Джон Куллини - Леса моря. Жизнь и смерть на континентальном шельфе

Первых биологов, начавших заниматься ламинариевыми, озадачивал вопрос об их зарождении, пока кто-то не заметил крохотные капсулы — сорусы [28] Куллини не совсем точно пользуется терминами. У ламинариевых органами бесполого размножения спорофитов служат одноклеточные спорангии, которые развиваются на поверхности пластин. Внутри спорангиев формируется от 16 до 128 зооспор в зависимости от видовой принадлежности растения. Сорусами же называются встречающиеся у некоторых других водорослей группы спорангиев. — Прим. ред. , образующиеся вдоль краев толстых кожистых «листьев», или пластин. Сорусы были похожи на семена, хотя слишком маленькие для таких мощных растений, но исследователей ждали и другие сюрпризы.

Зрелые сорусы являются только вместилищем для гораздо меньших по размеру «семян», в каждом сорусе их содержится от шестнадцати до шестидесяти четырех; это число всегда представляет собой экспоненциальное кратное от двух и варьирует у разных видов. Микроскопические «семена» были названы более подходящим для них именем — зооспорами, ибо они умеют плавать, пользуясь при этом крохотными жгутиками. Более того, одноклеточные зооспоры обладают гаплоидным набором хромосом, то есть вдвое меньшим числом этих образований, несущих в себе гены, чем это характерно для растений данного вида.

Предположим, что клетки какой-то крупной бурой водоросли содержат тридцать хромосом, образующих пятнадцать пар. Каждый член пары очень похож на своего партнера, хотя между ними можно найти много небольших различий. Эти различия проявляются в тонких деталях структуры молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), которые, растягиваясь, извиваясь и петляя, проходят внутри каждой хромосомы и несут в себе информацию о наследственных признаках. Для нас важно лишь то, что между так называемыми гомологичными хромосомами в данной паре действительно существуют небольшие различия.

Значение зооспор заключается в том, что в процессе их образования происходит распределение гомологичных хромосом одной пары между разными клетками. В противоположность нормальному делению клеток, как это имеет место при росте растений, когда сначала хромосомы удваиваются (внешне это несколько напоминает продольное деление), а затем строго поровну расходятся в образующиеся новые клетки, при формировании зооспор осуществляется редукционное деление. Каждая из новых двух клеток, которые образуются внутри молодого спорангия, получает лишь по одной гомологичной хромосоме из каждой пары хромосом родительской клетки. Таким образом, набор хромосом в них оказывается вдвое меньшим. Почти сразу же эти клетки снова делятся и дают начало уже четырем клеткам. В результате очень тонкого процесса, называемого кроссинговером, в период подготовки к редукционному делению гомологичные хромосомы каждой пары обмениваются друг с другом целыми участками, так что образующиеся зооспоры получают несколько отличающиеся друг от друга, а главное от родительского растения, комбинации генов.

При каждом последующем делении первые четыре зооспоры передают точные копии своего половинного набора хромосом дочерним клеткам. Этот процесс продолжается до тех пор, пока спорангий не окажется заполненным спорами.

Зрелые зооспоры не имеют почти ничего, кроме существенно важного генетического груза, созданных ранее энергетических запасов и жгутиков, обеспечивающих поступательное движение. Тем не менее они готовы пуститься в важное и рискованное путешествие через окружающий их гидрокосмос.

По какому-то неизвестному сигналу спорангии раскрываются, и крохотные зооспоры начинают быстро расплываться во все стороны. Некоторые зооспоры подхватываются поверхностными течениями и вместе с фитопланктоном, вероятно, проделывают многокилометровый путь, прежде чем достигнут дна. Но такое путешествие выпадает на долю далеко не всех зооспор. Многие из них остаются внутри родительского леса или неподалеку от него. Эти зооспоры, мягко опускающиеся на дно, попадают на благодатную почву, уже не однажды доказавшую свою способность вырастить здоровое поколение водорослей.

Достигнув дна, маленькие клеточки начинают создавать поселение. Еще одно характерное свойство этих колонистов заключается в том, что они поровну разделены на мужские и женские особи. Каждая спора прикрепляется к субстрату, прорастает и превращается в небольшое странное растение — гаметофит, то есть размножающееся половым способом. Гаметофиты могут быть мужскими и женскими. Это alter ego мощного, но бесполого спорофита, который мы и имеем в виду, говоря о гигантских водорослях. Гаметофиты представляют собой самостоятельное поколение, которое до недавних времен было плохо знакомо биологам, так, как они микроскопически малы, живут недолго и труднодоступны.