Татьяна Жданова - Сотворенная природа глазами биологов

Поведение микроорганизмов в основном строится по наследственной программе – это инстинктивное поведение. И в то же время некоторые из микроорганизмов способны накапливать индивидуальный опыт, приобретать определенные навыки, что соответствует генетически обусловленному поведению на основе научения. Например, те же инфузории, которые, на первый взгляд, кажутся простыми созданиями, способны научиться сортировать взвешенные в воде мелкие частички, отправляя в «рот» съедобные и выбрасывая остальные.

Рассмотрим более детально удивительные возможности систем микроорганизмов, а также для сравнения примеры, демонстрирующие уникальные способности и самостоятельные действия живых клеток.

Как собраться в многоклеточный организм.У некоторых видов амеб существуют две фазы жизнедеятельности:

• фаза их жизни в виде отдельных самостоятельных клеток со всеми функциями одноклеточного организма. Они обитают в теплой влажной среде и питаются бактериями;

• фаза, в которой амебы собираются вместе, образуя многоклеточный организм. Эта вторая фаза связана с недостатком их пищи – бактерий. Так, например, образуется слизистый грибок миксомицет-диктиостелиум.

Сначала его будущие клетки живут самостоятельно, ползая по почве в виде миксамеб. Затем, когда наступают неблагоприятные условия для их жизнедеятельности, одна или несколько этих амеб начинают выделять вещество акразин. Это служит сигналом для их сородичей, и они начинают ползти навстречу друг другу. Ведь рецепторы акразина имеются на поверхности всех амеб. Кто назначает некоторых амеб на роль главных организаторов коллектива, ученым не известно.

Собравшиеся вместе миксамебы готовы к сборке нового организма. И в этом им помогают структурные и молекулярные приспособления, позволяющие клеткам узнавать друг друга и ассоциироваться. Миксамебы постепенно образуют многоклеточный плазмодий, который становится червеобразным слизевиком. Он превращается в маленький грибок с округлой головкой, где находятся споры. Головка гриба стоит на тонкой ножке, а сам он не более двух миллиметров.

Интересно, что этот многоклеточный организм собирается из отдельных клеток-амеб буквально на глазах. Причем благодаря генетической информации процесс самосборки исключает хаотичность при их взаимодействии. Идут строго упорядоченные и отлаженные механизмы формирования отдельных органов и всего организма в целом.

Новое живое существо имеет уже свои жизненные задачи – пережить период с недостатком пищи и произвести на свет споры. При благоприятных условиях во влажной среде из спор появятся молодые миксамебы. И таким образом замкнется жизненный цикл этих маленьких, премудро созданных животных.

Восстановление целого организма из его части.В условиях предыдущего эксперимента с миксамебами ученые решили сократить количество сливающихся клеток до половины. И оказалось, что из этой половины миксамеб получился той же формы грибок, но вдвое меньшего размера. Когда оставили четвертую часть клеток, они вновь собрались в совсем маленький грибок со всеми присущими ему формами.

Это говорит о том, что каждая клетка несет информацию о форме тела грибка данного вида, которую нужно совместно сложить.

Правда, существует предел, когда клеток для построения миксо-мицета не хватает.

Не менее интересны опыты, проведенные с плоскими червями планариями. В эксперименте планарию разрезали на множество кусочков произвольных размеров и оставили их в покое. И оказалось, что клетки в каждом кусочке ткани планарий стали изменять свою специализацию и перестраиваться в целое животное.

Прошло три недели, и по дну сосуда поползли едва заметные глазу планарии-крошки разных размеров. У них, к радости сердобольных исследователей, была даже видна головка с глазами и расставленными в стороны обонятельными «ушками». Эти животные продемонстрировали, что способны воспроизвести свой облик даже из 1/300 части тела планарий.

В этом эксперименте открылся еще один немаловажный факт: каждое новое существо восстановилось из разного количества клеток в зависимости от размера отрезанного кусочка тела планарий. Но все организмы получились как по одному «чертежу». Значит, во всяком кусочке ткани появлялся организующий центр, который, используя клеточную информацию о форме целого организма, управлял его сборкой из существующего количества клеток.