Итак, благодаря тому, что не все гены работают в клетке одновременно, клетка может менять программу своей активности, образовывать разные ферменты и иметь разную форму. Это происходит как у одноклеточных, так и у многоклеточных. У многоклеточных регуляция ещё более сложная, так как помимо внутриклеточных процессов нужно регулировать ещё межклеточные взаимодействия. Но возникает вопрос, как вообще могли образоваться многоклеточные? Как исходно одноклеточные организмы превратились в многоклеточные? У практически всех одноклеточных известны мутанты, не расходящиеся при делении клетки. То есть нормальное деление клетки происходит, всё у нее делится: ядра делятся, митохондрии делятся, хлоропласты расходятся по разным дочерним клеткам, но последний этап, когда клетки должны отцепиться друг от друга, у них не происходит, они остаются сцепленными. У некоторых видов эти клетки-мутанты живут хуже, чем нормальные одноклеточные формы, потому что у них нет системы регуляции взаимодействия клеток. Но некоторые виды, видимо, приспособились к этому, эти клетки начинают взаимодействовать друг с другом, у них есть программа согласования своих действий. Нерасхождение при делении встречается не только на уровне одноклеточных, но и на уровне многоклеточных, (например, сиамские близнецы). Не всегда это является уродством, иногда это вариант нормы.

Есть такие черви, которые после деления не расходятся, а образуют временные линейные колонии. Если их друг от друга отделить, они будут дальше вполне комфортно жить. Такая колония может потом сама разделиться. Но происходит это не сразу, какое-то время черви живут все вместе.

Существуют колонии так называемых гидроидных полипов. Напомним, что гидра относится к типу Кишечнополостных, подцарство Metazoa. Тело гидры имеет вид удлиненного мешочка. Его внутренность - кишечная полость - сообщается с внешней средой через ротовое отверстие, окруженное несколькими щупальцами. Стенки мешочка состоят из двух слоев клеток: внутреннего (энтодерма) и внешнего (эктодерма). И в эктодерме, и в энтодерме много мышечных клеток, содержащих волоконца, которые могут сокращаться, приводя тело гидры в движение. Кроме того, в эктодерме есть и нервные клетки, причем клетки, расположенные ближе всего к поверхности, - это рецепторы, а клетки, заложенные глубже, среди мышц, - эффекторы. Если к гидре прикоснуться иглой, она сжимается в комочек. Это простой рефлекс, вызванный передачей возбуждения от рецепторов к эффекторам. Но гидра способна и к гораздо более сложному поведению. Захватив добычу, она подтягивает её щупальцами к ротовому отверстию и заглатывает.

Такое строение имеют и остальные представители кишечнополостных. Многие виды кишечнополостных образуют колонии. Колония животных - гидроидных полипов, с виду похожа на растение. Каждый "листочек" такого "растения" имеет такое же строение, как гидра.

Жизненный цикл у некоторых из гидроидных полипов проходит следующим образом: полипы растут вместе, они объединены общим проводящим каналом, время от времени некоторые из них отрываются, превращаются в медуз (принципиальное строение гидры и медузы одинаковое), которые уплывают и активно размножаются, проходят определенные стадии, образуют половые клетки, которые, сливаясь, дают зиготу, из которой вырастает новый полип. И снова весь цикл повторяется.

Известные нам красивые кораллы - это скелет коралловых полипов. Полипы - похожие на гидру существа, у которых есть общий проток воды по общим объединяющим их каналам, они строят для себя известковый скелет. У некоторых этот скелет включает в себя соединения железа, которые окрашивают его в красивый красный цвет. Коралловые полипы живут в море.

Следующая стадия мадрепоровый коралл. У него отдельные полипы уже неразличимы, они все сливаются в единое целое, от них остаются только глотки с щупальцами, причём эти щупальца обобществлены, они заглатывают кусочки пищи и направляют её в общую полость. Справа виден родственник гидры и полипа - мшанка кристателла. У неё тоже отдельные особи сливаются своими основаниями. Каждая особь называется не полипом, а зооидом, то есть, это как бы и не отдельное животное, и не орган. Они способны втягиваться в трубку у основания общего тела. Объединенная часть их образует подошву, и, в отличие от кораллов, мшанка способна передвигаться со скоростью 15 мм в сутки.

Другой более отдаленный родственник гидры - физалия - относится к подклассу сифонофор. Это животное называют португальский военный кораблик. У физалии есть сверху парус, который может иметь разную окраску, от голубого до пурпурного. Она довольно ядовитая, у неё есть стрекательные клетки, которые способны сильно отравить даже человека, не говоря уже о мелких животных, которыми она питается. На рисунке представлена схема строения сифонофор. Тело сифонофоры устроено из группы зооидов, разным образом модифицированных.

Самый верхний образует плавательный пузырь, внутри него находятся клетки, выделяющие газ, если физалии надо подняться на поверхность. Под плавательным пузырём находятся плавательные колокола - это как бы отдельные индивиды, но здесь они уже превращаются в органы. Ниже находятся индивиды, которые используются как половые органы, они не способны питаться, поэтому другие зооиды - гастрозоиды, их кормят, но не только их, но и весть "организм". Есть защитные зооиды, имеющие стрекательные клетки.

Таким образом, если у колонии коралловых полипов каждый полип равнозначен, то здесь колония может превращаться в достаточно сложноустроенный организм, с дифференцированными полипами, каждый из которых превращается в орган. Таким образом, этот организм нельзя однозначно проклассифицировать - является ли он колоний организмов или отдельным организмом.

И всё-таки настоящий многоклеточный организм, со сложной дифференциацией клеток, совершенно иной объект, нежели колония простейших. Одна из самых больших загадок эволюции заключается в том, как именно произошло объединение клеток в многоклеточные организмы. С эволюционной точки зрения это весьма необычный ход - ведь одноклеточному приходится пожертвовать своей физической формой ради интересов коллектива. Уильям Рэтклифф при помощи экспериментов наглядно продемонстрировал то, как мог происходить этот процесс в далёком прошлом.

Рэтклифф работал с одноклеточными дрожжами. Иногда эти клетки реплицируются, но эти реплики не отделяются от оригинала, оставаясь присоединенными к нему. Эти кружевные многоклеточные структуры из-за внешнего вида называют "снежинками". Первоначально учёный подверг клетки высокому давлению, делая выборку тех, что упали на дно тестовой пробирки. Со временем произошли удивительные вещи. Вместо того, чтобы сделать выбор в пользу генов, которые бы улучшили индивидуальные особенности каждого микроорганизма (что было бы логичным, ведь выживали лишь те, кто умел отделиться от общей массы), клетки начали подавлять экспрессию одних генов и увеличивать экспрессию других таким образом, что клеткам становилось всё труднее и труднее отделяться друг от друга. Это позволило им образовывать более сложные и крупные конгломераты.