Мудрість простоти

На дереві життя, що його представляють істоти, у яких спадковий апарат міститься в клітинному ядрі, виділяють три великі гілки: рослини, тварини й гриби. Є й одна маленька — міксоміцети, але не про них йдеться.

У дерева, хай і символічного, має бути стовбур. Стовбуром дерева життя є організми, різниця між якими більша за різницю між мухою і слоном, а спільне те, що всі вони складаються з однієї клітини або колоній клітин. Тому й названі найпростішими.

Трохи історії

Найпростіших уперше побачив 1675 р. вже знайомий вам торгівець сукном Антоні Левенгук, зацікавившись попередником сучасних луп і мікроскопів — «комариним скельцем», яке збільшувало дрібні предмети. Він писав: «Я прагну вирвати світ з влади марновірства та спрямувати його на шлях знання й істини».

Побачене Левенгук старанно занотовував, і ці описи кілька разів на рік упродовж півстоліття надсилав до Лондонського королівського товариства. Спочатку вшановані високими званнями вчені мужі з того сміялися, але 1680 р. мусили визнати заслуги цього «аматора» і, як тепер кажуть, «без захисту дисертації, прийняти його як рівноправного члена. А роздивлявся Левенгук усе, що траплялося на очі: краплі слини, вишневої наливки, дощівки з діжки під ринвою, наліт на власних зубах... І всюди бачив найрізноманітніших «звірят». Назвав їх «наливковими звірятами», а оскільки алкоголевмісний напій латинкою буде «інфузум», то й народилося слово — інфузорії.

Можливості тодішнього «комариного скельця» не давали змогу як слід розгледіти тих «звірят», а тому уява численних послідовників Левенгука домальовувала їм лапки, ріжки та хвости.

У ХVІІІ ст. наука вже орієнтувалася в розмаїтті живого світу: шведський натураліст К. Лінней спромігся «розкласти по поличках» величезну кількість описів тварин і рослин, створивши нову науку — систематику. Та, спробувавши якось дати раду найпростішим, він упав у відчай і вирішив виділити їх в один рід, який назвав «хаос інфузоріум».

Дослідження перших мікроскопів позначилися не тільки на стилі тодішнього життя, а й на літературному процесі. Так, англієць Дж. Світ написав свої «Мандри Гуллівера». У казках німця Е. Гофмана чарівних істот, що в тюльпановому келиху зароджувалися від квіткового пилку, «дорощували» до нормальних людських розмірів за допомогою вдосконаленого мікроскопа.

Найцікавіші відкриття робляться на стику кількох наук, і часто їх здійснюють ті, кого звинувачують у непрофесіоналізмі. Саме непрофесіонали — ремісники, торговці, вуглярі, адвокати — започаткували нинішнє природознавство, бо титуловані вчені не зрозуміли значення мікроскопа для науки. З огляду на тодішню якість збільшувального скла їм не варто дорікати за таку недалекоглядність, однак необхідно визнати: політ вільної від догм фантазії для розвитку пізнання так само корисний, як і суворий експеримент.

Найпростіші добре пристосовуються до будь-яких умов, а тому обжили всю земну кулю. Здавалося б, такі дрібні організми не можуть активно впливати на стан Землі. Проте саме інфузорії разом з іншими «крихітками» — діатомовими водоростями — виробляють три чверті органічної речовини нашої планети, а панцирі їхніх родичів, що жили за доісторичних часів, утворили потужні крейдяні поклади. Бо коли умови стають зовсім нестерпними, інфузорії вкриваються товстою оболонкою і впадають у стан спокою, який може тривати дуже довго. Умови поліпшилися — і вони починають «наздоганяти час», ділячись зі швидкістю приблизно раз на три години. Найбільше найпростіших у грунті та прісних водоймах. Серед них є такі форми, що, паразитуючи на вищих організмах, спричиняють тяжкі захворювання людини, наприклад, малярію, сонну хворобу.

Два століття вчені розбиралися з інфузоріями, доки зрозуміли, що вони — цілком самодостатні організми. Розбираються й досі, бо в ту простоту природа заклала стільки мудрості, стільки «наукових відомостей», що в їх осягненні — наш порятунок від багатьох проблем. Ось під цим кутом зору й придивимося до цього таємничого світу.

Прикраси для принцес

«Це якась амеба — будь-яку форму прийме», «У нього замість моралі — хемотаксис, як у амеби: завжди лізе туди, де є чим поживитися» — так кажуть про безпринципних людей. Мається на увазі амеба протей, котру можна спіймати в діжці з дощівкою або канаві: крихітна драглиста грудочка, що як міфічний персонаж Протей не має певних обрисів. А нащо вони цій істоті? Під мікроскопом можна роздивитися, як вона пересувається: певне місце на її тілі випинається — утворюється псевдоніжка. А трапиться щось їстівне — мікроскопічна водорость, бактерія — й одразу кілька псевдоніжок схоплять здобич, й невдовзі навколо неї сформується вакуоля з травним соком, нерозчинені ж рештки будуть викинуті де завгодно. Як амеба дихає? Всією поверхнею тіла, що вбирає розчинений у воді кисень.

Драглисте напівпрозоре тіло деяких амеб захищене. У прісних водоймах живуть мушлеві амеби, а в морях, здебільшого на дні, — форамініфери. Будиночок форамініфер «багатоквартирний» і споруджується впродовж цілого життя. А тому доросла амеба, розмножуючись, ділиться хоч би й на сто частин, згодом всі «нащадки» вилізуть крізь численні отвори й негайно заходяться будувати власні «житла».

Мушлі форамініфер неймовірно гарні, схожі на прикраси до вбрання морських принцес. Роздивляючись їх під мікроскопом, мимохіть дивуєшся, нащо стільки вишуканості там, де нікому ці ювелірні шедеври оцінити? І яка в тому доцільність? Хто вклав стільки вигадки в таке прагматичне утворення, як будиночок для якоїсь там амеби?

Хоч які крихітні форамініфери, а саме з їхніх мушель складаються деякі острови, зокрема Гаїті в Карибському морі. З породженого ними вапняку збудовано гробниці єгипетських фараонів — величні піраміди.

Цікаво, що в людській крові є тільця — макрофаги, котрі поводяться точнісінько як амеби, захоплюючи й винищуючи все непотрібне організму, або шкідливе для нього, а кисень вони вбирають поверхнею тіла. Отже, свої вдалі «інженерні конструкції» природа використовує на різних рівнях організації життя, зокрема в будові такої складної системи як людський організм.

Нині «друге дихання» має гіпотеза симбіогенезу, згідно з якою багатоклітинні організми утворилися шляхом інтеграції кількох істот, які вступили між собою у взаємовигідні стосунки, і дослідження в цій царині обіцяють багато цінного для медицини. 

Той, що винайшов смерть

«За стерном затремтіла блакитна фосфорична смуга, весла кресали вогонь. Я набрав рукою води, підкинув угору, й блиснув фантастичний фонтан холодного вогню. Дельфіни плескалися, збивали по чорній воді гейзери світла... Летючі зорі падали в море. Глибоке небо немов промовляло до моря огнисті слова, а море співало урочистій ночі свою могутню, величну, вічну поему» — цій феєрії, яку Леся Українка змалювала в оповіданні «Над морем», світ зобов’язаний ночесвітці.

Належить вона до джугитиконосців, які, закуті в панцер, вільно ширяють у воді.

Представники цього племені вже не змінюють форму тіла, бо мають оболонку із джгутиками, якими крутять так, ніби вгвинчуються у довкілля, зазвичай, у воду. У евглени зеленої є хромопласти, де завдяки пігменту хлорофілу відбувається вже відомий вам синтез органічних речовин з вуглекислого газу та води з участю енергії сонячного світла. Рослина? Ніби й так, але, на тривалий час потрапивши в темряву, евглена зелена перестає бути зеленою, стає натомість прозорою й може спожити «сусіда по екологічній ніші» — як тварина, або ж починає вбирати в себе готові поживні речовини — як гриб. І постає запитання: яким чином у ній поєднується гени, що забезпечують ознаки одразу трьох царств природи? З якої «бруньки» ці гілки розходяться?

І все ж таки вчені виділяють групу рослинних джутиконосців, бо в них є вічко червоного кольору, чутливе до світла. Тут найцікавіший «вольвокс», бо він «винайшов смерть».

«Ну й хто його просив це робити?» — спитає дехто. Та ж довелося! Бо амеба та форамініфера, які, розмножуючись, діляться на дві цілком ідентичні дочірні клітини, практично безсмертні, однак зовсім не захищені від «крутих поворотів долі» і вбити їх може будь-що.

Отже, саме безсмертні мало живуть, і байдуже, що їхній кінець спричинений нещасним випадком. А щоб прожити довше, треба ускладнити свою організацію, поєднавши вічність роду та минущість кожного його представника, і такий парадокс вдалося розв’язати вольвоксу.

У перекладі слово означає «той, що котиться». Так воно і є, бо цей найпростіший являє собою колонію, й вона складається з численних занурених у слиз клітин під спільною оболонкою. Їхні джгутики стирчать назовні й працюють у лад, мов весла на човні, який женуть вправні гребці. Така співпраця багатьох окремих найпростіших робить живу систему стійкішою до несприятливих впливів, але... за це доводиться розплачуватися запрограмованою смертю. Бо окремі клітини всередині кулі виконують статеві функції, коли у них визріває «молодь», щоб вийти «у самостійне життя», батьківська колонія гине.

Процеси, які при цьому відбуваються, спостережено під час поділу заплідненої клітини, тож вольвокс є моделлю, на якій можна вивчати таємниці передачі новому життю естафети Вічності.

Чому корови ремиґають

Ця істота, хоч і належить до найпростіших, проте уже здатна до адекватної подразнику поведінки. Вона вміє «приймати оптимальні рішення методом проб і помилок», зокрема обминати перепони й активно шукати кращих умов життя, навіть боронитися, викидаючи довгі тонкі нитки. Вони, мабуть, отруйні, бо вражають ворога або здобич, звичайно, якщо вони за розмірами сумірні з «нападником».

Парамеція, або ж інфузорія—пантофелька — так називається ця істота, яка за формою тіла нагадує домашнє взуття. На її прикладі видно, що безсмертя, яке забезпечується простим поділом клітини на дві копії, — аж ніяк не довершений винахід природи, і перспектив для еволюційного розвитку він відкриває небагато. Розділившись певну кількість разів, пантофелька втрачає активність, її рятує тільки статеве розмноження, коли партнери, притиснувшись одне до одного, обмінюються своїм генетичним матеріалом. До недавнього часу вчені вважали, що всі прояви життя на нашій планеті записані єдиним генетичним кодом. Але вивчення особливостей ДНК парамеції показало, що в ній два стоп-кодони — «літери», які виконують роль «крапок» в інформаційному записі спадкових властивостей, вони працюють у режимі кодонів, що відповідають за складник білка — амінокислоту глютамін. Незабаром те ж саме було відкрито в інших організмів. Це витлумачили як прояв інших кодів — так званих дивіантних...

Але ми — Наталя Околітенко і Микола Колбун — у книжці «Рак — ошибка формообразования. Где? Когда? Почему? Как?» пропонуємо інше пояснення «парадокса інфузорії-пантофельки». Це стародавній механізм пристосування живого організму до змін у плині часу, сформований на тому етапі еволюційного процесу, коли в ДНК ще не було потреби аж у трьох стоп-кодонах, які в нашу геологічну епоху розкидані по всій її довжині.

Інфузорії процвітають на Землі з дуже давніх часів, про що свідчить кількість їхніх видів — сім тисяч. Великою мірою грунт зобов’язаний ним своєю родючістю, а жуйні — тим, що перетравлюють клітковину. Адже траву вони ковтають ледь змоченою слиною, а далі вона потрапляє в спеціальний відділ шлунку — рубець, де живе астрономічна кількість бактерій та найпростіших. Ці «квартиранти» крихітні, але їхня загальна маса сягає трьох кілограмів. Оброблена мікроорганізмами їжа в іншому відділенні шлунку — сітці — формується в кульки, які повертаються до рота.

Тепер зрозуміло, чим зайняті кози, вівці, корови та антилопи, коли ремигають на дозвіллі?

Наталя Околітенко