Симбиоз термитов и обитающих в их кишечнике жгутиконосцев, а также азотфиксирующих бактерий и бактерий, перерабатывающих целлюлозу, – еще один пример совершенства приспособления живых организмов к окружающей среде. Ведь ряд видов термитов питается почти исключительно мертвой древесиной, представляющей из себя фактически чистую целлюлозу – продукт, содержащий значительное количество энергии, но практически неперевариваемый в организме животных. Необходимые ферменты имеются в достаточном количестве лишь у представителей мира одноклеточных. Именно их, своих постояльцев (или «домашних животных»), термит и «кормит» древесиной. Микроорганизмы, способные переваривать целлюлозу, в свою очередь, делятся полученной энергией с бактериями, способными химически связывать свободный азот – ведь в мертвой древесине практически не остается белка. В итоге сожители кишечника термита накапливают в своих клетках питательные вещества, вполне доступные для переваривания самому термиту и содержащие не только энергию, но и белок, включающий все необходимые насекомому виды аминокислот.

Различные жгутиконосцы из кишечника термитов: A – Teratomipha mirabilis; Б – Spirotrichonympha flagellata; B – Coronympha octonaria; Г – Calonympha grassi; Д – Trichonympha turkestana; E – Rhynchonympha tarda; 1 – ядро; 2 – аксостили

Класс воротничковых жгутиконосцев (Choanoflagellatеa ) включает 100 видов мелких (0,005 – 0,02 мм) организмов, клетки которых имеют один жгутик. Основание этого жгутика окружено венчиком микроворсинок, называемым воротничком и служащим для отфильтровывания взвешенных в воде пищевых частиц (бактерий), подгоняемых током воды к основанию жгутика. С внешней стороны вблизи основания воротничка образуются мелкие ложноножки (псевдоподии), захватывающие из воды взвесь питательных веществ. Воротничковые – свободноживущие протисты, среди которых имеются как планктонные (т.е. свободноплавающие), так и сидячие; как одиночные, так и колониальные формы. Ядра воротничковых жгутиконосцев содержат двойной набор хромосом, но половой процесс у них неизвестен.

К типу саркодовых (Sarcodina ) относят протистов, способных образовывать так называемые ложноножки, или псевдоподии, – подвижные выросты цитоплазмы, выдающиеся за общие контуры тела клетки. Ложноножки саркодовых могут быть лопастевидными или цилиндрическими, нитевидными, ветвящимися и сливающимися между собой наподобие сетки. Бывает, что они имеют опорный каркас из продольных микротрубочек. Форма и строение ложноножек служат тем признаком, на основе которого саркодовых разделяют на отдельные классы и отряды. Большинство саркодовых – свободноживущие хищные организмы, питающиеся одноклеточными водорослями, жгутиконосцами, инфузориями, а также бактериями, которых они захватывают своими ложноножками и переваривают. Распространены саркодовые по всему земному шару и встречаются в водоемах с различной соленостью, а также в почве.

Класс корненожек (Rhizopoda ) включает несколько отрядов. К отряду настоящих амеб (Euamoebida ) относится 200–250 видов протистов с лопастевидными псевдоподиями, с помощью которых они «ползают» по субстрату, и не имеющих каких-либо раковинок, свойственных другим корненожкам. Некоторые виды имеют веерную форму, с расширенным передним концом, на котором и образуются псевдоподии, другие – цилиндрическую и при активном движении образуют только одну переднюю псевдоподию. Размеры клеток этих организмов – от 0,005 до 0,02 мм.

Большинство настоящих амеб – донные организмы, обитающие в толще осадка. Однако иногда – для того, чтобы пересилиться на новое место, – они могут на непродолжительное время округляться и выпускать более длинные и тонкие (лучистые) псевдоподии, благодаря которым парят в толще воды и переносятся ее потоком. Размножаются настоящие амебы простым митотическим делением на–двое. Ядро клеток этих организмов содержит двойной набор хромосом, но до настоящего момента никто и никогда не наблюдал у них полового процесса.

Отряд корненожек шизопиренид (Schizopyrenida ) включает около 100 видов мелких (0,005 – 0,01 мм) преимущественно почвенных протистов. От настоящих амеб их отличает присутствие на переднем конце пульсирующей зоны («гиалиновой шапочки»), а также способность большинства видов образовывать особые расселительные стадии, снабженные 2–4 жгутиками. Размножаются шизопирениды, как и настоящие амебы, простым митотическим делением надвое, половой процесс у них неизвестен.

К отряду энтамеб (Entamoebida ) относятся около 50 видов протистов, живущих в кишечном тракте позвоночных животных. Там они питаются как попадающей туда пищей, так и тканями самого кишечника, но обычно не наносят организму хозяина какого-либо существенного вреда. Однако энтамеба вида Еntamoeba histolitica , обитающая в кишечнике человека, в определенных условиях образует особую форму, проникающую в околокишечные ткани и печень и разрушающую их, а также поедающую эритроциты. Такое заболевание называется амебной дизентерией и встречается в тропических странах. Представители того же вида энтамеб, живущие в кишечнике жителей средней полосы, опасной формы не образуют.

Характерная особенность энтамеб – отсутствие в их клетках митохондрий и аппарата Гольджи. Однако, вероятно, это не примитивная черта, а вторичное упрощение – ведь в условиях кишечника митохондрии, отвечающие за кислородное дыхание, просто не нужны.

Отряд раковинных амеб (Testacida ) включает около 300 видов простейших, тело которых окружено однокамерной раковинкой, в которой имеется устье для выхода псевдоподий. Раковинка эта может быть построена из белка, близкого по своему составу кератину, образующему наши волосы и ногти, из выделяемых клеткой кремнеземных пластинок или сцементированных песчинок. Обычный размер раковинки – 0,05–0,2 мм.
Раковинные амебы встречаются преимущественно в пресных водоемах и в почве, а в морях, напротив, редки.
Размножаются эти протисты митотическим делением надвое, причем одна из получившихся особей остается в старой раковинке, а другая окружает себя новой. Однако у раковинных амеб имеется и половой процесс, причем у разных форм он может протекать по-разному. В одних случаях ядра раковинных амеб несут двойной набор хромосом, но в определенный момент клетка образует цисту, в которой происходит редукционное деление. Возникает пара гаплоидных половых ядер, которые потом вновь сливаются друг с другом, – такой половой процесс называется автогамией . В другом случае ядра амеб, напротив, гаплоидны, но в определенный период пара особей сливается, после чего образовавшаяся клетка с диплоидным ядром тут же делится путем мейоза. Интересно, что представители первой группы имеют лопастевидные, а второй – нитевидные ложноножки. Вероятно, эти амебы, несмотря на наличие сходных раковинок, не родственны между собой, и их объединение в один отряд является искусственным.

К отряду фораминифер (Foraminiferida ) относят около 10 тысяч ныне живущих и еще примерно 20 тысяч ископаемых, известных по остаткам раковинок, видов корненожек. Фораминиферы отличаются тонкими ветвящимися ложноножками и имеют органическую, известковую, или сцементированную из песчинок раковинку. У примитивных форм она однокамерная, а у высших – многокамерная, разделенная на сообщающиеся порами отсеки. Форма раковинки у разных фораминифер может быть самой разнообразной – круглой, вытянутой, закрученной, напоминающей ягоду... Обычно ее размеры колеблются от 0,05 до 0,5 мм, однако в толще морских осадков встречаются трубчатые формы (например, Bathyosiphon ) размером до нескольких сантиметров!

Растительные жгутиконосцы могут жить поодиночке, а могут образовывать колонии. Из этих колоний наибольшей известно­стью пользуется вольвокс (что по-латыни означает «катящий­ся») - заполненный слизью шар, состоящий из тысячи или нескольких тысяч клеток, похожих на одиночную хламидомо­наду. Эти колонии наблюдал в свой микроскоп ещё Антони ван Левенгук. Голландский натуралист пришёл в восторг от того, как кружились и перемещались в воде эти зелёные шарики. Их

ЖГУТИКОНОСЦЫ И ТЕРМИТЫ

О термитах (их зовут ещё «белыми муравьями») рассказывают множе­ство самых невероятных историй. О том, как они превращали в пыль огром­ные, кропотливо собранные библиотеки. О том, как они незаметно сгрызали изнутри целые дома, не делая различия между хижинами бедняков и кня­жескими дворцами, лишь бы здания были построены из дерева. И эти дома рассыпались от единого прикосновения. Как они уничтожили целый город - Джеймстаун на острове Святой Елены.

Что же даёт «белым муравьям» удивительную способность поглощать и переваривать столь неудобоваримые ма­териалы, как бумага, древесина, - Одним словом, целлюлоза?

Учёные, решившие исследовать пище­варение термитов, установили поразительный факт. Переваривать цел­люлозу (т. е. древесину, бумагу) термиты не способны. Переваривают её простейшие - жгутиконосцы, обита­ющие в их кишечнике. Вес этих жгутиконосцев достигает 1/3 общего ве­са насекомого!

Термиты и жгутиконосцы настоль­ко сжились между собой, что уже не смогли бы друг без друга существовать. Жгутиконосцы могут обитать только в кишечнике своих друзей-термитов (хотя дружба здесь не идеальная: при не­достатке белковой пищи термит, не­долго думая, переваривает часть своих «квартирантов»). Но и термит,

движение напоминает вращающуюся Вселенную, состоя­щую из множества звёзд.

Вольвокс находится на границе между простейшими и многоклеточными организмами. Клетки вольвокса связаны друг с другом, их жгутики движутся синхронно, как вёсла умелых гребцов. На одной стороне вольвокса особенно хоро­шо развиты «глазки»: этой «зрячей» стороной вперёд он и плывёт.

Американский писатель Джон Апдайк утверждает, что вольвокс был первым существом на Земле, «изобретшим» смерть: «Амёбы никогда не умирают, но вольвокс, этот под­вижный, перекатывающийся шар водорослей, нечто среднее между растением и животным - под микроскопом он кру­жится, как танцор на рождественском балу, - впервые осу­ществив идею сотрудничества, ввёл жизнь в царство неизбеж­ной - в отличие от случайной - смерти».

Отдельные клетки вольвокса - половые - делятся и оставляют потомство. В колонии таких клеток всего с деся­ток. Большинству же клеток суждено бесследно погибнуть. Внутри шарика вольвокса «зреют» дочерние колонии (а внутри дочерних - иногда и «внучатые»). В конце концов родительская колония лопается и погибает. Дочерние ко­лонии выходят «на свободу».

ПАНЦИРНЫЕ ЖГУТИКОНОСЦЫ

Эти растительные жгутиконосцы (их называют ещё перидинеями) одеты в толстый «панцирь» из целлюлозы, часто причудливой формы, напоминающий то рогатый шлем древнего воина, то какой-то диковинный кубок. Необычная форма - не бесполезное излишество. Благодаря ей перидинеи, как и радиолярии, «парят» в толще воды.

Подавляющее большинство людей даже не подозревают о существовании перидиней. Между тем именно они (вместе с диатомовыми водорослями, о которых рассказано в статье «Водоросли») производят три четверти всех создаваемых на Земле органических веществ.

От обилия перидиней вода в морях и океанах иногда может приобретать красный или бурый цвет.

К перидинеям относится и знаменитая, способная све­титься, ночесветка . Светиться она начинает от любого раз­дражения, возможно отпугивая вспышкой предполагаемого врага. В темноте это хорошо заметно. Ю. И. Полянский пишет о ночесветке: «Всякий, кому приходилось в тёплую летнюю ночь плыть по Чёрному морю в лодке или на пароходе, вероятно, имел возможность наблюдать это эф­фектное явление. При ударе вёсел по воде, при падении капель воды с вёсел в море, при вращении пароходного винта и т. п. вода начинает светиться слабым фосфоричес­ким, но вполне отчётливым светом. При этом видны бывают отдельные вспышки, напоминающие искорки».

Русский писатель Иван Гончаров в своём произведении «Фрегат "Паллада"» так описывал свечение ночесветок, которых он называет «красной икрой»: «Множество крас­ной икры, точно толчёный кирпич, пятнами покрывает в разных местах море. Икра эта сияет по ночам нестерпимым фосфорическим блеском. Вчера свет был так силён, что из-под судна как будто вырывалось пламя; даже на парусах отражалось зарево, сзади кормы стелется широкая огненная улица; кругом темно... »

В отличие от большинства перидиней ночесветка питает­ся как животное: она заглатывает других простейших,

Вольвокс и одиночная хламидомонада.

лишённый жгутиконосцев, проживёт недолго. Он активно поглощает пищу... и недели через две гибнет, не в силах её переварить (термиты с жгутиконосцами в кишечнике живут более года). Единственный способ спасти такого «стерильного» термита - снова заразить его жгутиконосцами.

Лишь у «царицы» термитника нет жгутиконосцев в кишечнике. Это и понятно: она избавлена от необходимости есть такую грубую «плебейскую» пищу, как древесина, и кормят её «рабочие» термиты полупереварен­ной питательной кашицей.

Любопытно, что кусочки древесины эти жгутиконосцы не отправляют в рот (которо­го у них нет), а поглощают по способу амёбы - обволакивая ложноножками.

Различные перидинеи. Внизу слева - ночесветка.

водоросли. Как и у всех перидиней, у ночесветки два жгутика. Одним из них, очень толстым, она подгоняет ко рту пищу. В целом она напоминает шарик размером до 2 мм.

ЖИВОТНЫЕ ЖГУТИКОНОСЦЫ

Надо сказать, что жгутиконосцы, причисляе­мые к царству животных, часто уступают своим растительным собратьям по сложности организации. Большинство из них являются па­разитами.

Самый известный из жгутиконосцев - пара­зитов человека - трипаносома, возбудитель сон­ной болезни. Из рассказа очевидца о признаках этой болезни: «Вожди племён в жаркой Африке точно знают, что воспаление шейных желёз оз­начает первые признаки тяжёлой болезни. Они охотно дают разрешение здоровым ещё мужчи­нам, но с признаками этой болезни, вербоваться в носильщики караванов, чтобы те не стали бременем для деревни и ушли из неё. Для забо­левших людей наступает время страданий. На­чинается болезнь с перемежающейся лихорадки. В железах заболевших или в их крови можно обнаружить трипаносом. Во множестве проника­ют они и в мозг. Тут болезнь вступает в самую серьёзную свою стадию. Опухоли возникают то тут, то там на теле, человек быстро худеет... Вскоре он так ослабевает, что не может уже стоять на ногах, и после многих месяцев болезни умирает» (Е. Мартини).

Существует несколько видов трипаносом. Од­ни из них поселяются в крови копытных живот­ных, другие - в крови человека.. В одном на­пёрстке крови заражённой лошади поселяется свыше 200 тыс. трипаносом. Трипаносомы, по­ражающие человека, постоянно обитают в крови африканских антилоп, не причиняя этим живот­ным никакого вреда. От антилоп к человеку трипаносому переносит печально известная кро­вососущая муха цеце. Трипаносомы попадают в кишечник мухи с кровью антилопы и не погиба­ют там, а, наоборот, бурно размножаются. И если такая муха укусит человека, он может заболеть сонной болезнью.

КЛАСС СПОРОВИКИ

МАЛЯРИЯ. Самая известная из болезней, вызываемых споровиками, - малярия. Название болезни переводится с латинского как «дурной воздух». В прежние времена люди думали, что причина болезни - ядовитые болотные испа­рения. Отсюда и другое её название - болотная лихорадка. Как выяснилось в конце XIX в., ма­лярия и вправду отчасти связана с болотами, но не с их испарениями, а с живущими в болотистых местностях комарами из рода анофелес, разно­сящими болезнь.

Течение болезни довольно необычно. У забо­левшего возникает озноб, настолько сильный, что даже тепло укрытому больному не удаётся согреться. Затем озноб сменяется жаром, сильно повышается температура. На следующий день человек чувствует себя почти здоровым. Но каж­дый третий день (при трёхдневной лихорадке) или каждый четвёртый день (при четырёхднев­ной) приступ повторяется. Особенно опасна так называемая тропическая лихорадка - разно­видность малярии, когда приступы повторяются каждый день. Постепенно человек слабеет от приступов, у него развивается малокровие. В начале XX в. малярией ежегодно болело свыше 100 млн. людей. Каждый сотый заболевший уми­рал.

Трипаносомы в крови.

Внизу: больной сонной болезнью.

Но, чтобы завершить цикл своего развития, плазмодию необходимо вернуться в организм комара анофелеса, откуда он при укусе и попал в кровь человека. Для этого комар должен на­питься крови больного малярией человека.

Малярийный плазмодий довольно теплолю­бив и в холодном климате в организме комаров не развивается. Поэтому малярия особенно сви­репствует в странах с тёплым и влажным клима­том. В Азии и Африке от неё страдают десятки миллионов людей.

О лекарствах, помогающих при малярии, и истории их применения рассказано в статье «Хин­ное дерево». Но более перспективный способ лик­видации малярии - борьба с малярийными ко­марами.

Очень эффективным оказалось использование для этой цели небольших рыбок - гамбузий, завезённых из Америки. Рыбка в больших коли­чествах пожирает личинки малярийных кома­ров, снижая тем самым и количество взрослых насекомых.

ХИЩНЫЕ ИНФУЗОРИИ

Не обошлось в мире инфузорий без хищников. Инфузория туфелька может стать жерт­вой другой инфузории - дидиния.

Дидиний меньше туфельки примерно в 5 раз. Порой дидиний нападают на свою добычу целым «отрядом» из 4-5 инфузорий. Они протыкают оболочку своей жертвы твёрдыми хоботками, а затем, постепенно расширяя ротовые отверстия, заглатывают её целиком!

При этом дидиний страшно раздувается. В день один дидиний может съесть 10-12 туфелек.

Хищные инфузории дидинии атакуют туфельку.

Сосущая инфузория высасывает с помощью щупалец несколько инфузорий.

КЛАСС ИНФУЗОРИИ

Эти простейшие покрыты как будто тончайшей «шер­стью» - ресничками. У каждой инфузории их около 10-20 тыс. Реснички - это те же укороченные жгутики. Движение ресничек волнообразно, как колыхание пше­ничного поля. Синхронно взмахивая около 30 раз в секунду, ряды ресничек, как вёсла множества гребцов, движут инфузорию вперёд. Этот «скоростной» способ передвижения, конечно, не сравнить с неспешным пере­теканием амёбы. Помещённая в каплю воды под окуляр микроскопа, инфузория часто столь стремительно пере­секает поле зрения микроскопа, что напоминает малень­кую ракету. За секунду инфузория часто проплывает 10-20 длин своего тела.

Инфузории - самые совершенные создания природы среди простейших. Это процветающая группа животных, к которой принадлежит более 7 тыс. видов.

Можно сказать, что эволюция, начав «лепку» тела простейших с бесформия амёбы, постепенно пришла к строго определённым формам тела у инфузорий.

У большинства инфузорий есть хорошо оформленная глотка - довольно глубокая впадина или воронка на теле. Бактерии и прочая добыча инфузорий, если они попали в глотку, уже никуда не денутся - взмахи ресничек отправят их на дно глотки, где расположен рот.

Другое важное усовершенствование строения инфу­зории - наличие в клетке не менее двух ядер. Зачем это нужно?

Ядро, как известно, является хранилищем «инструк­ций и чертежей», определяющих работу клетки. Два ядра можно сравнить с двумя залами библиотеки. В первом - книги (чертежи и инструкции) находятся в постоянном обороте, на руках, их читают, они часто получают повреждения. Это большое ядро инфузории (макронуклеус). Оно руководит всей повседневной дея­тельностью клетки. Во втором же зале нашей библиотеки хранятся точно такие же книги (копии тех же инструк­ций и чертежей), но в неприкосновенном виде. Здесь они сберегаются для будущих поколений. Это малое ядро инфузории (микронуклеус). Оно необходимо только в самые важные моменты жизни инфузорий - при поло­вом процессе (о котором речь пойдёт ниже).

ПОЛОВОЙ ПРОЦЕСС У ИНФУЗОРИЙ

Каждая инфузория регулярно делится надвое, по­рождая две свои точные копии, похожие, как близ­нецы. На первый взгляд может показаться, что инфу­зории сумели для себя осуществить давнюю мечту человека о бессмертии и вечной молодости. Но это не так. Если бесконечно выращивать потомство одной-единственной инфузории, в конце концов через не­сколько сот поколений станут заметны признаки вы­рождения, старения.

Персонажи некоторых сказок (например, герои «Конь­ка-горбунка» Павла Ершова) пытались омолодиться, бросаясь в котёл с кипящей водой. Часто это приводило к самым печальным последствиям. Для инфузорий омоложение тоже удивительным образом переплетено

Различные инфузории, в том числе туфелька и трубач (вверху в центре и справа).

СОСУЩИЕ ИНФУЗОРИИ

Сосущие инфузории - одна из разновидно­стей хищников мира про­стейших. Они утратили почти все полезные «приобретения» инфу­зорий: реснички, глотку, рот, подвижность. Зато приобрели длинные, по­лые внутри щупальца, иногда разветвлённые.

Сосущие инфузории не гоняются за своей до­бычей, а, неподвижно сидя на месте и рас­ставив щупальца, поджидают её. Вот смер­тоносное щупальце заде­вает инфузория (или иное простейшее), плыву­щая мимо.

Жертва моментально прилипает к щупаль­цу. После чего она начинает, как по волшеб­ству, на глазах «та­ять», уменьшаться. Щупальце проткнуло обо­лочку пойманного про­стейшего, и его содержимое перекачива­ется по щупальцу внутрь тела сосущего хищника. От жертвы остаётся лишь опустевшая оболочка.

Молодые сосущие инфузории (бродяжки) имеют реснички и могут плавать, выбирая место своего будущего посе­ления. Особенно любо­пытно рождение бродяжки. Она развивает­ся вначале внутри тела материнской инфузории. Ю. И. Полянский пишет об этом: «Наружу бро­дяжка выходит через специальные отверстия, сквозь которые с извест­ным трудом «протискивается». Такое развитие зародыша внутри тела матери, а затем акт деторож­дения - интересная ана­логия простейшего с тем, что происходит у вышестоящих многокле­точных организмов».

со смертью. Особь умирает и в то же время - рождается заново. Каков же рецепт омоложения, «придуманный» инфузориями?

«Рождаются заново» инфузории в ходе полового процесса, именуемого конъюгацией.

При этом две особи прикладываются друг к другу брюшной стороной, где находится рот. Большие их ядра разрушаются, а малые начинают делиться. В конце концов у каждой особи образуется по два приблизительно одинако­вых ядра. И тут наступает самый важный момент: инфузории обмениваются ядрами. Одно из ядер (мужское) инфузория дарит партнёру, второе (женское) оставляет себе. Затем у каждой особи мужские ядра сливаются с женскими.

Расходятся после этого уже совсем не те существа, которые встретились. Теперь каждое из них - наполовину прежняя особь, а наполовину - копия партнёра. Пожалуй, инфузории могут в самом точном и буквальном смысле назвать своих «супругов» «половиной» друг друга!

ИНФУЗОРИИ ТУФЕЛЬКИ

Эти хорошо известные инфузории встречаются в воде, где стояли срезан­ные цветы, в настое обычного лугового сена. Они заметны невооружён­ным глазом, достигая в длину 0, 2 мм. По форме они и вправду напоминают туфельку.

Туфелька не беззащитна. При раздражении с поверхности её тела «вы­стреливают» длинные тонкие нити (трихоцисты), и вправду похожие на стрелы, к тому же, видимо, ядовитые, поражающие врага или добычу. Трихоцистов у инфузории столько же, сколько и ресничек.

В статье «Осмос» говорится о том, что пресная вода всегда стремится «растворить» любое обитающее в ней живое существо, наполняя его влагой, и приводится сравнение пресноводных простейших с «дырявыми лодками, из которых постоянно приходится отчерпывать воду».

В теле туфельки работают два «насоса» - две сократительные вакуоли, постоянно откачивающие из неё избыточную воду. Сокращаясь каждые 10 с, за полчаса они «выливают» из простейшего количество воды, по объёму равное ему самому.

ИНФУЗОРИИ ТРУБАЧИ

По форме эти красивые инфузории напоминают маленькие трубы, иногда

имеющие яркую окраску: голубую, зелёную. Один из видов морских трубачей стал первым простейшим, занесённым в Международную Красную книгу редких и исчезающих видов.

Инфузории туфельки, если их раздражать, например бросить в каплю воды рядом с ними кристаллик соли, стараются уплыть в другое место. Трубач, кроме того, умеет в случае опасности моментально сжиматься, превращаясь в шар. Эту способность он получил благодаря мышечным волоконцам - пример того, что они могут быть и у одноклеточных.

Внутри тела некоторых трубачей поселяются, к обоюдной выгоде, одно­клеточные зелёные водоросли. Они и придают трубачам необычный зелёный цвет. Такая совместная жизнь, приносящая пользу обоим живым сущест­вам, как известно, называется симбиозом.

СИДЯЧИЕ ИНФУЗОРИИ

Часть инфузорий предпочла беспокойному вечному поиску пропитания более размеренный оседлый образ жизни. Из числа сидячих инфузорий наиболее известны сувойки . Ю. И. Полянский сравнивает их с «изящными цветками вроде колокольчика или ландыша, сидящими на длинном стебельке».

Как правило, сидячие инфузории объединяются в колонии. Колонии инфузории зоотамния похожи на небольшие (до 3 мм) причудливые деревца. Стебелёк у такой колонии общий, выращенный совместными усилиями. При опасности вся колония, состоящая из 2-3 тыс. инфузорий, моментально собирается в комочек.

Всё-таки прикреплённость имеет некоторые недостатки. К примеру: как сидячим простей­шим расселяться по водо­ёму? Для этого инфузория может превращаться в сво­бодноплавающую форму - бродяжку. Несколько часов бродяжка разыскивает себе местожительство, а затем посе­ляется там, выпуская стебелёк.

У зоотамний на ветвях «деревца»-колонии висят постепенно растущие шары, напоминающие какие-то диковинные плоды. Каждый такой «плод» может быть в 100 раз больше отдельной инфузории. Это - будущие бродяжки. Сами они не добывают пищу, а получают её от других инфузорий колонии. «Созрев», они отрываются от колонии и уплы­вают на поиски подходящих мест, чтобы основать новые «поселения».

Достигнув в процессе роста 1 мм в диаметре, инфузория покидает рыбу и распадается на 1- 2 тыс. крошечных особей-бродяжек. Бродяжки заражают новых рыб.

Порой эта инфузория может полностью унич­тожить мальков в рыбоводческих хозяйствах.

Чтобы от неё избавиться, нужно создать ток воды, который будет вымы­вать бродяжек.

Впрочем, надо сказать, что эта болезнь у человека встречается несрав­ненно реже, чем амёбная дизентерия.

ИНФУЗОРИИ И КОПЫТНЫЕ ЖИВОТНЫЕ

Отдыхающие жвачные животные (рогатый скот, верблюды, овцы, ан­тилопы) постоянно пережёвывают «жвачку». Что они жуют и зачем? Оказывается, проглоченная на пастбище пища почти не разжёвывается, а только смачивается слюной и сразу попадает в специальный отдел желудка - рубец. Пищеварительный сок в рубце не выделяется. Зато здесь живёт огромное количество инфузорий и бактерий.

Ю. И. Полянский пишет: «Если взять каплю содержимого рубца и

Колония инфузории зоотамния.

Колония инфузории кампанелла.

рассмотреть её под микроскопом, то в поле зрения инфузории буквально кишат. Трудно даже в условиях куль­туры получить такую массу инфузорий. Количе­ство инфузорий в 1 куб. см содержимого рубца достигает миллиона, а нередко и более». Масса всех инфузорий в желудке коровы может дости­гать 3 кг.

Нечто похожее мы видели у термитов, кишеч­ник которых «набит» жгутиконосцами. Терми­ты, лишённые жгутиконосцев, не могут пере­варивать древесину и погибают от голода. Ко­пытные, лишённые инфузорий, от голода, судя по всему, всё-таки не погибают. Но инфузории тоже помогают им переваривать пищу.

Обработанная инфузориями пища скатывает­ся в шарики в другом отделе желудка - сетке - и оттуда возвращается в рот. Это и есть та «жвачка», которую усердно пережёвывает животное. Затем через третий отдел желудка - книжку (сетка и книжка названы так из-за формы складок на их внутренней поверхнос­ти) - пища попадает в сычуг. Сычуг соответст­вует желудку человека - здесь пища наконец обрабатывается пищеварительным соком.

У непарнокопытных (например, у лошади, осла) инфузориям «отведён» не желудок, а толс­тая и слепая кишки.

Любопытно, что в кишечнике некоторых дру­гих животных, совсем не родственных копыт­ным, тоже в изобилии живут инфузории. Напри­мер, содержимое кишечника морских ежей так же кишит инфузориями, как желудок копыт­ных. Пища морских ежей тоже растительная - водоросли, которые они соскабливают с подвод­ных предметов. Видимо, и у морских ежей инфу­зории помогают пищеварению.

Взаимоотношения между организмами

Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют определенные сообщества, приспособленные к совместному обитанию. Среди огромного разнообразия взаимосвязей живых существ выделяют определенные типы отношений, имеющие много общего у организмов разных систематических групп. По направлению действия на организм все они подразделяются на позитивные, негативные и нейтральные.

Симбиоз - сожительство (от греч. sym - вместе, bios - жизнь), форма взаимоотношений, при которой оба партнера или один из них извлекает пользу от другого. Различают несколько форм взаимополезного сожительства живых организмов.

Рис 1. Рак – отшельник

и многощетинковый червь Рис. 2. птицы чистильщики

Мутуализм . Широко распространена форма взаимополезного сожительства, когда присутствие партнера становится обязательным условием существования каждого из них. Один из самых известных примеров таких отношений - лишайники, представляющие собой сожительства гриба и водоросли. В лишайнике гифы гриба, оплетая клетки и нити водорослей, образуют вьющиеся отростки, проникающие в клетки. Через них гриб получает продукты фотосинтеза, образованные водорослями. Водоросль же из гиф гриба извлекает воду и минеральные соли.

Типичный симбиоз - отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих в их кишечнике. Термиты питаются древесиной, однако у них нет ферментов для переваривания целлюлозы. Жгутиконосцы вырабатывают такие ферменты и переводят клетчатку в простые сахара. Без простейших - симбионтов - термиты погибают от голода. Сами же жгутиковые, помимо благоприятного микроклимата, получают в кишечнике термитов пищу и условия для размножения. Кишечные симбионты, участвующие в переработке грубых растительных кормов, обнаружены у многих животных: жвачных, грызунов, жуков-точильщиков и др.

Мутуализм широко распространен и в растительном мире. Примером взаимовыгодных отношений служит сожительство так называемых клубеньковых бактерий и бобовых растений (гороха, фасоли, сои, клевера, люцерны, вики, белой акации, земляного ореха, или арахиса). Эти бактерии, способные усваивать азот воздуха и превращать его в аммиак, а затем в аминокислоты, поселяются в корнях растений. Присутствие бактерий вызывает разрастание тканей корня и образование утолщений - клубеньков. Растения в симбиозе с азотфиксирующими бактериями могут произрастать на почвах, бедных азотом, и обогащать им почву.

Растения также используют другие виды как места обитания. Примером могут служить эпифиты. Эпифитами могут быть водоросли, лишайники, мхи, папоротники, цветковые, древесные растения служат им местом прикрепления, но не источником питательных веществ или минеральных солей. Питаются эпифиты за счет отмирающих тканей, выделений хозяина и путем фотосинтеза. В нашей стране эпифиты представлены главным образом лишайниками и некоторыми мхами.

Бактерии-симбионты, разлагающие для термитов древесину, еще и связывают для них атмосферный азот

До недавнего времени оставалось загадкой, каким образом термитам удается жить (и даже процветать), питаясь одной древесиной. Было известно, что разложение потребленной ими целлюлозы осуществляют бактерии - внутриклеточные симбионты простейших, которые в свою очередь обитают в кишечнике термита. Но целлюлоза - малопитательный субстрат; кроме того, она не может служить источником азота, который термитам нужен в гораздо большем количестве, чем он содержится в растительных тканях. Однако к поразительному заключению пришла недавно группа японских исследователей, взявшихся за изучение состава генома симбиотических бактерий жгутиконосцев. Наряду с генами, отвечающими за синтез целлюлазы - фермента, разрушающего молекулы целлюлозы, в геноме оказались гены, кодирующие ферменты, ответственные за азотфиксацию - связывание свободного азота атмосферы N 2 и превращение его в форму, пригодную для использования не только самими бактериями, но также жгутиконосцами и термитами.

Люди, далекие от биологии, порой путают термитов с муравьями, поскольку и те и другие ведут колониальный образ жизни, возводят крупные постройки (термитники и муравейники), а кроме того, характеризуются разделением труда между отдельными группами особей: у них есть рабочие, солдаты, а также производящие потомство самки (царицы) и самцы.

Однако сходство муравьев с термитами - чисто внешнее, объясняющееся возникшим в обеих группах общественным образом жизни. На самом деле эти насекомые относятся к разным, далеко не родственным, отрядам. Муравьи - перепончатокрылые, родственники ос и пчел. Термиты же образуют особый отряд, причем, в отличие от перепончатокрылых, они относятся к насекомым с неполным превращением (у них нет куколки, а личинка через ряд последовательных линек постепенно становится всё более похожей на взрослое насекомое).

Термиты не встречаются в умеренных, тем более - северных широтах, но они чрезвычайно многочисленны в тропиках, где являются основными потребителями растительных остатков. В отличие от многих других животных термиты могут питаться одной древесиной - точнее, клетчаткой (целлюлозой), с которой справляются чрезвычайно быстро. Любая деревянная постройка, возведенная в тропиках, подвержена разрушающей деятельности термитов. Дом, не имеющий специальной защиты, может быть может быть съеден термитами за несколько лет.

Исследователей давно занимал вопрос: как термиты справляются с разложением клетчатки (ведь это всегда считалось прерогативой бактерий и грибов!) и как они вообще могут обходиться столь малопитательным кормом? Долгое время считалось, что в переработке клетчатки термитам помогают простейшие - представители особой группы жгутиконосцев, которые обитают в кишечнике термитов. Но позднее выяснилось, что жгутиконосцы сами нуждаются в помощи эндосимбионтов - живущих в их клетках бактерий (эндосимбионт подразумевает «живущий в клетке»), которые и вырабатывают целлюлазу - фермент, разлагающий целлюлозу.

Таким образом, вся эта симбиотическая система устроена по принципу матрешки: в кишечнике термита живут жгутиконосцы, а внутри жгутиконосца - бактерии. Термиты находят пищу (растительные остатки или деревянные постройки), измельчают древесную массу и доводят ее до мелкодисперсного состояния, в котором ее могут поглощать жгутиконосцы. Затем за дело берутся живущие внутри жгутиконосца бактерии, которые и проводят основные химические реакции по переработке исходно малосъедобного продукта во вполне усвояемую форму.

Однако многое в этой системе оставалось неясным. К примеру, неизвестно было, откуда термиты черпают необходимый им азот (а его относительное содержание в телах животных, в том числе - термитов, существенно выше, чем в растительных тканях). Однако недавние исследования японских ученых позволили ответить на этот вопрос.

Объектом исследования Юити Хонго (Yuichi Hongoh) и его коллег из Исследовательского института РИКЕН в Сайтаме (RIKEN Advanced Science Institute, Saitama) и других научных учреждений Японии стала симбиотическая система массового в Японии термита Coptotermes formosanus . Вид этот, ведущий подземный образ жизни, известен как злостный вредитель, наносящий огромный ущерб деревянным сооружениям, причем не только на своей родине, в Юго-Восточной Азии, но и в Америке, куда он случайно был завезен. На борьбу с Coptotermes formosanus в Японии ежегодно расходуется несколько сот миллионов долларов, а в США - около миллиарда.

Обитающие в заднем отделе кишечника термита жгутиконосцы Pseudotrichonympha grassii относятся к роду, представители которого часто встречаются у разных термитов, ведущих подземный образ жизни. В каждом жгутиконосце постоянно обитают около 100 тысяч бактерий, относящихся к отряду Bacteroidales и имеющих условное название «phylotype CfPt1-2».

В ходе работы жгутиконосцев извлекали из кишечника термита, разрушали мембраны их клеток и высвобождали из каждого по 10 3 -10 4 клеток эндосимбиотических бактерий. Полученную массу бактерий подвергали амплификации (увеличению числа копий имеющихся там молекул ДНК), после чего проводили поиск определенных последовательностей генов. В кольцевой хромосоме, содержащей 1 114 206 пар оснований, были выявлены 758 последовательностей, предположительно кодирующих белки, 38 генов транспортной РНК и 4 гена рибосомальной РНК. Обнаруженная совокупность генов позволила реконструировать в общих чертах всю систему метаболизма эндосимбиотической бактерии.

Самым поразительным стало обнаружение генов, ответственных за синтез тех ферментов, которые необходимы для азотфиксации (nitrogen fixation) - процесса связывания атмосферного N 2 и превращения его в форму, удобную для использования организмом. В частности, нашлись гены, отвечающие за синтез нитрогеназы - важнейшего фермента, осуществляющего расщепление прочной тройной связи в молекуле N 2 , а также гены, кодирующие другие необходимые для азотфиксации белки.

Авторы обсуждаемой работы отмечают, что на самом деле способность термитов к азотфиксации уже обнаруживалась ранее, но было неясно, какие симбиотические организмы за нее отвечают. Выявление ответственных за азотфиксацию генов у исследованных эндосимбиотических бактерий стало неожиданностью, поскольку раньше у бактерий этой группы (Bacteriodales) азотфиксация никогда не отмечалась. Помимо связывания N 2 и перевода его в NH 3 изученные бактерии по-видимому способны утилизировать и те продукты азотного обмена, которые образуются в ходе метаболизма самих простейших. Это важный момент, поскольку связывание N 2 требует больших энергетических затрат, и если в пище термитов азота хватает, то интенсивность азотфиксации можно и снизить.

Подобные документы

Характеристика муравьев как общественных насекомых. Характеристика рыжих лесных муравьев. Муравейник как очень сложное архитектурное сооружение. Значение муравьев в природе и жизни человека. Отряд перепончатокрылые - почвообразователи и санитары леса.

презентация , добавлен 23.05.2010


Развитие насекомых, приспособление их к различным источникам питания, распространение по планете и способность к полету. Строение нервной, кровеносной, пищеварительной и половой систем, органов дыхания. Положительная деятельность насекомых в природе.

реферат , добавлен 20.06.2009


Характерные черты, отличительные особенности представителей отряда перепончатокрылых. Особенности внутреннего и внешнего строения. Наземно-воздушная и водная среда обитания и многообразие насекомых. Значение перепончатокрылых в природе и в жизни человека.

презентация , добавлен 20.11.2012


Определение и общая характеристика жгутиконосцев и саркодовых как простейших организмов. Размеры простейших и их классификация по способу питания и дыхания. Размножение одноклеточных. Признаки и свойства подкласса растительные и животные жгутиконосцы.

курсовая работа , добавлен 18.02.2012


Общая характеристика и особенности класса Насекомые, предпосылки их распространенности, виды и подвиды. Наличие летательного аппарата как их отличительная черта, методы размножения и особенности внутреннего строения. Сезонные изменения у насекомых.

доклад , добавлен 06.07.2010


Понятие и общая характеристика бабочек, их разновидности и главные этапы жизненного цикла, распространенность по всему миру. Перевоплощение данных насекомых, его этапы: личинка-гусеница-бабочка. Отличительные особенности питания у различных типов.

презентация , добавлен 25.10.2015


Характеристика насекомых России, особенностей инвентаризации фауны дневных чешуекрылых Костромской области. Особенности жизнедеятельности насекомых. Исследование жужелицы, как биоиндикатора в агроценозах. Размерно-весовые показатели дождевых червей.

реферат , добавлен 12.04.2010


Виды карантинных вредителей приоритетного значения для территории Российской Федерации: ареал обитания, особенности размножения, питания. Классификация феромонов, их свойства. Половые феромоны и вещества агрегации насекомых. Вещества тревоги и пропаганды.

реферат , добавлен 04.06.2015


Насекомые как самый многочисленный класс животных, важный элемент пищевых пирамид, анализ видов: прямокрылые, равнокрылие. Характеристика насекомых, причиняющих ущерб человеку: комары, осы. Знакомство с насекомыми, повреждающими корневую систему растений.

реферат , добавлен 22.11.2014


Особенности фенологии развития отдельных видов насекомых-минеров. Минеры как экологическая группа растительноядных насекомых, вредителей деревьев. Видовой состав и частота встречаемости насекомых-минеров. Количество поврежденных листьев насекомыми.

Жгутиковые

Группа простейших

* Простейшие (протисты ) – группа различных по строению и образу жизни ядерных организмов (эукариот), общим признаком которых является отсутствие тканевой дифференциации. Среди простейших встречаются как одноклеточные организмы (инфузории, амёбы, хламидомонады), так и многоклеточные организмы (бурые, красные и другие водоросли).

Примитивная сложность

* Если сравнивать протистов с многоклеточными животными и растениями, то станет понятно, что протисты гораздо примитивнее. Однако, если сравнить отдельную клетку многоклеточного животного с клеткой простейшего, то картина получится как раз обратная: одна-единственная клетка протист выполняет все необходимые функции, связанные с движением, питанием, размножением, в то время как клетки высших животных и растений, дифференцируясь, становятся проще, хотя и гораздо эффективнее в своей специфической функции.

Движение

* Все жгутиковые имеют не менее одного жгутика (некоторые – тысячи). Жгутики являются их основным движителем. Совершая сложные движения, отдалённо напоминающие восьмерки, они буквально «ввинчивают» жгутиконосцев в воду. Перемещение таким способом получило название движения по принципу тянущего винта.

Питание

Оболочка

* Клетка жгутиковых одета тонкой наружной оболочкой либо хитиновым панцирем.

* Жгутиконосцы сохраняют постоянную форму тела.

Строение

* Ядер одно или несколько. Некоторые жгутиковые имеют светочувствительный органиод (стигму) до 25 микрон в диаметре, расположенный у основания жгутика.

Размножение

* Размножаются эти протисты делением надвое; при неблагоприятных обстоятельствах многие образуют цисты, из которых выходит большое количество молодых организмов. Некоторые жгутиковые образуют колонии.

Значение для человека

Роль в природе

* Более 200 видов жгутиковых обитают в желудках термитов, превращая в них клетчатку в сахар.

* Воротничковые жгутиконосцы – возможные предки многоклеточных животных.