Жизнь появилась в жидкой среде. Это очевидно хотя бы потому, что жизнь и поныне, в первую очередь, — жидкая среда. Все ключевые процессы жизнедеятельности происходят в жидкости, тогда как твёрдые компоненты отделяют эту жидкость от внешней среды и придают ей форму.
Пока живые организмы обитали в воде, проблема поддержания массы собственного тела перед ними не вставала. Архимедова сила вполне успешно решала её.
Но когда жизнь вышла на сушу, она с удивлением обнаружила, что, оказывается, всё это время она обитала на очень увесистом каменном шаре, который готов раскатать её в блин. И с этим надо было что-то делать.
* * *
Здесь следует помнить, что все знакомые нам с детства существа во многих отношениях напоминают матрёшку. Живые организмы (кроме условно живых вирусов) состоят из клеток, которые суть капли жидкости, ограниченные стенками. Если капля имеет размер в пределах нескольких миллиметров, поддерживать её форму в поле тяготения нужно только в том случае, когда эта форма существенно отклоняется от шарообразной. В шар каплю соберут силы поверхностного натяжения. Поэтому гравитация для сухопутного одноклеточного не представляет собой проблемы. Проблемы у него будут другие, и тяжелейшие, но речь о них мы сегодня не ведём.
Однако многоклеточный организм это больше, чем собрание клеток. Ему приходится таким быть. Если организм имеют толщину более двух клеток, те из них, что расположены внутри, окажутся неспособны питаться самостоятельно. Они будут вынуждены получать питательные вещества от других клеток, а средством передачи между ними выступит внутренняя жидкая среда.
Клетка — это капля жидкости, ограниченная стенкой из органических полимеров.
Многоклеточный организм — это банка с жидкостью, ограниченная стенкой из клеток.
Для маленьких многоклеточных обитание в гравитационном поле не представляет большой проблемы. Их жидкая среда поддерживает любую форму, заданную границами тела, под действием сил поверхностного натяжения. Поэтому насекомые могут обходиться незамкнутой кровеносной системой. А вот для позвоночного неостановленное внутреннее кровотечение означает смерть.
Крупным сухопутным организмам приходится решать две проблемы:
- Удерживать в вертикальном положении твёрдые ткани организма, дающие защиту и опору.
- Подводить к верхним частям тела внутриорганизменные жидкости.
Это очень разные задачи. Как жизнь решает их, мы поговорим в следующий раз.
* * *
Заглавная иллюстрация взята из статьи Л. Спрэг де Кама "Дизайн для жизни" (Astounding Science Fiction, №5, 1939). Русский перевод статьи можете почитать здесь.