Татьяна Жданова - Сотворенная природа глазами биологов

Хемотаксис лучше всего наблюдать на одноклеточных – инфузориях и амебах. Хорошо видно, как они убегают от одних химических веществ и движутся к другим, переходят из области низкой концентрации в высокую, или наоборот. Исследования показывают, что хеморецепторы очень чувствительны к изменению и концентрации и химического состава вещества вокруг этих животных. Часто они ощущают буквально считанные ионы, присутствующие в среде.

Такой таксис одноклеточных существ сравним с наведением ракеты на цель. В случае живых организмов он самоуправляем и сходен с действием той ракеты, у которой программа наведения рассчитана, например, на инфракрасное излучение. Одноклеточный организм принимает сигнал и либо движется навстречу передатчику и стыкуется с ним, либо движение происходит от передатчика, так как он старается избежать встречи.

Если таксис положительный, то приемник сигнала (в данном случае микроорганизм) обязательно должен найти передатчик. И куда бы тот ни отклонялся в определенных пределах, все равно будет найден стремящимся к нему животным. Иными словами, когда происходит перемещение передатчика сигнала, то, как и в случае с самонаводящейся ракетой, происходит корректировка траектории микроскопического организма, который до сих пор многие считают примитивным.

Такое поведение одноклеточных существ помогает ученым представить, как, используя хемотаксис, передвигаются в человеческом организме различные клетки, относящиеся к имунной системе (макрофаги, лимфоциты и др.) – Они призваны защищать организм от «непрошеных гостей». Поэтому клетки-спасатели должны на расстоянии узнавать о появлении болезнетворных агентов и целенаправленно двигаться в их сторону.

Высокая чувствительность и «эффект домино».Среди микроорганизмов можно найти немало рекордсменов, способных ощущать отдельные молекулы и улавливать наиболее слабые из известных нам, а возможно и неизвестных полей.

Так, бактерии дана способность ощутить разницу между одной и двумя частицами среди 10 тысяч таких же частиц. Представьте для сравнения, что перед вами две стеклянные банки, заполненные монетками, и вам нужно «почувствовать», в какой из них ровно 10 000 монет, а в какой их 9999!

Загадочную способность бактерии откликаться на одну-единственную молекулу ученые пытаются объяснить, прибегая к различным теориям, в том числе к «эффекту домино».

Рецепторы на поверхности клетки соединены в гигантский кластер (сложно организованную группу). И стоит только одной из молекул вещества вступить во взаимодействие с определенным рецептором, как срабатывает пресловутый эффект домино. Тогда весь кластер перестраивается согласно «указаниям» заложенной Творцом в одноклеточный организм генетической программы. Причем это происходит не произвольно, а строго определенным образом.

В результате изменяется состояние всей поверхности бактериальной клетки. И соответственно меняются некоторые организменные процессы, а также поведение этого живого существа.

Перевод химического языка на световой.Чувствительность к внешнему воздействию обнаруживают и другие микроорганизмы. Например, ночью на море можно увидеть слабый мерцающий свет. Это светятся одноклеточные ночесветки. Если ударить чем-либо по воде, то свечение в этом месте станет значительно интенсивнее, и вода вспыхнет голубоватым светом. Это ночесветки «зажгут» свои клетки-фонарики в ответ на механическое раздражение.

Таким же свечением они ответят даже на самое незначительное повышение ионов натрия или сахара в воде, то есть на химическое раздражение. Ведь их хеморецепторы являются приемным устройством в системе анализа химических соединений. А они редко ошибаются.

Опыты говорят не только об очень тонком механизме хеморецепции, но еще и о передаче информации другим одноклеточным существам. Вспышка ночесветок при введении в воду химических веществ – это перевод информации химического языка полученного сигнала, посланного веществом, на электромагнитный – световой. И тогда загоревшийся фонарик ночесветки становится сигналом своим соплеменникам. Он даст им предупреждение о возможной опасности, связанной с изменением состава химических соединений в водной среде.

Восприятие различных видов энергии.Молекулярные «органы чувств» бактерии информируют ее о различных внешних событиях не только благодаря химическому взаимодействию с сигнальными веществами. Бактерия дифференцированно воспринимает в виде раздражения и многие виды энергии: световые волны, звуковые колебания, гравитацию, вибрации, угловые ускорения и т. п.