Спілкування в одноклітинних організмів

   Спілкування у найпростіших. Рух. Вивчення. Живлення

Спілкування.

Не так давно з'ясувалося, що найпростіші спілкуються: посилають один одному сигнали і сприймають їх. Це необхідно для успішного полювання, а також для спаровування. Головний спосіб комунікації у них — хімічний, за допомогою сигнальних речовин — феромонів. Один з варіантів феромонів — «речовини страху», які виділяють хижі найпростіші. Деякі види інфузорій, особливо страждаючі від нападів, навчилися захищатися: учувши «запах» хижака, вони можуть міняти форму тіла, розростаються завширшки, вип'ячують шипи і гребені — і стають йому не по зубах. Учені дивуються: який еволюційний сенс може бути прихований в такого роду сигнальних речовинах, якщо самі хижаки від них лише програють? Але один резон все ж знайдений: ці феромони утримують їх від канібалізму. Амеби протей — безжалісні хижаки, готові на своїй дорозі пожирати все живе, при контакті з особиною свого виду апетиту не проявляють і псевдоніжки не утворюють.

Вивчення.

Вивченням найпростіших займається наука протистологія (протисти – найпростіші)— одна з галузей біології, яка нестримно розвивається в наші дні. І це зрозуміло. Інтерес до даної групи організмів викликаний багато в чому тим, що вони є самим коренем еволюційного древа, з якого сталася вся різноманітність життя. Хто з десятків тисяч відомих видів найпростіших дав початок багатоклітинним тваринам, рослинам, грибам? Адже серед них є і той, кому зобов'язані своїм існуванням і ми самі. Намагаючись дійти до цих глибин, учені звернулися до геносистематики — науки, яка встановлює родинні зв'язки, спираючись на схожість спадкового матеріалу. І тут фахівців чекала неймовірна кількість сюрпризів. Зовсім недавно біологи розподіляли найпростіших по загальноприйнятих групах: одних, що потребують готової їжі, відносили до тварин, інших, що фотосинтезують, — до рослин, третіх, які харчуються органічними речовинами, поглинаючи їх всією поверхнею клітки, — до грибів. Генетичний аналіз зруйнував цю струнку систему. Виявилось, що серед простих існують не три, а більше десятка незалежних еволюційних ліній.

1.      Одна лінія, найбільш звична, об'єднала одноклітинні і багатоклітинні зелені водорості із зеленими рослинами.

2.      Інша лінія — і тут почалися несподіванки — увібрала в себе невелику частину найпростіших, у тому числі комірцевих джугутиконосців, деякі види амеб, гриби і багатоклітинних тварин. Останні розподілилися по одинадцяти лініях.

Всі лінії, на думку геносистематиків, виявилися більш-менш равноправні. Але ж це означає, що царства тварин і грибів потрібно об'єднати, а лінії найпростіших звести в ранг царств. Самі найпростіші розділилися на групи теж незвичним чином. Вийшло, що форма тіла і наявність джгутика жодного значення не мають, багато ліній включають як амебоїдних, так і джгутикових найпростіших. Далі — більше: у одну і ту ж групу попали інфузорії, динофлагеляти і споровики, що зовні не мають нічого спільного. Сонячники — істоти із структурою, аналогічною амебам, але дуже складні формою, яких у всі часи вважали єдиним загоном, — виявилися розкиданими по декількох лініях, і 80% всіх променяків утворило особливу лінію, в якій нікого окрім них не немає. Схоже, ця частина сонячників претендує на окреме царство! Дізнавшись нову інформацію про спорідненість найпростіших, учені зіткнулися з неможливістю класифікувати їх по зовнішніх ознаках: положення організму в системі можна визначити лише молекулярними методами, мікроскоп в цій справі даремний. І як наслідок — інший висновок, що далеко йде: систему одноклітинних організмів тепер потрібно корінним чином перекроювати і, звичайно, переписувати підручники, так що найпростішф виявилися далеко не простими.

Рух

Амеба повзе, але характер цього руху зовсім інший, ніж у крупних повзаючих істот, таких як змія або равлик. Механізм утворення псевдоніжок вивчений не до кінця, хоча дещо вже відоме. У звичайному стані поверхневий шар цитоплазми пружний, а внутрішній вміст — густа рідина. Поява на тілі виростів пов'язана з місцевим розрідженням поверхневого шару цитоплазми, куди під тиском спрямовується внутрішня рідина. Коли псевдоніжка досягає потрібної довжини, поверхневий шар знову твердне, що дозволяє їй зберігати форму. Зміна в стані цитоплазми, що нагадує розтікання желе, насправді — результат збірки-розбирання внутрішнього каркаса з молекул білка актину, того ж самого, який в парі з міозином забезпечує скорочення наших м'язів. Але тут актин працює інакше: на задньому кінці клітини від довгої нитки актину відщеплюються блоки-мономери (найменші одиниці), які переносяться вперед і нарощують опорну нитку спереду.

Здатність утворювати вирости-псевдоніжки допомагає амебам не лише пересуватися, але і харчуватися. В більшості своїй ці одноклітинні — хижаки, нападаючі на інших одноклітинних і навіть на багатоклітинні організми, по розмірах порівнянні з ними самими. За допомогою псевдоніжок амеби обволікають свою здобич і, коли пухирець-вауоля змикається, упорскують всередину травні ферменти.

У радіолярій (найпростіших з довгими псевдоніжками і скелетом з кремнеземних голок, зібраних в химерні подібності кристалів, і сонячників, що нагадують намальоване дитям сонечко) псевдоніжки разом із скелетними виростами допомагають стримуватися в товщі води і служать одночасно ловецькою мережею, інколи озброєною вистрілюючими капсулами із слизом, отрутою або зазубленими гарпунами. У комірцевих джгутиконосців кільце зі щільно зімкнутих, ніби пальці, псевдоніжок утворює високий комірець, що облямовує джгутик, і крізь нього фільтрується потік води, що створюється биттям джгутика.

Існує ще один спосіб руху, який біологи називають метаболією: він нагадує кишкову перистальтику або хвилеподібне вигинання тіла. Наприклад, двигуном евглени (найпростішого, яке залежно від забезпеченості їжею може споживати готові органічні речовини, як тварину, а при їх дефіциті — фотосинтезировать, як рослина) служить ковзання відносно один одного білкових смуг, якими викладений зовнішній шар клітки. Такий же принцип здійснюється в м'язовій клітині. У одноклітинних паразитів, званих грегаринами, тіло розчленоване на ланки, при їх русі скорочуються кільцеві білкові нитки.

Поодинока клітина може також переміщатися за допомогою джгутиків. Причому відмінності в положенні і характері рухів джгута дають можливість біологам розпізнавати деяких найпростіших «по ході» навіть при малому збільшенні мікроскопа.

Найпростіший варіант руху — в одноклітинних водоростей, подібних до евглени. Джгутик евглени здійснює гвинтоподібний рух і заставляє клітину «угвинчуватися» вперед. В інших биття джгутика наводить до руху в протилежну сторону. В трипаносоми джгутик направлений назад, а між ним і стінкою клітки натягнута схожа на плавник мембрана, хвилеподібні рухи якої дозволяють клітині поступально рухатися у зворотному напрямі. Складні петлевидні помахи джгутика можуть викликати характерний «вихляючий» рух клітини: то управо, то вліво. Дінофлагелляти — водорості, ув'язнені в жорсткий панцир, — мають в своєму розпорядженні два джгутики: один направлений назад, а інший обвиває панцир клітини по кільцевій виїмці. Поєднання хвилеподібного руху вільного джгутика і спірального хвилювання кільця дозволяє маневрено рухатися в будь-якому напрямі, швидко розганятися і раптово зупинятися.

Найвіртуозніші плавці — інфузорії, одягнені в густу шубу війок, кожна з яких схожа на джгутик, лише короткий. Погоджені хвилі биття вій дають інфузоріям можливість рухатися в будь-якому напрямі, ефективно полювати на рухливих найпростіших, і не лише в товщі води, але і у вузьких капілярних просторах між найдрібнішими частками грунту. Для учених залишається загадкою, як досягається така узгодженість, — адже в інфузорій немає ні мозку, ні нервової системи. Але будучи в більшості своїй хижаками, інфузорії поводяться не менш доцільно, ніж багатоклітинні тварини.

Живлення

Спостерігаючи за допомогою мікроскопа за амебою протей або інфузорією-туфелькою, кожен може переконатися, що вони не їдять що попало, в кожного виду є свої харчові переваги. Як вони це роблять, адже в найпростіших немає ні органів нюху, ні органів смаку? Правда, виявляється, що смак найпростіші все ж відчувають: за нього відповідають особливі білкові молекули, прикріплені до клітинної мембрани зовні. Ці молекули налаштовані на певний спектр хімічних сполук і зв'язуються лише з тими, які можуть представляти харчову цінність.