Лекция 4. 2 сем

Кроме того, плазмодии передвигаются к более теплым местам и навстречу питательным веществам (трофотропизм, один из случаев положительного хемотропизма) и убегают от вредно действующих

(отрицательный хемотропизм).

Выбравшись на поверхность дерева или другого субстрата, плазмодии превращаются в плоды, в которых находятся споры, служащие для размножения.

Рисунок 13. Плодовые тела миксомицетов

4.2. Домен Эукариоты. Животные

К микроорганизмам относятся мелкие многоклеточные.

Коловратки. Тип многоклеточных животных, ранее относимых к группе первичнополостных червей.

Основным характерным признаком является наличие так называемого коловращательного аппарата — ресничного образования на переднем конце тела, который используется для питания и движения.

Рисунок 14. Ascomorpha minima

Известно около 1500 видов коловраток В основном это пресноводные обитатели, но также они водятся в море и

влажных почвах. Большинство коловраток свободноподвижные, но есть и прикреплённые формы.

Подавляющее большинство видов свободноживущие, но встречаются также паразиты и комменсалы.

По размеру коловратки не превышают 2 мм (в среднем гораздо меньше).

Представитель этого типа Ascomorpha minima — самое мелкое многоклеточное животное, размер его составляет около 40 микрон.

В связи с малыми размерами ткани часто приобретают синцитиальное строение.

Рисунок 15. Коловратки

Тихоходки (Tardigrada). Тип микроскопических беспозвоночных,

близких к членистоногим. Экстремофилы. Впервые это животное было описано как маленький водяной медведь Тихоходки способны на годы впадать в состояние анабиоза;

Выживают тихоходки в основном за счёт т. н. ангидробиоза,

высушивания. При высыхании они втягивают в тело конечности,

уменьшаются в объёме и принимают форму бочонка. Поверхность покрывается восковой оболочкой, препятствующей испарению.

В состоянии анабиоза тихоходки выносят экстремальные условияэ Выдерживают пребывание в течение 20 мес. в жидком воздухе при

−193 °C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до −271 °С; нагрев до

60—65 °С в течение 10 ч и до 100 °С в течение часа.

Выносят Давление до 6000 атмосфер/ Пребывание в открытом космосе/

Иссушивание в течение 120 лет.

У сверхустойчивых «водяных медведей» нашли белок, который защищает их ДНК от поломок, вызываемых радиацией и обезвоживанием.

Рисунок 16. Тихиходки

Рисунок 17. Механизм выживанмя тихиходок в экстремальных условиях

Самыми выносливыми многоклеточными существами на Земле давно признали тихоходок – странных созданий размером от 0,1 до 1,5 мм. В

англоязычной литературе их часто называют «водяными медведями», как их почему-то назвал один натуралист конца XVIII века. Внешне они похожи одновременно и на членистоногих, и на некоторых червей, однако их строение настолько своеобразно, что тихоходок выделили в отдельный тип животных.

Готовясь переждать плохие времена, тихоходки округляются,

уменьшаются в размерах, втягивают ноги и теряют почти всю воду.

На первый взгляд, в их образе жизни нет ничего необычного:

предпочитают жить там, где влажно, и питаются, высасывая содержимое клеток растений, водорослей или других тихоходок. Однако, как оказалось,

их можно найти в буквальном смысле везде: в Гималайских горах на высоте

6000 м, в океане на глубине 4000 м, в ледниках, в горячих источниках. Такая способность жить в совершенно разных условиях, очевидно, связана с неприхотливостью, выносливостью, стрессоустойчивостью. Но, когда выносливость тихоходок стали изучать более пристально, для биологов настала пора всерьёз удивиться: оказалось, что тихоходки несколько месяцев могут выдерживать температуру жидкого кислорода (-193°С), что они выдерживают давление 6000 атмосфер и выдерживают дозу радиоактивного излучения, которая более чем в тысячу раз больше той, что смертельна для человека. «Водяных медведей» отправляли в открытый космос, откуда

многие из них возвращались живыми и даже сравнительно успешно размножались.

Естественно, сразу стало интересно, как это всё тихоходкам удаётся.

Возникла гипотеза, что они сверхустойчивы благодаря особой форме анабиоза: находясь в неактивном, «спящем» состоянии, тихоходки теряют едва ли не всю воду (количество воды в анабиозе составляет всего 1% от нормального), и вот такое исключительное обезвоживание помогает им выдерживать самые неблагоприятные обстоятельства. Но дегидратация сама по себе опасна для ДНК, которая из-за высушивания начинает часто рваться,

и у тихоходок должны быть какие-то белки, которые защищают или восстанавливают повреждённую пересушенную ДНК. С другой стороны, те же самые белки могли бы защищать геном и от радиоактивного излучения,

которое опять же провоцирует разрывы в ДНК-цепочках.

Белок, кодируемый геном Dsup, по последовательности аминокислот не похож ни на какие другие известные белки. При этом он как-то защищает ДНК от повреждений, которые могут с ней случиться при иссушении или при ионизирующей радиации – если белок Dsup есть в клетке, в ДНК появляется меньше разрывов. У человеческих клеток с Dsup внутри устойчивость к рентгеновскому излучению повышалась на 40%. Разумеется,

ДНК самих тихоходок в присутствии Dsup тоже была намного более устойчивой к разрывам.

Радиация может повреждать геном двумя способами: либо напрямую,

раскачав энергию химических связей в ДНК, либо опосредованно, через активные формы кислорода, которые появляются в клетке под действием ионизирующего излучения и которые портят биомолекулы, в том числе и ДНК. Оказалось, что Dsup защищает как от прямого радиационного вреда,

так и от косвенного.

Исследователям удалось выяснить, что этот белок непосредственно связывается с ДНК и сидит на ней едва ли не постоянно, однако конкретный механизм того, как он её защищает, пока неясен. Может быть, он работает

сам, а может, облегчает работу ферментам репарирующих систем, которые следят за целостностью генома и чья задача – своевременно ремонтировать всяческие ДНК-дефекты.

Очевидно, что полученные результаты представляют интерес не только с точки зрения фундаментальной науки. Многие заболевания (к примеру, рак)

возникают из-за того, что защитные системы наших клеток не могут справиться с накапливающимися повреждениями в ДНК. Возможно, Dsup в

будущем поможет нам решить ряд медицинских проблем; и, если дать волю воображению, можно представить, как генетически модифицированные астронавты с белком тихоходки внутри работают под открытым небом Марса, ничуть не боясь космической радиации.

4.3. Домен эукариоты. Растения

Царство Растения

Водоросли (Algae).

Водоросли – эукариотические микроорганизмы, обитающие в воде и почве. Они имеют хлоропласты и осуществляющие фотосинтез с выделением кислорода.

Потребность в азоте водоросли удовлетворяют за счет неорганических соединений азота, главным образом, нитратов. Водоросли, живущие в глубоких слоях почвы в темноте, нуждаются в органических соединениях углерода. Они получают их из остатков растений или метаболитов бактерий,

источником азота в этом случае являются аммонийные соли. Водоросли лучше развиваются в богатых почвах, содержащих больше органических веществ.

Клетки водорослей окружены клеточной стенкой, состоящей из целлюлозы с примесью пектина. У некоторых водорослей клеточные стенки покрыты толстым слоем органических веществ, у других – пропитаны кремнеземом.

У водорослей известно три способа размножения. Два из них -

вегетативное размножение: деление клетки и бесполое споровое с

образованием неподвижных автоспор и подвижных зооспор со жгутиками.

Третий вид размножения – половое. При половом размножении происходит конъюгация двух клеток, сливаются их ядра с образованием половых спор, впоследствии прорастающих в клетки водорослей. При бесполом размножении, так же как и при вегетативном, не происходит рекомбинации и слияния наследственного материала и дочерние особи несут тот же набор генов, что и родительские. Сущность же полового размножения,

при котором происходит слияние двух гаплоидных клеток – гамет и

возникновение диплоидной зиготы, состоит именно в рекомбинации генов.

В дальнейшем на той или иной стадии диплоидное ядро испытывает редукционное деление (мейоз), в результате которого вновь возникают

гаплоидные клетки.

Водоросли активно участвуют в круговороте веществ в природе. Они активно накапливают органические вещества из неорганических, обогащая почву. Водоросли могут служить источником пищевого белка. По продукции

химический состав клеточной стенки, строение и расположение жгутиков у подвижных клеток, характер фотосинтетических пигментов, природа образуемых клеткой запасных веществ.

многоклеточных организмов, обитающих, как правило, в водной среде. На основании различий в наборе пигментов, структуре хроматофора,

особенностей морфологии и биохимии (состав клеточных оболочек, типы запасных питательных веществ) выделяется 11 отделов водорослей.

Наука о водорослях называется альгологией.

Водоросли относятся к разным царствам эукариот (Растениям и Хромистам).

Домен Эукариоты (Eucaryota)

Царство Растения (Plantae)

Подцарство Biliphyta

Отдел Красные водоросли (Rhodophyta)

Подцарство Зелёные растения (Viridiplantae)

Отдел Зелёные водоросли (Chlorophyta)

Отдел Харовые водоросли (Charophyta)

Царство Хромисты (Chromista)

Класс Бурые водоросли (Phaeophyceae)

Класс Жёлто-зелёные водоросли (Xanthophyceae)

Класс Золотистые водоросли (Chrysophyceae)

Отдел Диатомовые водоросли (Bacillariophyta)

Царство Растения (Plantae)

Подцарство Водоросли Отдел Зелёные водоросли

Отдел Харовые водоросли Отдел Эвгленовые водоросли Отдел Золотистые водоросли Отдел Жёлто-зелёные водоросли Отдел Диатомовые водоросли Отдел Динофитовые водоросли

Отдел Криптофитовые водоросли Отдел Бурые водоросли

Подцарство Багрянки Отдел Красные водоросли