И. Дроздова - Удивительная биология
В симбионты выбираются чаще всего актиномицеты, или дрожжи. Еще в начале прошлого века немецкий протистолог Фриц Шаудин обнаружил в теле обыкновенного комара особые мешкообразные расширения пищевода, заполненные грибками. Допущены они сюда не про сто так. Когда комар вонзает свой тонкий хоботок в кожу человека, он делает сильное дыхательное движение, повышает давление собственной крови и с силой впрыскивает в ранку небольшую порцию слюны, углекислого газа, выделенного грибками, и часть самих грибков. Углекислота препятствует свертыванию крови, а грибки, попавшие в ранку, благодаря особым ферментам увеличивают приток крови к хоботку комара и вызывают на коже сильное местное раздражение. Под действием выделяемых грибками веществ на месте укуса вскакивает зудящий волдырь. Роль грибков в этом деле Шаудин доказал вполне убедительно: вводя в кожу тонкую иглу, смоченную эмульсией из комариных грибков, он искусственно получал точно такие же волдыри. Значит, грибки, обильно размножающиеся в пищеводе комара, несут вполне определенную функцию – облегчают ему сосание крови.
А вот пример участия грибков во вредном для человека симбиозе другого типа. В природе широко распространен особый гриб, поражающий мякоть яблок плодовой гнилью. Яблоками питается и жук казарка. Вместе с мякотью он поедает также споры гриба, которые, пройдя через его кишечник, остаются невредимыми. Для откладки яиц самка казарки выгрызает в здоровых плодах небольшие камеры, в каждую из которых помещает по одному яйцу. Проделав эту операцию, она замуровывает камеру экскрементами, в которых содержатся споры грибов. Так, откладывая яйца, казарка одновременно заражает яблоки плодовой гнилью. Одна самка производит до 200 яиц. Дней через 5-10 из них выходят личинки, которые начинают питаться мякотью загнивающего плода и проделывают в нем свои ходы. Важно подчеркнуть, что в плодах, не пораженных грибом, личинки жить не могут. Заражая плоды, казарка способствует расселению гриба. Оба симбионта – и гриб и насекомое – извлекают из своего сожительства взаимную выгоду.
В организме одних насекомых нет подходящего укромного места для симбионтов, и тем приходится жить прямо в кишечнике хозяев. У других от кишок отходят слепые выросты – аппендиксы, очень удобные для поселения симбионтов. Есть они у многих жуков, например майского, у личинок мух, мошек и сверчков. Как не воспользоваться этими тихими, спокойными «затонами» вблизи напряженно бурлящего тракта, по которому день и ночь течет пищевая лавина!
Сначала скрытая жизнь в таких «затонах» была изучена у птиц и зверей. Выяснилось, что аппендикс играет у них жизненно важную роль в питании. Если, например, удалить этот орган у петуха и посадить его исключительно на растительную пищу, то, сколько бы он ни ел отборного зерна, его скорая гибель неминуема. У глухарей, тетеревов и рябчиков аппендиксы ничуть не короче самого кишечника. Такие размеры слепых кишок связаны с тем, что в течение долгой зимы эти птицы кормятся только хвоей, почками, клюквой и брусникой: переваривать все это помогают симбионты.
Однако многие насекомые, у которых нет аппендиксов, «выделили» для своих постояльцев специальные клетки – мицетоциты и даже «сгруппировали» их в отдельные «микробные органы» – мицетомы. И те и другие у насекомых сильно увеличены. Мицетомы хорошо развиты у клопов, тлей, вшей, у мухи цеце, у цикад и цикадок, а также у клещей.
Когда-то, в очень давние геологические времена, микробные клетки и органы возникли как форма защиты от инфекции. С течением эволюции они закрепились наследственно и стали нормальной составной частью организма. Следовательно, все подобные образования насекомых – это свидетельства их давних и прочных «дружественных связей» с полезными микробами и простейшими.
Ближайшие родственники бактерий – грибы. Они, как и бактерии, не имеют зеленой окраски, поскольку в них нет хлорофилла – зеленого пигмента, с помощью которого растения усваивают из воздуха углекислый газ и строят из него и воды органические питательные вещества. Поэтому грибы обитают в такой среде, из которой они могут брать уже готовые питательные вещества.
Грибы – самая загадочная группа современных организмов, и их классификация связана с наибольшими трудностями. Близость грибов к животным подтверждается данными биохимии: у них обнаруживается сходство по многим путям азотного обмена, первичной структуре цитохромов и транспортных рибонуклеиновых кислот.
Уже давно высказывалось предположение, что грибы в широком их понимании не представляют собой естественной систематической группы и, возможно, имеют разное происхождение. Так ряд ученых исключает из грибов миксомицеты (слизистые грибы, или слизевики). Одни авторы, начиная с русского ботаника Х. Я. Гоби (1884) и немецкого ботаника Г. А. Де Бари (1887), выводят происхождение миксомицетов от жгутиконосных простейших, другие относят их к простейшим. Более того, некоторые микологи высказываются за сборный характер миксомицетов, разные группы которых происходят от разных жгутиконосных предков. Окончательно не решен также вопрос, к какому из двух основных царств организмов грибы стоят ближе всего – к животным или растениям. Еще в 1874 г. немецкий ученый Ю. Сакс выдвинул предположение, что миксомицеты произошли от паразитирующих красных водорослей. Кое-кто из современных микологов, основываясь главным образом на морфологических данных, согласен с ним и тоже высказывается за происхождение аскомицетов и базидиомицетов (классы высших грибов) от красных водорослей, однако большинство микологов считает сходство с красными водорослями результатом конвергенции и склоняется к происхождению истинных грибов от миксомицетов, а через них – от простейших.
«Зловредный» вирус
В 1887 г. в Крыму плантации табака поразила неизвестная болезнь: листья растений покрывались сложным абстрактным рисунком, растекавшимся по листу, словно краска, переливающаяся с одного листа на другой, от одного растения к другому. Сельское хозяйство несло большие убытки.
На место происшествия был направлен выпускник Санкт-Петербургского университета Д. И. Ивановский (1864—1903). Молодой ученый решил выяснить, какая бактерия вызывает болезнь табака. Просмотр огромного количества препаратов, приготовленных из экстрактов больных листьев, не принес удачи. Не удалось получить ответ на вопрос: есть ли микробы в экстрактах из пораженных листьев? В то же время при заражении здоровых листьев соком из больных (инъекции в толщу здоровых листьев) результат был всегда одинаковым: здоровые листья заболевали через 10—15 дней. Это напоминало инкубационный период, свойственный любой инфекции, в течение которого микробы, размножаясь, проникают внутрь организма и вызывают заболевание. Так Ивановский стал родоначальником новой науки – вирусологии…
С тех пор, как были открыты вирусы, прошло немало времени. Но споры вокруг них не прекращаются. Главный вопрос: «Являются ли вирусы живыми?» Ответ двоякий:
· · если считать живой структуру, содержащую нуклеиновые кислоты и способную воспроизводить себя, то можно принять точку зрения, что вирусы живые;
· · если считать, что живой является только структура, имеющая клеточное строение, то тогда вирусы – неживая форма материи (полимеры).
А. Ленинджер в «Биохимии» рассматривает вирусы как структуры, стоящие на пороге жизни и представляющие собой устойчивые надмолекулярные комплексы, содержащие молекулу нуклеиновой кислоты и большое число белковых субъединиц, уложенных в определенном порядке и образующих специфическую трехмерную структуру. Среди важнейших свойств вирусов он отмечает:
· неспособность к самовоспроизведению в виде чистых препаратов;
· способность управления своей репликацией (зараженной клеткой);
· широкие вариации вирусов по размерам, по форме и по химическому составу.
Вирусы находятся на самой границе между живым и неживым. Это свидетельствует о существовании непрерывного спектра усложняющегося органического мира, который начинается с простых молекул и заканчивается сложнейшими системами клеток.
Ближайшие соседи вирусов – хламидии, риккетсии, отчасти микоплазмы. Долгое время этих паразитов роднила с вирусами неспособность размножаться на искусственных средах, фильтруемость. Однако исследования показали, что по химическому составу и строению они сходны с бактериями.
У клеток животных, растений и бактерий в отличие от вирусов есть двухслойная мембрана, отделяющая клетку от внешнего мира. У вирусов мембраны нет. У растительных клеток и бактерий (в том числе хламидий и риккетсий), кроме того, имеется еще и клеточная стенка – «панцирь», в который заключена клетка. У микоплазм есть только мембрана. Бактерии размножаются путем бинарного (пополам) деления. У вирусов совершенно иной путь размножения. Таким образом, эти «соседи» – не родственники вирусов. Между ними – глубокая пропасть: нет ни переходных, ни промежуточных форм.
