Удивительная биология

С чем же связана таинственная способность морских животных и бактерий испускать свет? Установлено, что у первых имеется особое жироподобное вещество люциферин, содержащее фосфор и способное окисляться, и фермент люцифераза, который ему в этом помогает. При окислении люциферин и начинает «фосфоресцировать». Естественно, что для свечения нужен кислород. Чем больше его в воде, тем ярче свет. Предполагают, что те же вещества заставляют сиять и симбиотические бактерии, хотя до сих пор их не удалось выделить.

Бактериальный свет достаточно силен. Световые возможности малюток оценены с математической точностью. Чтобы составить о них наглядное представление, достаточно такого примера. Если бы можно было тонким слоем культуры светлячков покрыть купол собора св. Петра в Риме, то на площади перед собором было бы светло, как в лунную ночь. Известны даже случаи, когда залы музеев освещали стеклянными колбами, в которые наливали культуру светоносных бактерий.

Нужен ли свет самим бактериям? По крайней мере, для поддержания жизни он не требуется. Ученые считают свет побочным результатом их основной жизнедеятельности, особым проявлением бактериального дыхания. Иными словами, не светясь, бактерии не могли бы дышать.

«Детективы» микромира

Амебы нередко поедают друг друга. Удавалось наблюдать, как амеба веррукоза заглатывала нитчатые водоросли, превосходившие ее длиной во много раз. При этом амеба помещалась на средней части нити, обволакивая ее, и растекалась по длине водоросли; конец нити она сгибала в петлю. Затем амеба снова растекалась, но уже со всех сторон охваченной нити, и снова ее скручивала; это повторялось до тех пор, пока животное не втянуло в себя целиком всю нить, скрученную в клубок. Американскому биологу Г. С. Дженнингсу (1868—1947) довелось увидеть, как амеба «охотилась» за шаровидной цистой эвглены. Амеба догоняла шарик, а он от нее каждый раз откатывался – и так далее; амеба выпускала то одну тонкую длинную псевдоподию (ложноножку: временный вырост, используемый для увлажнения и захватывания), то две короткие; охота продолжалась некоторое время, причем амеба много раз меняла свою форму; кончилось все тем, что добычу угнала инфузория.

Дженнингс приводит и иллюстрирует такой случай. Одна амеба схватила (если можно так выразиться) другую. Жертва разорвалась пополам, и передняя половина уползла. Поскольку псевдоподии у победительницы сомкнулись не полностью, то, когда она изменила направление своего движения, добыча выскользнула и стала уползать. Нападавшая амеба направилась вдогонку ускользнувшей добыче и начала ее заглатывать. Так было два раза. Наконец, почти заглоченная амеба все же выскользнула и ушла.

Не только высокоорганизованные животные объединяются вместе для охоты на крупную добычу. Крошечные солнечники (одноклеточные организмы), временно соединяясь в группы по 10—20 особей, нападают даже на многоклеточных – коловраток, мелких рачков. Прикасаясь к добыче аксоподиями (у солнечника так называют ложноножки), они парализуют ее, а потом уже поедают. После совместного переваривания добычи солнечники вновь расходятся. Пример жгутиконосцев убеждает, что даже простейшие, эти самые примитивные животные, все тело которых состоит из одной крохотной клетки, могут давать приют еще более мелким и просто организованным живым существам.

Действительно, в простейших сплошь и рядом поселяются водоросли, грибы, бактерии, риккетсии и вирусы. Конечно, не все такие квартиранты приносят хозяевам ощутимую пользу (ведь среди них есть и паразиты!) и могут быть названы добрым именем «симбионты», то есть организмы, находящиеся во взаимно полезных друг для друга отношениях. Чаще всего о пользе вообще ничего не известно по той простой причине, что их еще никто не изучал. Однако и полезные, и вредные, с нашей человеческой точки зрения, сожители ведут себя довольно скромно и внешне мало чем себя проявляют.

Но, изучая жизнь парамеций (род инфузорий) аурелий, исследователи столкнулись с необычным явлением. Некоторые их расы убивали парамеций других рас того же вида, когда их пробовали содержать вместе. Сначала думали, что парамеции из расы «убийц» выделяют в воду какие-то ядовитые вещества, перед которыми их жертвы беззащитны. Однако никаких подобных веществ обнаружить не удалось. Истинное оружие парамеций-убийц открыл американский протозоолог Трейси Соннеборн. Им оказались какие-то загадочные микроскопические существа, погруженные в цитоплазму клетки-хозяина. Приступив к их обстоятельному изучению, Соннеборн вскоре убедился, что по своим свойствам они не могут быть отнесены ни к одной из известных групп микроорганизмов, и назвал их нейтрально – каппа-частицами.

Каппа-частицы бывают двух типов. Частицы одного типа содержат одно или несколько преломляющих телец (R-тела), благодаря которым они так и сверкают под микроскопом. Их называют поэтому В-частицами (от англ. bright – «светлый», «блестящий»). Частицы другого типа таких телец не содержат, выглядят темными и называются N-частица-ми (от nonbright – «неблестящий»).

Оба типа частиц сходны и по строению, и по биохимическому составу. Но способностью убивать «чужие» парамеции обладают только В-частицы, да и то далеко не все. И вот что удивительно: парамецию заражают и превращают в убийцу N-частицы, способные делиться. Из них, очевидно, каким-то образом и образуются блестящие В-частицы.

Поскольку в В-частицы входят R-тела, на них теперь и перекладывают всю вину за «кровожадность» агрессивных рас парамеций. Опыты показали, что заглатывание обычной, «мирной» парамецией преломляющего тельца не проходит безнаказанно: у нее после этого возникают явные признаки «отравления». С помощью электронного микроскопа удалось разглядеть, что преломляющее тельце представляет собой ленту, скрученную в тугую пружину, которая может при определенных условиях мгновенно развернуться и нанести сильный удар. Некоторые специалисты считают, что акт убийства как раз и связан с этим внезапным раскручиванием.

Каппа-частицы задали ученым немало задач. Самый главный вопрос: если это живые организмы (а сомнений в этом, кажется, ни у кого не возникало), то куда их отнести – к водорослям, риккетсиям, бактериям или вирусам? Тут-то, пожалуй, полностью оправдывается поговорка: «Сколько людей, столько и мнений».

Действительно, суждения о природе каппа-частиц были и остаются самыми различными. Говорит это только о том, что перед нами что-то совершенно особое. Многое свидетельствует как будто об их сходстве с бактериями – размер, внешняя форма, химический состав, способность размножаться делением. Как и у бактерий, у каппа-частиц нет ядра. Но в отличие от бактерий у них нет и клеточной оболочки, почти или совсем нет ферментов, а хроматиновые вещества не отделены от цитоплазмы. Получается, что они намного примитивнее бактерий. От рик-кетсий и особенно вирусов каппа-частицы отличаются прежде всего более крупными размерами. Зато их поведение во многом напоминает поведение вирусов бактерий-бактериофагов, точнее, их неинфекционных зачатков – профагов.

Подобно профагам, каппа-частицы прочно соединены с наследственным аппаратом парамеции. Они дают ей иммунитет против угрозы со стороны других парамеций, влияют на ее обмен веществ. Но в отличие от профага, включенного в бактериальную хромосому, каппа-частицы диктуют свою генетическую «волю», находясь в цитоплазме хозяина. Долгое время их считали особыми органеллами парамеций – плазмогенами. Кроме того, новые фаговые частицы появляются на свет ценой гибели взрастившей их бактериальной клетки, а только что образовавшиеся каппа-частицы, выбираясь на волю, оставляют парамецию целой и невредимой. Все это характеризует каппа-частицы как в высшей степени загадочных эндосимбионтов. (Эндосимбиоз – сожительство двух форм, при котором одно животное обитает в теле другого).

Судьбы каппа-частиц и парамеций неразрывны, и, как было сказано выше, эта неразрывность закреплена наследственно. Каппа-частицы стали известны как первые носители так называемой цитоплазмаической наследственности, которой до их открытия не могли найти правильного объяснения. Впрочем, иногда хозяин начинает проявлять независимость, но она оборачивается для него пагубными последствиями. Случается, что под воздействием парамеций размножение каппа-частиц сильно замедляется, отставая от размножения хозяина. Тогда молодые парамеции, освободившиеся от симбионтов, рискуют каждую минуту стать жертвой каннибализма своих зараженных сородичей. Выходит, что каппа-частицы превратились в необходимое средство личной безопасности. Кто их не имеет, обречен на гибель.