Я познаю мир. Живой мир
Шрифт:
Заглатывать бактерий эвглены продолжают и сейчас. Многие виды способны прекрасно существовать в полной темноте только за счет гетеротрофного питания. Мало того, есть виды, живущие в отложениях ила, у которых хлоропластов не бывает вообще. Забавней всего, что, когда пищи много, некоторые эвглены начинают делиться быстрее, чем хлоропласты. Появляются лишенные хлоропластов особи, которые могут благополучно существовать и размножаться. Пока еда не кончится. У зеленых эвглен в основании жгутика есть особое фоточувствительное вздутие, экранированное с одной стороны специальным тельцем – стигмой. Стигма содержит оранжевый пигмент, в результате эвглена способна различать, с какой стороны на нее падает свет. С помощью этого «глаза» эвглена ориентируется и может выбирать места с подходящей освещенностью. У бесцветных эвглен, лишенных хлоропластов, стигмы нет. И это понятно: зачем она им нужна, если они не занимаются фотосинтезом и в темноте им не хуже, чем на свету.
Среди пяти–шести отрядов (или классов?) чисто гетеротрофных зоомастигофор большинство видов, к сожалению, паразиты, причем иногда весьма опасные. Лейшмании, трипаносомы,
Это жители в основном пресных луж, в которых они питаются одноклеточными водорослями и бактериями. Чем грязнее лужа, тем лучше чувствует себя бодо.
image l:href="#"
Трипаносома
Рай земной, с его точки зрения, это лужи навозной жижи около коровников и выгребные ямы. Здесь эти жгутиконосцы прямо кишмя кишат.
Профессиональные паразиты
Ещё две группы протист, ранее относившихся к царству животных, – споровики и книдоспоридии – ведут исключительно паразитический образ жизни. Мы расскажем здесь только о некоторых споровиках. К споровикам относятся завоевавшие мрачную славу возбудители малярии и менее известные широкой публике грегарины, саркоспоридии и кокцидии. Грегарины – паразиты кишечника беспозвоночных. С позвоночными они дела иметь не желают, вреда человечеству не приносят и потому эти странные существа известны только узкому кругу зоологов. Нормальный человек, встретив грегарину (а некоторые из них достигают полутора сантиметров в длину), никогда не подумает, что перед ним одноклеточное. Больше всего грегарины напоминают червей – и тело у многих длинное, да ещё вдобавок и членистое, и ползать они умеют, извиваясь, и передний отдел вооружен крючочками, которыми грегарина цепляется за стенки кишечника. Тем не менее грегарина – вполне добропорядочная одноклеточная протиста. Крючки и нити, которыми она прикрепляется к стенкам кишечника, образованы внешним уплотненным слоем эктоплазмы. Этот слой – кутикула – одевает и все тело грегарины. Передняя часть тела (язык не поворачивается назвать его клеткой) несет органы прикрепления, называется эпимеритом и отделена перетяжкой от всей остальной грегарины. Несколько назад имеется ещё одна перетяжка, отделяющая второй членик – протомерит. Задний, самый большой членик, называется дейтомеритом и несет нормальное эукариотическое ядро. В студенистой эктоплазме, лежащей под кутикулой, у многих грегарин расположены кольцевые и продольные волокна, за счет сокращения которых грегарина и ползает. Но некоторые из них передвигаются не за счет изгибов тела, а реактивным способом, выделяя слизь на заднем конце тела. Дыхание у грегарин анаэробное, извлечение энергии ограничивается в основном гликолизом. Процесс этот, как вы помните, малоэффективный, и пищи грегаринам требуется много.
image l:href="#"
Грегарина
Надо сказать, что грегарины, в общем, самые безвредные из споровиков. Почти все остальные члены этого племени – внутриклеточные паразиты, доставляющие своим хозяевам массу неприятностей. Большинство из них, как и положено профессиональным паразитам, обладает сложными жизненными циклами, со сменой полового и бесполого размножения и со сменой хозяев. Вполне типичным для этой группы циклом обладает малярийный пренеприятнейшей болезни. Одни формы протекают чуть полегче, другие тяжелее, но, в общем, хрен редьки не слаще. В жизненном цикле плазмодия чередуются стадии полового и бесполого размножения, половое размножение протекает исключительно в комаре, а вот бесполое – в человеке. Все неприятности начинаются с того, что в вашу кровь при укусе комара с комариной слюной проникают мелкие червеобразные спорозоиты. Рано или поздно, но с током крови спорозоиты обязательно попадут в печень, где и внедрятся в печеночные клетки. Здесь спорозоит растет, матереет и превращается в шизонта – крупную амёбоподобную клетку. Ядра шизонта делятся, обособляются, и из шизонта разом получается пара десятков одноядерных клеток – мерозоитов. Процесс этот называется шизогонией. Мерозоиты разрушают клетку, точнее, то, что от нее осталось, и выходят наружу. Часть из них снова проникает в клетки печени, а часть – в эритроциты, где питается гемоглобином. Затем снова шизогония и новое поколение мерозоитов выходит на поиски пищи, разрушая клетки, в которых они сформировались. Циклы следуют один за другим, и через некоторое время часть мерозоитов, проникающих в эритроциты, превращается не в шизонтов, а в гамонтов. Это клетки, из которых в дальнейшем образуются гаметы. Образование гамет происходит только плазмодий. Вообще–то видов малярийных плазмодиев несколько, и, соответственно, существует несколько форм этой в кишечнике комара, который насосался крови больного малярией. Гаметы сливаются, и образовавшаяся подвижная зигота внедряется в стенку комариного кишечника. Здесь она инцистируется, превращаясь в ооцисту. Каждая ооциста дает несколько тысяч спорозоитов, которые проникают в слюнные железы комара. Здесь спорозоит ждет случая, чтобы проникнуть в кровь человека. Кстати, есть данные, что комару, зараженному малярией, тоже приходится не сладко и
продолжительность жизни комаров–маляриков значительно меньше, чем их здоровых собратий. Но утешение это слабое.image l:href="#"
Цикл малярийного плазмодия: 1 – комар всасывает плазмодии с кровью больного человека;2 – размножение плазмодиев на наружной стенке кишечника; 3 – клетки плазмодия в слюнных железах комара; 4 – плазмодии попадают в кровь человека; 5 – размножение плазмодиев в клетках печени; 6 – размножение плазмодиевв эритроцитах; 7 – слияние гамет
image l:href="#"
Малярийный комар
Малярия – одна из самых страшных болезней, в тропических районах она до сих пор уносит около миллиона жизней ежегодно. Ещё совсем недавно это число измерялось десятками миллионов – малярия губила больше людей, чем самые жестокие войны. Вы никогда не задумывались, почему в России ещё сто пятьдесят лет назад неугодных людей правительство ссылало на Кавказ? Ведь курортные же места. Конечно, тогда на Кавказе, как и сейчас, шла война. Но дело было не только в войне. В народных песнях в те времена Кавказ назывался «погибельным». Во многих местах гарнизоны сменялись чуть ли не ежегодно, войска вымирали от малярии.
Верх совершенства
Инфузории устроены сложнее всех других одноклеточных организмов. По–видимому, это максимальная сложность организации, доступная клетке. Рассказывать о строении инфузорий, пожалуй, не имеет особого смысла. Во–первых, оно довольно подробно описано в любом школьном учебнике. А во–вторых, несмотря на сложность и изощренность строения, никаких принципиально новых органелл в клетках инфузорий нет и, в общем, это вполне обычные эукариотические клетки. И даже наличие нескольких ядер в клетке инфузории не составляет чего–то особо уникального – по нескольку ядер и часто с различными функциями имеют и некоторые другие протисты, причем в одном отделе, скажем, корненожек или зоомасигофор, могут быть как одноядерные, так и многоядерные виды. А вот обмен генетической информацией у инфузорий довольно необычен, и о нем стоит сказать несколько слов.
image l:href="#"
Разнообразие инфузорий: 1 – инфузория–туфелька: 2 – инфузории, живущие в песке на морском побережье; 3 – хищная инфузория дидиний, поедающая туфельку; 4 – сидячая инфузория трубач; 5 – сидячие инфузории сувойки
Инфузории имеют два ядра, а некоторые и больше. Одно ядро крупное, называется макронуклеусом, другое поменьше – микронуклеусом. Макронуклеус почти всегда один, микронуклесов может быть несколько. Но, в общем, базовая конструкция инфузории двуядерная. Микронуклеус содержит диплоидный набор хромосом и особого участия в рутинной жизни инфузориевого организма не принимает. Макронуклеус буквально набит длинными и короткими обрывками хромосом, это своего рода «мешок с генами». Общее количество ДНК в макронуклеусе намного больше, чем в микронуклеусе, но в нем содержатся не все гены, которые есть в микронуклеусе, и эти гены хранятся в беспорядке. Впрочем, беспорядок не мешает макронуклеусу активно участвовать во внутриклеточных делах. Именно гены макронуклеуса определяют процессы синтеза в клетке и, соответственно, структуру этой клетки и её изменения.
Инфузория не просто сложно устроена, она ещё и ведет себя довольно сложно. Когда инфузория–туфелька плывет, согласованно гребя покрывающими её тело ресничками, или брюхоресничная инфузория шустро бегает по дну, перебирая «ножками» – пучками длинных ресничек (они называются цирры), то движения её отнюдь не бесцельны. Расположенные в мембране хеморецепторы позволяют «чуять» врага или добычу на довольно приличном, по меркам одноклеточных, расстоянии. В зависимости от получаемых сигналов инфузория останавливается (реснички перестают грести), поворачивается (реснички с разных сторон тела начинают грести в разном направлении), может двигаться задом наперед (реснички начинают грести в обратную сторону). Когда добыча настигнута, ряды ресничек, окружающих цитостом, загоняют её в глотку. Все эти сложные действия определяются в значительной степени быстрыми изменениями биохимических процессов. А всякое изменение биохимических процессов – это изменение набора ферментов. А ферменты синтезируются по программам, содержащимся в генах. А гены в данном случае содержатся в макронуклеусе. Так что макронуклеус играет в некотором роде роль «мозга» – органа управления текущими реакциями организма инфузории. И вероятно, чтобы обеспечить быстрое реагирование, он и набит огромным количеством копий наиболее «ходовых» программ. Но вернемся к размножению инфузорий.
При бесполом размножении, когда инфузория делится надвое, микронуклеус делится путем митоза, а вот макронуклеус делится просто пополам. Перед делением фрагменты хромосом могут реплицироваться, но механизма правильного распределения копий по дочерним ядрам нет. Сколько каких фрагментов (и, соответственно, генов) окажется в каждом дочернем ядре – вопрос случая. Поскольку фрагментов хромосом в макронуклеусе огромное количество и гены многократно дублируются, то такое разделение на самочувствии инфузории и её поведении поначалу никак не сказывается. Но рано или поздно, когда позади уже несколько сотен, а то и тысяч делений, обязательно начинает ощущаться некоторый недостаток одних программ и избыток других.