Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №4

Слева внизу изображена росянка, ее листья покрыты волосками, на конце которых есть железа с пищеварительными ферментами, которая выделяет липкую жидкость. Насекомое садится на этот лист, прилипает, и лист начинает постепенно сжиматься, причем это движение видно. То же самое происходит у растения Венерина мухоловка. У нее лист разделен на две половинки, по краям которых находятся щетинки, среди которых выделяют три сигнальных. Если насекомое задело одну щетинку, то листья не захлопываются, если за две — захлопывается, причем очень быстро. У изображенного справа внизу растения — непентеса — другое приспособление к ловли насекомых. У него черешок превращается в кувшинчик, который заполнен пищеварительным соком. Насекомое попадает в этот кувшинчик и выбраться из него уже не может, потому что кувшинчик изнутри покрыт направленными вниз щетинками. Лист этого цветка часто закрывает черешок, преобразованный в кувшинчик.

Кооперативные процессы в эволюции

ЛЕКЦИЯ № 11

Мы попытаемся разобраться, как могла возникнуть многоклеточность, как многоклеточные потом усложнились.

Вспомним, каких одноклеточных мы знаем. Об одноклеточных мы уже говорили на предыдущих лекциях. Амеба — простейшее одноклеточное, относящаяся к типу Protozoa. Клетка у амебы выполняет все жизненно необходимые для нее функции. На рисунке показано, как она охотится. Она выпячивает ложноножки, которые охватывают нечто съедобное для амебы.

На обзорной лекции по зоологии было рассказано о том, как образуются колонии. Ниже представлена колония вольвокса (одноклеточные со жгутиками). В принципе, клетка не погибает, если отделить ее от колонии, но при размножении довольно быстро образуется колониальная форма. Колония способна размножаться, то есть внутри колонии образуются более мелкие колонии. До 10 000 одноклеточных может входить в такие колонии. Действия между ними согласуются через контакты между отдельными клетками, то есть все клетки машут жгутиками согласованно, чтобы колония могла перемещаться не беспорядочно.

Более сложно устроено примитивное животное губка. Хотя с виду губки похожи на растения, к перемещению не способны, они относятся к животным, потому что фотосинтезом не занимаются и имеют животный тип питания. Стенка у губки имеет трехслойное строение: покровные (толстые наружные) клетки, жгутиковые клетки (хоаноциты, внутренние клетки). Пространство между наружным и внутренним слоями клеток заполнено слизистым веществом, в котором находятся клетки амебоциты (похожи на амебу). В отличие от кишечнополостных, во внутренней полости у губок не происходит пищеварение. Эта полость служит только для протока воды. Жгутики машут таким образом, что вода протекает через поры в теле губки и выходит через устье губки. С водой поступают частицы, которые хоаноциты захватывают и поглощают. Покровные клетки и амебоциты питаются частью съеденной хоаноцитами пищи, которую те им передают. С одной стороны, мы видим дифференцированные клетки, но с другой стороны, они дифференцированы не насовсем: хоаноцит может превратиться в амебоцит, потом перебраться на другую сторону и стать покровной клеткой. Таким образом, нельзя сказать, что губки имеют ткани, как у высших животных: хотя у них и имеются слои дифференцируемых клеток, последние специализированы временно. Еще раз подчеркнем, что тут уже имеется разделение функций между клетками, клетки не одинаковые, но это разделение временно.

Каким образом клетки, содержащие одинаковый геном, могут иметь разную форму и выполняют разные функции? Для этого должны синтезироваться разные белки, которые идут и на строительство клеток, и на ферментативные функции. Гены во всех клетках одинаковые, за исключением половых клеток. То есть, гены во всех клетках одинаковые, но при этом клетки имеют разную форму и разные функции. Это объясняется тем, что в каждой клетке работают не все гены, а только те, которые нужны в данный момент. Гены могут включаться и выключаться, то есть, как говорят, активироваться либо быть репрессированными (выключенными).