Подцарство Одноклеточные, или Простейшие

Вы уже знаете, что царство Животные включает два подцарства: Одноклеточные (Простейшие) и Многоклеточные. Тело животных, входящих в подцарство Простейшие, представлено одной клеткой, которая выполняет все функции целого организма. Она передвигается, питается, дышит и размножается. Иногда некоторые простейшие напоминают многоклеточные образования. Например, колония вольвокса. Размер одной колонии достигает 3 миллиметров. Колония шарообразная, включает от 200 до 10 тысяч клеток. Но нельзя сказать, что вольвокс – многоклеточный организм, так как клетки располагаются в один слой и не дифференцированы на ткани.

Простейшие – эукариоты, их клетки содержат ядро и другие органеллы, характерные для эукариотических организмов (митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи и эндоплазматическая сеть).

Кроме того, простейшие обладают разнообразными специфическими структурами, свойственными только им. Это сократительная вакуоль, светочувствительный глазок (пятно, стигма).

У инфузории-туфельки есть цитоплазматические органеллы – трихоцисты, служащие им как органы защиты или нападения. Трихоцисты расположены в цитоплазме перпендикулярно поверхности тела и, как правило, имеют вид маленьких веретенообразных палочек, которые при действии механических, химических или электрических раздражителей выбрасываются наружу и принимают форму длинных нитей. Также на теле инфузории имеется углубление — клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. Непереваренные остатки выводятся наружу через углубление на теле – порошицу.

У некоторых простейших, например сувойки, имеются сократительные мионемы (сократительные волокна), которые заменяют им мышцы.

Продолжим рассматривать строение простейших. Цитоплазма простейших обычно разделяется на два слоя: более плотный и гомогенный наружный – эктоплазму и внутренний, зернистый, содержащий большинство органелл и ядро, – эндоплазму. Между двумя слоями имеется одна или две сократительные вакуоли, необходимые для регуляции водно-солевого равновесия в клетке. Они осуществляют выброс излишков жидкости из цитоплазмы клетки. Сократительные вакуоли есть только у пресноводных простейших. У морских и паразитических видов они отсутствуют.

Снаружи клетка покрыта цитоплазматической мембраной. Многие простейшие снаружи покрыты пелликулой (защитным слоем) и поэтому имеют постоянную форму тела (это, например, инфузория-туфелька). Пелликула обеспечивает защиту клетки. Она образована двумя мембранами (внутренней и наружной), между которыми имеется межмембранное пространство. Ряд простейших, например, раковинные амёбы арцелла и диффлюгия, образуют защитную капсулу (раковину) из плотного органического вещества (псевдохитина). Раковина лучевиков и солнечников состоит из неорганических соединений кальция, кремния и стронция.

Чаще всего простейшие имеют одно ядро (гаплоидное – у споровиков и жгутиконосцев, полиплоидное – макронуклеус инфузорий), но встречаются и многоядерные организмы (например, плазмодии).

Большинство простейших способны к активному движению. Наличие органелл движения обеспечивает клетке не только подвижность, но и позволяет ей захватывать пищу. Органоидами движения являются псевдоподии (ложноножки), (например, у амёбы обыкновенной), жгутики у эвглены зелёной и лямблии, реснички у инфузории-туфельки. Встречаются и неподвижные виды.

По типу питания простейшие разделяются на автотрофов, гетеротрофов и миксотрофов (автогетеротрофов). Миксотрофы (например, эвглена зелёная и хламидомонада) способны питаться двумя способами: на свету – автотрофно, как растения (создают органические вещества), а в темноте – гетеротрофно, как животные (питаются готовыми органическими веществами, которые получают с пищей извне). Большинство видов простейших являются гетеротрофными. Они питаются бактериями, другими простейшими, гниющими органическими остатками, соками или кровью хозяина, в организме которого обитают.

Простейшие, которые не имеют постоянной формы тела, способны захватывать пищу всей его поверхностью двумя способами: с помощью фагоцитоза или пиноцитоза. Фагоцитоз – захват твёрдых пищевых частиц. А пиноцитоз – захват капелек жидкости с содержащимися в ней веществами. Рассмотрим, как происходит питание у амёбы обыкновенной. Псевдоподии обволакивают со всех сторон пищевые частицы, и они в составе пищеварительной вакуоли попадают в цитоплазму. Образовавшаяся пищеварительная вакуоль затем сливается с первичными лизосомами, их ферменты расщепляют органические вещества до простых соединений, которые доступны клетке. Непереваренные остатки выбрасываются наружу в любой части тела. У одноклеточных с постоянной формой тела, например, инфузории-туфельки, реснички направляют пищу в клеточный рот и глотку. Непереваренные остатки выводятся через специальный орган – порошицу. У эвглены зелёной винтообразное движение жгутика создаёт у его основания пространство и в образовавшийся мини-водоворот вовлекаются пищевые частицы.

Дыхание простейших осуществляется всей поверхностью тела кислородом, который растворён в воде.

Простейшие способны к раздражимости. Они воспринимают изменения окружающей среды и реагируют на раздражители. Таксис – двигательная реакция в ответ на раздражитель. Источниками раздражения могут быть свет, температура, влага, химические вещества и другие. Таксис бывает положительный и отрицательный. Положительный таксис – это движение к источнику раздражения. Отрицательный таксис – движение от раздражителя. Например, эвглены зелёные всегда плывут к освещённой части водоёма, то есть обладают положительным фототаксисом.

Размножение простейших осуществляется половым и бесполым способами. У разных видов можно встретить все типы полового размножения: изогамию, анизогамию (гетерогамию) и оогамию. Рассмотрим их отличия. Изогамия – примитивная форма полового процесса, при котором сливаются две одинаковые гаметы. При изогамии гаметы не разделяются на мужские и женские. Анизогамия – форма полового процесса, при котором сливаются две разные гаметы (по форме). При анизогамии гаметы разделяются на мужские и женские. Оогамия – форма полового процесса, при котором сливаются резко отличающиеся друг от друга половые клетки – крупная неподвижная яйцеклетка с мелкой мужской клеткой (подвижным сперматозоидом). Оогамия – наиболее высоко организованный тип полового размножения.

У колониальных жгутиковых отмечается тенденция к усложнению полового процесса по мере увеличения числа клеток в колонии. Например, у восьмиклеточной колонии стефаносферы гаметы не различимы между собой (изогамия). У пандорины колония состоит уже из 16 клеток, у неё гаметы различаются по размеру (анизогамия). Колонии вольвокса насчитывают около 10 тысяч клеток, у них чётко выделяется крупная неподвижная женская гамета и мелкая подвижная мужская. Это пример оогамии. Только у самых примитивных простейших (амёб) половое размножение неизвестно. Бесполое размножение осуществляется путём митоза ядра и последующего разделения цитоплазмы. У асимметричных простейших некоторые структуры при этом достаются лишь одной из дочерних клеток, а другая впоследствии сама формирует их.

Для инфузорий характерен половой процесс – конъюгация, при которой две особи обмениваются наследственной информацией, после чего расходятся. Увеличения числа особей при этом не происходит.

Важная особенность простейших – их сложный жизненный цикл (не путать с клеточным циклом!), в котором закономерно чередуются половой процесс и следующее за ним одно- или многократное бесполое размножение (например, у хламидомонады). Жизненный цикл многих простейших достаточно сложный, его стадии достаточно сильно различаются у разных представителей.

Характерная особенность простейших – их способность образовывать цисты (инцистироваться) при наступлении неблагоприятных условий окружающей среды. Рассмотрим, как происходит инцистирование у амёбы.

Микроорганизм округляется, удаляет излишки воды, образует защитную оболочку и становится неподвижным. В состоянии покоя он может длительно сохранять свою жизнеспособность. При этом его обмен веществ сильно замедляется, что весьма экономит питательные вещества. При наступлении благоприятных условий происходит эксцистирование – сбрасывание оболочки, восстановление органоидов движения и активного образа жизни. Из цисты выходит нормальный микроорганизм, который называется трофозоитом, или вегетативной формой.

У простейших выделяют две основные жизненные формы: активный трофозоит с органеллами движения и неподвижная циста. Это позволяет простейшим благополучно выживать при неблагоприятных условиях окружающей среды.

Распространены простейшие практически повсеместно, где есть вода: в пресных и морских водоёмах, во влажной почве, лужах, в термальных источниках и даже на снегу. Вне водной среды ни одна клетка не может существовать длительное время. Большая часть простейших (около 3500 видов) является паразитами растений, животных и человека; описаны случаи сверхпаразитизма, когда в теле одноклеточного паразита находится другой, его собственный паразит. В организме человека могут благополучно развиваться 25 видов простейших, многие из которых являются возбудителями тяжелых заболеваний (малярии, сонной болезни, дизентерии и ряда венерических заболеваний, которые передаются половым путём). А другие простейшие, живущие в организме человека, являются безвредными сапрофитами.

Рассмотрим типы живых организмов, которые входят в подцарство Одноклеточные:

· тип Саркомастигофоры;

· тип Споровики;

· тип Книдоспоридии;

· тип Микроспоридии и

· тип Ресничные, или Инфузории.

Общая численность видов простейших по разным оценкам изменяется от 10 000 до 50 000 и более. Размеры тела представителей – от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Форма тела разнообразна: непостоянная у амёб, шаровидная у хлореллы, овальная с одним заострённым концом у эвглены, в виде отпечатка стопы у инфузории-туфельки.

Рассмотрим значение простейших. В природе простейшие участвуют в круговороте веществ, выполняют роль санитаров и очищают водоёмы. Являются пищей многих водных животных. Простейшие, поселяющиеся в организме человека, питаются за его счёт и вызывают различные заболевания.