Демонстрировать «осмысленное» поведение клетка может только при наличии функционирующей мембраны, имеющей как рецепторы (обеспечивающие восприятие информации), так и эффекторы (обеспечивающие действие). Эти белковые комплексы – фундаментальные составляющие клеточного «разума». Говоря условно, их можно было бы назвать средствами «восприятия». Это восприятие определяется как «осознание элементов окружения через посредство физического ощущения». Первая часть этого определения описывает функцию мембранных белков-рецепторов, а вторая – роль ответственных за создание «физического ощущения» белков-эффекторов.
Изучая эти основные составляющие восприятия, мы предаемся чисто редукционистскому занятию – разбираем клетку на ее элементарные винтики и гаечки. В связи с этим важно отметить, что в каждый момент времени в клеточной мембране присутствуют сотни тысяч таких переключателей. Соответственно, поведение клетки невозможно понять, изучив только какой-то один из них. Чтобы понять ее поведение, необходимо принять во внимание деятельность всех переключателей в тот или иной момент. В этом состоит холистический – противоположный редукционистскому, подход, который я намереваюсь развить в следующей главе.
На клеточном уровне история эволюции есть в значительной мере история увеличения количества базовых единиц «разума» – мембранных белков-рецепторов и эффекторов. Утонченность организации достигалась клетками за счет более эффективного использования мембраны и ее растягивания, благодаря которому на ее поверхности появлялось место для новых интегральных белков. У примитивных организмов-прокариот ИМБ осуществляют все основные физиологические функции – пищеварение, дыхание, выделение. На последующих этапах эволюции участки мембраны, ответственные за эти функции, ушли внутрь, образуя покрытые мембраной органеллы, характерные для эукариотической цитоплазмы. Благодаря этому увеличилась общая площадь мембраны и, соответственно, возможное количество воспринимающих ИМБ. Учтем также, что эукариоты в тысячи раз крупнее прокариот, что влечет за собой колоссальный рост площади мембранной поверхности – а значит, и доступного места для новых ИМБ. Результатом всего этого явилась бóльшая информированность, а значит, и повышение выживаемости.
Итак, в процессе эволюции клеточная мембрана растягивалась, но этому есть физический предел. Начиная с какого-то момента истончившаяся клеточная мембрана оказывается не в состоянии удержать внутри себя большое количество цитоплазмы. Представьте себе, что вы наполняете водой воздушный шарик. Какое-то количество жидкости он вполне сможет выдержать, но если вы нальете ее слишком много, он лопнет и забрызгает все вокруг. Точно так же повела бы себя и клеточная мембрана, заполненная слишком большим количеством цитоплазмы. Когда ее толщина достигла критической величины, эволюция индивидуальной клетки подошла к своему пределу. Вот почему в первые три миллиарда лет эволюции отдельные клетки были единственными организмами на нашей планете. Ситуация изменилась, лишь когда клетки нашли новый способ увеличить свою информированность об окружающей среде. Они начали соединяться друг с другом, образуя многоклеточные сообщества. В таких сообществах клетки обрели возможность делиться своими знаниями – я говорил об этом в первой главе.
