Как мир стал многоклеточным

Петр Харатьян
«Коммерсантъ Наука» № 15 (3), июнь 2020

Короткая жизнь биолога Алексея Захваткина увенчалась открытием мирового значения.

Энтомолог Захар Родионов (слева) и Алексей Захваткин (справа)

Алексей Языков родился в 1905 году в Екатеринбурге, детство же провел в Швейцарии, где получил прекрасное домашнее образование, в частности, в совершенстве знал французский и английский языки. С началом Первой мировой войны семья Языковых спешно покинула город Монтрё и вернулась в Россию, чтобы обосноваться в Москве. Из-за происхождения — Алексей был древнего боярского рода Языковых — он после октябрьского переворота не мог поступить в высшее учебное заведение.

Пригодилось домашнее образование: Алексей зарабатывал на жизнь, делая зарисовки растений и мелких животных для профессоров Дмитрия Сырейщикова и Григория Кожевникова. С их согласия он начал посещать университетские лекции по биологии как вольнослушатель, но основного своего занятия не оставил и продолжал совершенствовать свое мастерство художника, посещая курсы живописи профессора Дмитрия Кардовского.

В 1926 году Алексею Языкову, хорошо известному в кругу московских биологов художнику-графику, предложили место лаборанта-художника в Среднеазиатском институте защиты растений в Ташкенте. Ученые этого института постоянно устраивали экспедиции, Алексей, как и в Москве, делал рисунки органических форм, но еще проявил замечательные способности к наблюдениям и исследованиям. Несмотря на отсутствие образования, через год Алексей Языков становится ассистентом, затем штатным специалистом — энтомологом, а с 1931 года — старшим научным сотрудником базового Всесоюзного института защиты растений в Ленинграде.

Однажды экспедиционный отряд, в котором был и Алексей Языков, был захвачен басмачами, боровшимися с большевистской властью. Все оборудование, все материалы и документы басмачи отобрали, а ученых отпустили. Когда стал вопрос о восстановлении утраченных документов, Алексей Языков при поддержке профессора Василия Плотникова и других коллег, оформил справку об утрате диплома о высшем образовании; кроме того, в новом паспорте он стал не Языковым, а Захваткиным, такова была фамилия его отчима.

В 1932 году в немецком энтомологическом журнале выходит первая статья Алексея Захваткина.

В 1933 году по приглашению академика Николая Кулагина Алексей Захваткин становится сотрудником лаборатории энтомологии МГУ, тогда там занимались не только насекомыми, но и паукообразными, в частности амбарными клещами. Эти вредители портили продовольственные запасы (а «вредителей» — директоров элеваторов за это расстреливали), но ни их классификации, ни точных методов систематизации, ни описаний их видов, ни эффективных методов борьбы с ними не существовало.

За амбарных клещей Алексей Захваткин и взялся.

Он разработал методы морфологического анализа, по которым и сейчас определяют вид клеща; практически с нуля создал систематику клещей. До него не было точных рисунков даже некоторых широко распространенных видов клещей. Алексей Захваткин первым разделил клещей на три отряда. Эти исследования, продолжавшиеся и в годы Великой Отечественной войны, помогли сохранить стране значительное количество хлебных припасов, в которых была острейшая нужда.

В 1946 году Алексей Захваткин выступил со статьей «О природе бластулообразных личинок низших Metazoa» (многоклеточных). Он предложил концептуально новое объяснение того, как появились многоклеточные животные: «гипотезу синзооспоры», или «палинтомическую гипотезу». Как заметил Алексей Захваткин, жизненный цикл некоторых простейших имеет удивительное сходство с онтогенезом (индивидуальным развитием) многоклеточных и делится на три периода. За первый, прогамный, период материнская одноклеточная особь, соответствующая яйцеклетке, переживает значительный, «избыточный» рост, не прерываемый делениями. Во второй, сингамный период происходит оплодотворение материнской особи. В третьем, метагамном периоде — две фазы. Вначале происходит палинтомия: гипертрофированная материнская особь делится на две, затем на четыре, восемь и т. д. потомков, которые тут же, не успевая вырасти, дифференцироваться и обрести самостоятельность, начинают делиться. Это очень похоже на дробление яйца в ходе онтогенеза многоклеточных: клетки-потомки обеспечиваются запасами, накопленными материнской клеткой. Некоторые из этих клеток так и не становятся самостоятельными организмами и остаются на иждивении матери, превращаясь в бластомеры, эмбриональные клетки. Палинтомическая фаза сменяется серией монотомических делений, формируются так называемые трофозоиты, одноклеточные вегетативные особи, превращающиеся потом в самостоятельные организмы.

Алексей Захваткин обратил внимание, что в жизненном цикле кишечнополостных также есть чередование прогамного, сингамного и метагамного периодов. В первой фазе метагамного периода, то есть в ходе дробления яйца, образуется множество жгутиконосных клеток. В отличие от одноклеточных, у гидроидных эти клетки объединены в непитающуюся расселительную личинку-бластулу, которую Алексей Захваткин предложил называть «синзооспорой» — чтобы подчеркнуть, что бластула фактически представляет собой множество соединенных расселительных зооспор. Затем организм начинает питаться, и в процесс деления клеток вклинивается фаза роста. Вопрос: унаследована ли эта особенность многоклеточных от гипотетического предка или же приобретена ими независимо в ходе эволюции? Алексей Захваткин считал, что верно первое, ее критики — что второе.

Но критики появились сильно позже — из биологов того времени только Владимир Беклемишев обладал необходимой эрудицией, чтобы оценить идею синзооспоры. «Алексей Захваткин, — писал Беклемишев уже после его кончины, — встав на грань гениальности, поднял завесу над ранее неведомой биологической реальностью».

Спустя более чем 70 лет гипотезе синзооспоры нашлось косвенное подтверждение: в апрельском номере журнала BMC Biology опубликована статья об одноклеточных жгутиковых хищниках, которые для успешной охоты на другие одноклеточные слипались в «многоклеточные» псевдоорганизмы — агрегации. Такой образ жизни способствовал увеличению размеров клеток в составе агрегации, а сама агрегация начинала расти не за счет присоединения новых «членов», а за счет деления имеющихся.

14 декабря 1950 года Алексея Захваткина не стало. Его монографии, статьи, незаконченные работы, а также записи с его лекционного курса вошли в изданный в 1953 году «Сборник научных работ Алексея Захваткина», представляющий собой наиболее полную его библиографию. Дело отца продолжил его сын, Юрий Захваткин, выдающийся энтомолог и акаролог.