности, однако мы забежали вперед — многоклеточные организмы с мышцами-клетками в начальный период своего возникновения могут управлять движением существенно хуже, чем высокосовершенные одноклеточные или многоклеточные организмы, движущиеся посредством ресничек или жгутиков. Поэтому начнем наш анализ возможных эволюционных путей возникновения аппаратов управления движением с рассмотрения перемещений реснитчатого организма.
Такой «абстрактный организм» имеет вид сферической клетки, покрытой ундулоподиями — ресничками или жгутиками (он похож на ныне живущих сферических инфузорий или колониальных сферических водорослей — вольвокса и его родственных форм).
Ясно, что движение может осуществляться с большой скоростью лишь организмами, форма тела которых приспособлена к быстрому перемещению \ Из гидродинамических соображений следует необходимость эволюционного преобразования сферических организмов в более или менее вытянутые эллипсоиды.
У таких активно, но беспорядочно движущихся организмов намного усилится взаимодействие со средой, увеличится сечение захвата пищи, т. е. для них станет возможным преодоление диффузионного барьера. Однако жизнь быстро перемещающихся эллипсоидов может быть достаточно благополучной лишь в среде с равномерным распределением пищи в пространстве, например, в растворах питательных веществ (так живут многие микроорга низмы— бактерии, протозоа). При неравномерном распределении пищи в среде, при существовании пищи в виде дискретных кусков живого или неживого вещества, беспорядочное броунирова-ние организмов оказывается недостаточно эффективным.
Для того чтобы равномерно покрытый ундулоподиями эллипсоид мог перемещаться в направлении дискретных кусков пищи или убегать от нападающего на него, как на жертву, хищника, нужно совершенное управление работой ундулоподий, обеспечивающее целенаправленное перемещение в пространстве.
Наиболее естественный механизм такого управления — прямое действие сигналов, исходящих от цели движения, на ундулоподий.
Таким образом, первым шагом на эволюционном пути к управлению перемещениями в пространстве должны быть отбор способов изменения двигательной активности ресничек и жгутиков под влиянием химических, акустических или световых сигналов. Это значит, что рецепторами могут служить модифицированные реснички. Как же они смогут обеспечить функции рецепторов? Для этого необходимо либо эволюционное усиление изначально присущей ресничкам чувствительности к свету, к вибрациям (и другим акустическим воздействиям), к химическому составу среды или электромагнитным полям, либо сопряжение работы ресничек с функционированием молекулярных или надмолекулярных комплексов, чувствительных к указанным воздействиям.