, удаляющая из клетки излишек воды; 4 – ядро; 5 – хроматофоры (так у простейших называются хлоропласты)
Второе, клетка всех без исключения растений покрыта снаружи жестким «скафандром» из вещества, которое называется целлюлозой, или клетчаткой. Целлюлозная оболочка придает клеткам растений жесткость и прочность, образуя подобие наружного скелета.
И, наконец, третье, растительная клетка откладывает запасные вещества в виде крахмала.
Теперь, вспомнив все основные признаки растений, попробуем приложить их к нашему « растительноподобному » простейшему.
Во–первых, клетка эвглены способна активно перемещаться по направлению к свету с помощью длинного жгутика. Ориентироваться на свет простейшему помогает светочувствительный глазок – стигма. Если культуру эвглены поместить вблизи окна, через которое падают солнечные лучи, то в воде образуется хорошо заметное зеленое скопление клеток, движущееся по мере изменения освещенности всегда в сторону самого светлого участка. Активное передвижение в пространстве совершенно несвойственно растениям, а наоборот, больше сближает эвглену с животными.
Во–вторых, в отличие от клеток растений у эвглены отсутствует жесткая клеточная стенка, построенная из целлюлозы, поэтому ее «тело» может легко изменять свою форму.
И наконец, в клетках эвгленовых вы никогда не найдете свойственный всем растениям крахмал, эвглены запасают сахара в форме особого вещества – парамилона, не обнаруженного больше ни у одной группы живых организмов.
Получается, что, если приглядеться к эвглене повнимательнее, единственное, что сближает ее с растениями, это наличие хлорофилла. Но среди 900 видов эвгленовых встречаются и такие, у которых хлорофилла нет! Эти бесхлорофилльные эвглены питаются готовыми органическими веществами, как настоящие животные. Да и зеленые, способные к фотосинтезу виды эвглен могут в зависимости от условий переходить к животному типу питания. Если выращенных на свету зеленых эвглен поместить в темный шкаф и подкармливать питательным бульоном, содержащим все необходимые для роста и развития вещества (сахара, белки, витамины), они не только выживут, но и будут активно делиться, правда, при этом, по понятной причине, потеряют зеленую окраску.
Давайте подытожим результаты нашего сравнения. С одной стороны, эвглена способна к фотосинтезу, как обычное растение, с другой – она может легко переключаться на животный тип питания готовыми органическими веществами. Активное передвижение с помощью жгутика и отсутствие клеточной стенки также сближает эвглену с животными. Так что же такое эвглена – растение или животное? Ни то, ни другое. Так же как и многие другие простейшие, эвглена сочетает в себе признаки и растений, и животных, поэтому в нашей системе живой природы мы поместили простейших посередине между животными и растениями (см. схему на с. 7).
Промежуточное положение простейших в системе живых организмов заставляет выделять их в отдельное царство, но еще совсем недавно зоологи и ботаники «сражались» за право изучать простейших под знаменами своих наук. В этом споре ботаникам отходили фотосинтезирующие простейшие, а зоологам – «животноподобные» – простейшие–паразиты растений и животных, потребители мертвой органики – сапрофаги[2] и хищники. Но право изучать эвглену зелёную оспаривалось как ботаниками, так и зоологами, и она была далеко не единственным камнем преткновения ученых.
Царство простейших отнюдь не сразу стало царством – началось всё с маленького «княжества» – типа простейшие в царстве животных. Потом тип вырос до целого подцарства, и, наконец, обрел «независимость». Не успев образоваться, новое царство тут же «захватило» пограничные территории других царств: к простейшим отошли не только одноклеточные животные, но и многоклеточные губки, все одноклеточные грибы, фактически к простейшим надо относить и все водоросли, не только одноклеточные. Однако мы в этой книге пока последуем традиции и будем говорить о водорослях как о «нормальных» растениях.
Среди таких «спорных» организмов оказались морские простейшие – динофлагелляты, или панцирные жгутиконосцы. Панцирные – потому что снаружи клетки динофлагеллят, словно доспехами, покрыты целлюлозными пластинками, делающими их похожими на миниатюрные пуговицы. В желобках между пластинками лежат два жгутика, биение которых заставляет клетку, двигаясь, вертеться как волчок.
Динофлагелляты содержат хлорофилл и, следовательно, самостоятельно синтезируют питательные вещества, но при случае могут поглощать частицы детрита, а некоторые виды динофлагеллят способны даже заглатывать другие клетки.
Панцирные жгутиконосцы (динофлагелляты).Снаружи клетку динофлагеллят покрывают целлюлозные пластинки
Летом на Черном море можно встретить удивительного представителя динофлагеллят – ночесветку. При раздражении она вспыхивает призрачным фосфорическим светом. Днем это явление не заметно, зато в темноте ночесветки смотрятся фантастически. Их свечение могут вызвать удары весел о воду и просто падающие с весел капли воды, работа винта моторной лодки или корабля, плывущий человек – любое движение в воде.
Свечение ночесветки вызвано окислением жировых включений в цитоплазме клетки. В процессе окисления всегда выделяется энергия, либо тепловая, как при горении или дыхании, либо световая, как в случае с ночесветкой.
Некоторые виды динофлагеллят образуют сильные яды. Миллиарды этих простейших вызывают «цветение» воды, которая приобретает красный оттенок, из–за чего это явление получило название «красных приливов». Красный цвет динофлагеллятам придают красно–оранжевые пигменты каротиноиды (те самые, что окрашивают морковку и осенние листья), маскирующие зеленый цвет хлорофилла.
Ночесветка
В 1974 году побережье Флориды было опустошено «красным приливом»: мертвая рыба покрывала пляжи, туристические фирмы терпели многомиллионные убытки. Рыбы отравились, наевшись ядовитых динофлагеллят. А вот мидии и другие моллюски могут поглощать эту опасную пищу без всякого для себя вреда, однако человек, отведавший деликатесных моллюсков, питавшихся ядовитыми простейшими, может серьезно пострадать. Причины внезапного возникновения «красных приливов» изучены еще не до конца.
Две половинки диатомеи
Одноклеточные диатомеи отличаются от других простейших отсутствием жгутиков и ресничек и уникальными по красоте и изяществу кремниевыми панцирями. Вещество, из которого состоит панцирь диатомей, по составу похоже на полудрагоценный камень опал. Тонкий рисунок панцирей традиционно используется для проверки качества оптических приборов и также позволяет определить видовую принадлежность диатомей, так как у каждого вида рисунок свой, особый.
«Опаловый» панцирь состоит их двух половинок, надевающихся друг на друга, как крышка на коробку. При делении диатомеи обе половинки панциря отодвигаются друг от друга, так что каждая их двух образовавшихся клеток наследует половину панциря. При этом одной дочерней клетке достается донце, а другой крышка. Каждая клетка достраивает недостающую половину, причем у обеих дочерних клеток она будет меньшей: диатомеи всегда достраивают только донце, а крышечка передается по наследству.
Строение панциря диатомеи. Панцирь диатомей состоит из двух половинок: большей – «крышечки» (1) и меньшей – «коробочки» (2). Через щель между створками панциря (3) выделяется вещество, с помощью которого диатомея может медленно передвигаться по дну водоема –
Представьте себе ряд последовательных делений клетки диатомеи – получится, что. часть дочерних клеток всегда будут равны материнской, а другие будут уменьшаться в размерах с каждым новым делением. В результате деления пополам часть клеток неизбежно мельчает и, по идее, должна быстро уменьшиться до невидимого состояния. Но этого не происходит, потому что помимо вегетативного размножения делением пополам у диатомей существует еще половое размножение, в процессе которого размеры измельчавших диатомей восстанавливаются до нормальных.
После гибели клеток панцири диатомей оседают на дне морей и озер, и постепенно в течение миллионов лет накапливаются в виде мелкозернистого рыхлого порошка – диатомита. Такой «диатомовый ил» содержит очень много (до 90%) кремния. После очистки этот «ил» можно использовать как превосходный фильтрующий материал (для отбеливания сахара или осветления пива), как наполнитель при изготовлении красок или бумаги и как изоляционный строительный материал, который благодаря своей пористости сглаживает резкие перепады температуры. Диатомит используется также как материал для тонкой полировки. Подсчитано, что в 1 см3 диатомового ила содержится около 4,6 млн. панцирей диатомей. В нефтяном бассейне Санта–Мария (Калифорния) подземные отложения диатомового ила достигают мощности 900 м. Ученые определили возраст этих отложений и рассчитали, что наиболее мощные отложения остатков диатомей образовались около 100 млн. лет назад в меловом периоде.
Несмотря на отсутствие жгутиков и ресничек, многие виды диатомей подвижны. Через шов между створками панциря простейшие выделяют вещество, которое набухает в воде, образуя скрученные нити, способные растягиваться и сжиматься, как резинка. Нити прилипают к любой поверхности и затем сокращаются, подтягивая диатомею вперед. Таким образом простейшее, хотя и очень медленно, перемещается, оставляя за собой след выделяемого вещества, напоминая этим улитку, которая ползет, оставляя за собой слизь.
Диатомеи содержат хлорофилл и, следовательно, способны сами получать органические вещества, но если окружающая среда богата готовыми органическими соединениями, они легко переходят на животный тип питания. Как и другие способные к фотосинтезу простейшие, диатомеи лучше всего растут и размножаются, если их подкармливать животной пищей.