Тема 2. Разнообразие и экология простейших (протист)

2. 1. Общая характеристика простейших

Под названием простейшие (протисты, или протозои) объединены мельчайшие животные. Каждое из них представляет собой одну-единственную клетку. Общее число этих животных по одним источникам – 20-25 тысяч, по другим – около 40 тысяч, а есть и такие, которые называют до 70 тысяч видов. Изучением этих животных занимается специальная наука – протистология.

Открытие простейших произошло довольно давно. Голландский ученый Антон Левенгук в 1675 году рассматривал через сделанное им увеличительное стекло каплю воды. Он увидел в ней огромное количество мелких существ. Левенгук описал увиденное, и ученые в течение всего XVIII века производили множество наблюдений протозоев. В те времена и большинство просвещенной знати увлекалось рассматриванием «левенгуковых зверюшек». Было написано много книг о простейших. Тем не менее, изученность этих животных оставалась настолько мала (несмотря на длительное разглядывание их), что К. Линней объединил в своей систематике всех простейших в один род, который и назвал «хаос» (беспорядок).

Клетка простейших походит на некоторые свободные клетки, которые есть в телах многоклеточных организмов (например, лейкоциты). Однако клетки многоклеточных не имеют своего жизненного цикла. Именно своеобразный жизненный цикл, свойственный простейшим, и указывает на то, что их клетка – это миниатюрный целый организм, обладающий всеми свойствами самостоятельного живого существа. Что же это за жизненный цикл? Под жизненным циклом разумеют последовательные изменения организма, затрагивающие целый ряд его поколений, но возвращающих организм к его исходной стадии. После чего цикл начинается снова. У многоклеточных жизненный цикл завершается смертью, у протист же индивидуальная смерть отсутствует, то есть они потенциально бессмертны. Тем не менее, жизненный цикл можно усмотреть, например, у инфузорий, когда за несколькими сотнями бесполых размножений (делений) следует обмен половыми продуктами – веществом малых ядер (конъюгация). У корненожек фораминифер в течение года происходит появление зародышей (бесполое размножение), а глубокой осенью появляются гаметы, и происходит половой процесс (попарное слияние гамет). Итак, у простейших имеется годовой цикл смены полового и бесполого размножения.

Так как сходство простейшего со свободными клетками многоклеточных очень велико (жгутиконосцы – сперматозоиды, амебы – лейкоциты), необходимо было как-то определить простейшее. Вот одно из определений:

Простейшее – это такое животное, которое в морфологическом отношении представляет собой клетку, а в физиологическом – целый самостоятельный организм

Для выполнения многочисленных функций простейшие имеют весьма разнообразные приспособления. Называют их органеллами. Они аналогичны органам, но органы имеют многоклеточное строение и сложную структуру, органеллы же – особо дифференцированные участки одной клетки. Орган – конечность – имеет сложное строение из покровных, мускульных и костных тканей. Органелла-жгутик – просто участок клетки, как и псевдоподия или ресничка.

Можно сравнить пищеварительную систему многоклеточного с набором пищеварительных органелл инфузории туфельки.

У некоторых протист наблюдается способность к образованию колоний. Их называют многоклеточными сообществами простейших. Эти колонии не образуют один организм, нет в такой колонии особого «разделения труда» между слипшимися клетками, они не образуют тканей. Типичный пример такой колонии из наших пресноводных водоемов – колония жгутиконосца Вольвокс. Его белесые мелкие шарики мы встретим летом в воде любого прогретого солнцем местного пруда.

Представляя собой целые организмы, клетки простейших заняты весьма разносторонней деятельностью. Поэтому в морфологическом отношении они подчас гораздо менее специализированы, чем клетки многоклеточных. Отсюда и очень сложная организация их тела. Посмотрим их строение.

В клетке всегда есть некоторое количество протоплазмы (цитоплазмы) и лежащего в ней ядра. Протоплазма образована главным образом коллоидами. На общем фоне такого вещества выделяются мелкие капельки, зернышки. Протоплазма находится в жидком состоянии, но это весьма вязкая жидкость и она не смешивается с окружающей водой. Протоплазма способна менять степень своей вязкости. То она разжижается, переходя в состояние золя, то сгущается в гораздо более плотное состояние геля. Так что состояние протоплазмы все время меняется в соответствии с изменениями в среде обитания и с потребностями протисты

Обычно в протоплазме обосабливаются два слоя – тонкий наружный – это плотная и гомогенная эктоплазма, и внутренний, более толстый, – эндоплазма. Внутренний слой подвижен, в нем заметны течения, которые переносят некоторые органеллы в теле простейшего. Там передвигаются пищеварительные вакуоли, хроматофоры. Самое важное и постоянное включение эндоплазмы – ядро.

Нередко самый верхний слой эктоплазмы испытывает еще большее уплотнение и образует тончайшую периферическую пленку – пелликулу. Это живая оболочка клетки. В других случаях эктоплазмой выделяется на поверхность особая оболочка. Она не имеет свойств живой пелликулы, а представляет собой нечто вроде скорлупы. Называют такую оболочку кутикула, она может отставать от поверхности тела простейшего, образуя вокруг него домик или раковинку. Обычно это происходит при ухудшении условий, то есть, как только они перестают быть благоприятными, клетка покрывается кутикулой. Такое простейшее и его домик из кутикулы называют цистой. Сам же процесс образования цисты называют инцистированием.

Многие протесты способны активно передвигаться, для этого они имеют органеллы передвижения самого различного вида. Таковы, например, псевдоподии (у амеб). Они представляют собой временные выступы протоплазмы, возникающие по мере необходимости в разных частях тела (их называют еще ложноножками). Могут такие выступы быть и постоянными, в виде длинных тяжей или жгутов (у лучевиков) или ресничек (у инфузорий). У оснований постоянных органелл передвижения нередко располагаются сократительные тяжи – мионемы.

Органеллами питания у некоторых простейших служат рот, различно устроенная глотка, пищеварительные вакуоли и порошица (дырочка, через которую удаляются остатки, не переваренные в вакуолях).

Органеллы выделения и регуляторы осмотического давления внутри клеток – сократительные, или пульсирующие вакуоли. Их может быть несколько, у сложно устроенных протист. Кроме того, такие вакуоли снабжены приводящими канальцами.

Простейшие – это обычно очень мелкие животные, наименьшие из них равны 3-4 микронам. В среднем они достигают 50-150 микрон. Есть и крупные формы: инфузория стентор достигает полутора миллиметров. Размер раковин фораминифер из полярных морей достигает 2-3 см, а на дне моря Лаптевых обитают фораминиферы с диаметром раковины до 5-6 см. Представление о разнообразии протист дают рисунки 2 и 3.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Кто и как открыл простейших?

2. В чем отличие органов от органелл?

3. Зачем нужны органеллы в клетке?

4. В чем отличие жизни эвглены от жизни тоже жгутиконосца трипаносомы?

5. Каковы размеры ареалов простейших и от чего они зависят?