Биология. В 3-х томах. Т. 1

Все известные одноклеточные и многоклеточные организмы вполне естественно делятся на две большие группы — прокариоты и эукариоты. К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, к эукариотам — зеленые растения (в том числе и все остальные водоросли), грибы, слизевики и животные. Первые эукариоты появились около 3 млрд. лет назад — в самом конце докембрия. Они, по-видимому, произошли от прокариот.

Клетки прокариот (от греч. pro — до, karion — ядро) не имеют оформленного ядра. Иными словами, генетический материал (ДНК) прокариот находится прямо в цитоплазме и не окружен ядерной мембраной. У эукариот (от греч. ей — настоящий, истинный, karion — ядро) имеется настоящее ядро, т. е. у них генетический материал окружен двойной мембраной (ядерной оболочкой) и образует вполне определенную клеточную структуру, которую очень легко узнать.

Прокариоты отличаются от эукариот и по целому ряду других признаков. Самые существенные различия указаны в табл. 2.1. Некоторые из клеточных структур, упомянутых в этой таблице, мы подробно рассмотрим в гл. 7. Типичные клетки прокариот и эукариот изображены на рис. 2.3, 7.3 и 7.4.

Таблица 2.1. Основные различия между прокариотами и эукариотами. (Из A Dictionary of Life Science, E.A. Martin (ed.), (1976), Pan Books.)

2.1.1. Протисты (Protista)

Прежде чем мы рассмотрим свойства вирусов и прокариот, следует сказать несколько слов и о другой классификации, которую часто используют, несмотря на ее несколько искусственный характер. Эта классификация была создана еще в то время, когда все живое делили на два царства — царство растений и царство животных. При этом бактерии и многие другие примитивные организмы никак не укладывались в эти две категории. К тому же у некоторых видов имеются признаки и животных, и растений, например у слизевиков (которые во многом похожи на амеб, но образуют плодовые тела, как грибы) или фотосинтезирующих жгутиковых, например эвглены. Поэтому в 1866 г. было выделено еще одно царство — протисты. В него вошли бактерии, водоросли, грибы и простейшие. Главное отличие этого царства — очень простое, мало дифференцированное строение клетки. В наше время к протистам обычно относят только одноклеточные организмы. Прокариот, входящих в царство протистов, иногда называют монерами (Monera). Обе классификации представлены на рис. 2.1. Схема, которой мы придерживаемся в нашей книге, изображена на рис. 2.1, А.

Рис. 2.1. Альтернативные системы классификации основных групп организмов; мы рекомендуем классификацию, изображенную на схеме А

2.2. Бактерии

Бактерии — это мельчайшие организмы, обладающие клеточным строением. Диаметр бактериальной клетки в среднем составляет 1 мкм. Размеры клеток варьируют в пределах от 0,1 до 10 мкм. Бактерии — одноклеточные организмы; их можно разглядеть только под микроскопом. Поэтому их и называют микробами или микроорганизмами. Изучением бактерий занимается наука бактериология — одна из дисциплин микробиологии. К микробиологии относятся также вирусология (изучение вирусов), микология (изучение грибов) и другие дисциплины, занимающиеся изучением остальных микроорганизмов. При исследовании самых разных микроорганизмов используют почти одни и те же методические приемы.

Бактерии освоили самые разнообразные среды обитания: они живут в почве, пыли, воде, воздухе, на внешних покровах животных и растений и внутри организма. Их можно обнаружить даже в горячих источниках, где они живут при температуре около 60°С или выше. Численность бактерий трудно оценить: в 1 г плодородной почвы может находиться до 100 млн., а в 1 см³ парного молока — свыше 3000 млн. бактерий. Жизнедеятельность микроорганизмов имеет важное значение для всех остальных живых существ, так как бактерии и грибы разрушают органическое вещество и участвуют в круговороте веществ в природе. К тому же бактерии приобретают все большее значение в жизни людей, и не потому, что они вызывают различные заболевания, а потому, что их можно использовать для получения многих необходимых продуктов. Значение бактерий в природе мы обсудим ниже (разд. 2.3 и 2.4).

2.2.1. Систематика

На этом уровне организации можно выделить самые разные группы организмов, причем самые мельчайшие и наиболее простые из них лишь слегка отличаются от вирусов. Мы рассмотрим только группу Eubacteria. Все остальные группы организмов, которые обычно относят к бактериям, перечислены на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Систематика бактерий[2]

2.2.2. Строение

Строение типичной бактериальной клетки показано на рис. 2.3. На рис. 2.4 представлена электронная микрофотография среза палочковидной бактерии. Можно видеть, насколько просто устроена бактериальная клетка, особенно если сравнить ее с клетками эукариот (рис. 7.5 и 7.6).