Доктору биологических наук Артемию Васильевичу Иванову принадлежат сразу два из немногих крупнейших открытий XX в. в зоологии, повлекших за собой ревизию высших групп животного царства.
Начать хочется с последней из его работ, очень уж характерна и заманчива ее история и предыстория.
Предысторию этого открытия стоит отнести к временам более чем столетней давности. После того как восторжествовала эволюционная теория Дарвина, биологов стала живо интересовать проблема происхождения высших организмов от низших, в частности проблема происхождения многоклеточных.
Многоклеточными называются существа, не просто состоящие из большого числа клеток, а такие, у которых клетки специализированы. Как же возникла многоклеточность?
Эта очень существенная проблема ничуть не потеряла своей остроты за весь период от Дарвина до наших дней.
В начале 70-х годов прошлого века были выдвинуты две гипотезы возникновения специализации клеток. Одна из них была создана немецким ученым Эрнстом Геккелем: гипотеза так называемой гастреи, согласно которой у первичного шарообразного организма все клетки были одинаковы, пока не произошел процесс инвагинации (вдавления одного слоя шара в другой). Такой организм стал похож на проколотый и сдавленный резиновый мячик — две полусферы одна внутри другой. С этого момента наружная сфера в большей степени стала общаться с окружающей средой, а внутренняя — выполнять что-то вроде функций пищеварительных органов. Дифференциация же функций повела к разнице в конструкции тканей.
Другой гипотезой, предложенной совсем молодым тогда ученым Ильей Ильичем Мечниковым, была гипотеза фагоцителлы. Так Мечников предложил назвать еще один предковый организм, столь же гипотетический, как и гастрея Геккеля. У этого организма, согласно взглядам Мечникова, было всего два слоя — один поверхностный, и в нем должны были развиваться в первую очередь защитные функции; второй слой, каждая клетка которого имела реснички, был обращен к субтрату, он отвечал частично за передвижение и питание. По Мечникову, клетки могли мигрировать из одного слоя в другой, так что образовывались какие-то внутренние клетки…
И вот в начале 70-х годов уже нашего века зоолог Карл Грелль обратил внимание на мелкое существо, известное чуть ли не сто лет. Его называют трихоплаксом. Это полупрозрачное беспозвоночное часто встречается на стенках морских аквариумов. Описавший его зоолог Шульце предположил, что это личинка какой-то медузы. То, что не было найдено взрослой фазы, никого не смутило: в зоологии довольно часты случаи, когда под одним названием описывается взрослый организм, а под другим — его личинка, и лишь когда прослеживается развитие этой личинки, выясняется, что перед нами не два существа, а одно. Так было даже с таким высокоразвитым животным, как угорь.
Грелль провел исследования трихоплакса и пришел к выводу, что трихоплакс — самостоятельный тип животного, стоящий где-то около самого основания пирамиды многоклеточных. Таким незаурядным открытием заинтересовался среди прочих зоологов и А. В. Иванов.
В 1973 г. он приходит к выводу, что трихоплакс — существо крайне близкое к… мечниковской фагоцителле. Мечниковская «конструкция» оказалась существующей на самом деле.
«Русский ученый, подобно Леверье, открыл на кончике пера на этот раз не планету, а живое существо. Это исследование, длившееся в целом сто лет, — блестящий успех русской зоологии», — так оценил завершение работы А. В. Иванова его коллега доктор биологических наук Н. И. Воронцов.
Надо сказать, что проблема происхождения многоклеточных животных интересовала Иванова давно: еще до переоткрытия Греллем трихоплакса он выпустил специальную монографию об этой проблеме, и Академия наук присудила Артемию Васильевичу за комплекс работ премию имени И. М. Мечникова. Премия оказалась провидческой.
Итак, Грелль обнаружил, что трихоплакс — особый тип, притом лежащий в самом «начале» многоклеточных. Но он не смог разобраться, с какой же из групп беспозвоночных надо связать новоявленный тип. Это было сделано Ивановым. А раз появился тип, стоящий почти у основания системы животного царства, надлежало замахнуться на нечто большее, а именно, на пересмотр всей системы.
Артемий Васильевич, уже ревизовавший однажды животное царство на уровне собственно многоклеточных (об этом речь впереди), теперь принялся за дальнейшую его перестройку.
В отечественной науке классификации животного царства были созданы до Иванова, во-первых, его учителем, ленинградским ученым В. А. Догелем и, во-вторых, московским зоологом В. Н. Беклемишевым. Что касается систематики растений, то последняя система была разработана в СССР академиком А. Л. Тахтаджяном.
И вот новая система животных была предложена Артемием Васильевичем Ивановым в 1976 г. В ней все многоклеточные разделены им на четыре большие группы — надразделы, и первый из них фагоцителлообразные…
Какова же предшествующая научная биография ученого, посягнувшего на обновление классификации животного мира? Судьба Иванова уникальна. Снова сошлемся на мнение его коллеги доктора биологических наук Н. Н. Воронцова. «Я не знаю другого биолога, которому в XX в. удалось бы, обнаружив такую крупную группу, как надтип — что соизмеримо, скажем, с открытием новой планеты Солнечной системы, — сделать и еще одну сопоставимую по значению работу».
Надтип, о котором помянул Н. Н. Воронцов, — это погонофоры, а их история начинается с давних пор.
На границе прошлого и нынешнего столетий, когда голландцы усиленно изучали природу своей тогдашней колонии Индонезии, экспедиция на судне «Зибога» обследовала фауну морей, находящихся между островами Малайского архипелага. В сборах этой экспедиции оказались какие-то необычные животные, которые попали в руки французскому зоологу Колери. В 1914 г. Колери установил, что это новая группа, и определил ее как особый вид и особый род, назвав род зибоглинум. «Зибога» — название корабля и «линум» — нить: животные были похожи на шнур в хитиновом покрове.
Следующее важное событие произошло в 1932 г. Советский зоолог П. В. Ушаков, который до сих пор работает в ЗИНе, участвовал в экспедиции, исследовавшей Охотское море. В этом море он нашел несколько экземпляров еще одной неизвестной дотоле группы, которую отнес к семейству кольчатых червей.
Иванов в то время работал с Ушаковым в лаборатории гидробиологии ЛГУ. У него была давняя склонность к морфологии, и Ушаков уговаривал коллегу заняться открытыми им животными. Но Артемий Васильевич, занятый другими исследованиями, отказался.
Тем временем Ушакова взяли сомнения, правильно ли он описал некоторые особенности своих «крестников», и он решил послать материал в Стокгольм, шведскому зоологу Иогансену — большому специалисту по кольчатым червям. В 1937 и 1939 гг. появилось сообщение Иогансена, что присланные формы не имеют никакого отношения к кольчатым червям, что это нечто особое. Более того, Иогапсен установил, что перед ним новый класс, и назвал его — погонофоры, что значит «несущие бороду».
Обнаружить неизвестный класс — событие для зоологии экстраординарное. «Естественно, Павел Владимирович был огорчен: он считал, что это я прозевал новый класс, — вспоминает Артемий Васильевич, — а я ему резонно отвечал, что класс прозевал он сам».
Итак, зоология обрела новый класс животных. Худосочный, расположенный на отшибе, он не ставил никаких проблем, не волновал воображение, не притягивал внимание исследователей. Но Иванов увлекся «бородачами» всерьез.
«Как-то после войны, когда я снова взялся за изучение погонофор, мой учитель, Валентин Александрович Догель, посоветовал мне просмотреть давнюю публикацию Колеру оттиск которой у него имелся. И когда я сопоставил описания Иогансена и Ушакова с тем, которое сделал Колери, я сразу понял, что имею дело с представителями одной и той же группы, хоть по многим чертам животные и не походили друг на друга. Поэтому, когда в 1949 г. Ушакову и мне предложили Припять участие в первой экспедиции «Витязя» в Охотское море, я поехал с особенным нетерпением, надеясь отыскать новые экземпляры ушаковских погонофор, собрать и зафиксировать их получше и поискать, нет ли там «крестников» Колери».
Экспедиция работала под руководством академика Л. А. Зенкевича. Начала она как раз с той области моря, где впервые были найдены погонофоры Ушаковым. Первые же тралы принесли нужную добычу.
«Мы с Ушаковым жили в одной каюте. По донным работам на корабле были установлены жесткие дежурства. И вот вечером, перед тем как Ушакову идти на ночную вахту, мы с ним разговаривали как раз о работах Колери. Я ему рассказывал о своих изысканиях в литературе, доказывал, что его находки и зибоглинум — представители одной и той же группы. Наутро я выхожу на палубу, не ожидая от предстоящего дежурства ничего интересного. Вижу, сидят Зенкевич и Ушаков перед решетами. Ушаков, собираясь сдавать мне работы, говорит: «Знаешь, там что-то мы нашли — в лаборатории под микроскопом посмотри», — и начинает мне описывать находку: длинное тело, хитиновый покров, одно щупальце… трубочка кольчатая… Я ему говорю: «Разыгрывай кого-нибудь другого, я тебе эти признаки изложил вчера вечером…» — «Да нет, — говорит, — я тебя не разыгрываю».
Я посмотрел — они нашли зибоглинум».
После этого Иванов опубликовал статью, которая называлась «О принадлежности рода зибоглинум Колери к классу погонофор». Новая группа существ стала обретать реальные «очертания», одно из белых пятен в зоологии начало постепенно темнеть…
Иванов участвовал еще в нескольких экспедициях на судне «Витязь», и всегда экспедиция находила погонофор. Оказалось, что эти животные очень распространены, трудно даже сказать, где их нет.
Монография А. В. Иванова о погонофорах вышла в одной из основных серий ЗИНа — «Фауна СССР». Сейчас же их известно около ста пятидесяти видов, все время открываются новые, и это стало уже даже неинтересным.
Долгое время погонофорами никто, кроме Иванова, не занимался. Именно им были установлены почти все особенности этих животных и черты их строения — их морфология, экология и в особенности эмбриология, которая много дала для выяснения систематического положения погонофор в животном царстве.
Оказалось, это одна из своеобразных, центральных групп животного царства, которая «осветила» и происхождение своих «соседей». Когда стало очевидно особое положение погонофор среди других животных, вокруг их статуса в систематике возникли споры. Число специалистов, посвятивших себя изучению необычных существ, увеличилось.
На основании ряда соображений Иванов отнес погонофор к вторичноротым, к одной из двух ветвей так называемых целомата, то есть высших животных, наделенных вторичной полостью тела. К целомата относятся кольчатые черви, моллюски, членистоногие, иглокожие и хордовые, то есть и мы с вами. Погонофоры — тоже целомата, весь вопрос был в том, первично — или вторичноротые эти существа. У первичноротых появляющийся у зародышей рот так и продолжает выполнять свои функции, а у вторичноротых он зарастает, и на его месте возникает анальное отверстие, рот же появляется вновь совершенно независимо. Это главный признак более «высокого» происхождения, ибо вторичноротые — прогрессивная ветвь.
Так вот, когда Иванов занялся эмбриологией погонофор, по всему выходило, что это — вторичноротые.
Сначала А. В. Иванов описал погонофор как подтип, а потом и как тип, повысив в ранге. Надо представить себе, что это была за работа: среди прочих странностей у «подопечных» Артемия Васильевича нельзя было найти ни рта, ни заднепроходного отверстия, ни кишечника. Вот и суди, первичный у них рот или вторичный, если его вовсе нет, а был он лишь у эмбрионов.
Но постепенно были обнаружены факты, которые на первый взгляд противоречили выводам Иванова, и многие зоологи сочли, что погонофоры все-таки первичноротые, и признаки сходства с кольчатыми червями, которые обманули Ушакова в свое время, действительно есть.
Против точки зрения Иванова выступил очень почтенный и пожилой казанский профессор Н. А. Ливанов. Он считал, что червеобразные формы погонофор не следствие их образа жизни, а как раз результат родственных связей с кольчатыми червями. Н. А. Ливанов обнаружил ошибку в работе Иванова. Разыскивая у погонофор следы сегментарного, или, как говорят биологи, метамерного строения, свойственного кольчатым червям, профессор нашел их в месте, несколько неожиданном: концевые части тела погонофор, зарывавшиеся в грунт, трал не захватывал, и Артемию Васильевичу они не были знакомы, он исследовал погонофор лишь в том виде, в котором получал на палубе «Витязя», то есть только их верхнюю «половину».
Но обнаруженная ошибка нисколько не поколебала основного утверждения Артемия Васильевича, что погонофоры — группа, приоткрывающая завесу над проблемой происхождения всех целомата разом.
Напротив, ошибка сослужила ученому хорошую службу: отыскивая место в системе для своих странных существ, он пересмотрел заодно всю вершину классификации животного царства более тщательно, чем это делалось ранее, и подверг ее ревизии. Пришлось сравнивать погонофор со всеми другими ветвями. У них все-таки оказались признаки сходства с кольчатыми червями. Следовательно, они находились в родстве и с первично-, и с вторичноротыми, а Иванов пришел к убеждению, что все целомата делятся не на две группы, а на пять, и погонофоры — одна из этих пяти групп. Систему пришлось перестроить.