Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №11 за 2008 год
Наблюдая с помощью микроскопа за амебой протей или инфузорией-туфелькой, каждый может убедиться, что они не едят что попало, у каждого вида есть свои пищевые предпочтения. Как они это делают, ведь у простейших нет ни органов обоняния, ни органов вкуса? Правда, оказывается, что вкус простейшие все же чувствуют: за него отвечают особые белковые молекулы, прикрепленные к клеточной мембране снаружи. Эти молекулы настроены на определенный спектр химических соединений и связываются только с теми, которые могут представлять пищевую ценность.
У некоторых простейших есть свое образный пищевой тракт: путь съеденной частицы строго определен — есть клеточный рот (цитостом), «пищевод», где начинается переваривание пищи, и анус, через который клетка выбрасывает непереваренные остатки. У инфузорий пищеварительная вакуоль совершает внутри клетки петлеобразный маршрут, на протяжении которого еду последовательно обрабатывают разные ферменты. Активность ферментов зависит от кислотности среды, и она закономерно меняется от сильнокислой до щелочной по ходу движения. А у пресноводных простейших даже есть подобие мочевого пузыря — сократительная вакуоль, в которой собирается избыток воды с растворенными в ней отходами жизнедеятельности, и она периодически опорожняется.
Схватка мексиканских лейшманий (желтые) с кровяной клеткой макрофагом (зеленая). Эти простейшие способны выживать внутри макрофага и даже размножаться, питаясь за его счет. Фото: SPL/EAST NEWS
Не так давно выяснилось, что простейшие общаются: посылают друг другу сигналы и воспринимают их. Это необходимо для успешной охоты, а также для спаривания. Главный способ коммуникации у них — химический, с помощью сигнальных веществ — феромонов. Один из вариантов феромонов — «вещества страха», которые выделяют хищные простейшие. Некоторые виды инфузорий, особенно страдающие от нападений, научились защищаться: почуяв «запах» хищника, они могут менять форму тела, разрастаются в ширину, выпячивают шипы и гребни — и становятся ему не по зубам. Ученые недоумевают: какой эволюционный смысл может быть сокрыт в такого рода сигнальных веществах, если сами хищники от них только проигрывают? Но один резон все же найден: эти феромоны удерживают их от каннибализма. Амебы протеи — безжалостные хищники, готовые на своем пути пожирать все живое, при контакте с особью своего вида аппетита не проявляют и ложноножек не образуют.
Изучением простейших занимается наука протистология — одна из ветвей биологии, которая стремительно развивается в наши дни. И это понятно. Интерес к данной группе организмов вызван во многом тем, что они представляют собой самый корень эволюционного древа, из которого произошло все разнообразие жизни. Кто из десятков тысяч известных видов простейших дал начало многоклеточным животным, растениям, грибам? Ведь среди них есть и тот, кому обязаны своим существованием и мы сами. Пытаясь дойти до этих глубин, ученые обратились к геносистематике — науке, которая устанавливает родственные связи, опираясь на сходство наследственного материала. И тут специалистов ожидало невероятное количество сюрпризов. Совсем недавно биологи распределяли простейших по общепринятым царствам: одних, нуждающихся в готовой пище, относили к животным, других, фотосинтезирующих, — к растениям, третьих, которые питаются органическими веществами, поглощая их всей поверхностью клетки, — к грибам. Генетический анализ разрушил эту стройную систему. Оказалось, что среди простейших существуют не три, а более десятка независимых эволюционных линий. Одна линия, наиболее привычная, объединила одноклеточные и многоклеточные зеленые водоросли с зелеными растениями. Другая линия — и тут начались неожиданности — вобрала в себя небольшую часть простейших, в том числе воротничковых жгутиконосцев, некоторые виды амеб, грибы и многоклеточных животных. Остальные распределились по одиннадцати линиям. Все линии, по мнению геносистематиков, оказались более-менее равноправны. Но ведь это означает, что царства животных и грибов нужно объединить, а линии простейших возвести в ранг царств. Сами простейшие разделились на группы тоже непривычным образом. Получилось, что форма тела и наличие жгутика никакого значения не имеют, многие линии включают как амебоидных, так и жгутиконосных простейших. Дальше — больше: в одну и ту же группу попали инфузории, динофлагелляты и споровики, внешне не имеющие ничего общего. Солнечники — существа со структурой, аналогичной амебам, но очень сложные по форме, которых во все времена считали единым отрядом, — оказались разбросанными по нескольким линиям, и 80% всех солнечников образовало особую линию, в которой никого кроме них нет. Похоже, эта часть солнечников претендует на отдельное царство! Узнав новую информацию о родстве простейших, ученые столкнулись с невозможностью классифицировать их по внешним признакам: положение организма в системе можно определить только молекулярными методами, микроскоп в этом деле бесполезен. И как следствие — другой далеко идущий вывод: систему одноклеточных организмов теперь нужно коренным образом перекраивать и, конечно, переписывать учебники, так что простейшие оказались далеко не простыми.
Елена Краснова
Черные моря Титана
Найти в космосе вещество в жидком состоянии гораздо труднее, чем твердое или газообразное. Жидкая среда необходима для развития жизни, но существует она лишь при строго определенных, редко встречающихся условиях. Если не считать потоков раскаленной серы на спутнике Юпитера Ио, то вплоть до начала XXI века жидкость была известна на поверхности только одного небесного тела — Земли. Долгожданный прорыв принесли недавние исследования в системе Сатурна, выполненные космическими аппаратами «Кассини» и «Гюйгенс». Фото вверху: SPL/EAST NEWS
«Король-солнце» Людовик XIV получил в 1686 году необычный подарок — четыре звезды имени самого себя. Эти звезды были не из золота — они сверкали, как и подобает настоящим, на ночном небе. Строго говоря, это были вообще не звезды и даже не планеты, а лишь спутники одной из планет — Сатурна. Правда, сама планета была, как ее тогда называли, «высочайшая» — она считалась наиболее далекой, и ее орбита служила границей всей Солнечной системы.
Уникальный дар своему покровителю преподнес директор Королевской Парижской обсерватории Жан Доминик Кассини, назвав открытые им четыре спутника Сатурна Sidera Lodoicea, что по-латыни означало «Звезды Людовика». Так Кассини отблагодарил французского короля, по приглашению которого он, профессор Университета Болоньи, уже сделавший ряд астрономических открытий, получивших международный резонанс, переехал в 1669 году из Италии во Францию , чтобы работать в недавно созданной там Королевской академии наук. Сначала он руководил строительством Парижской обсерватории, а затем возглавлял ее до конца своей жизни — до 1712 года. В этой обсерватории Кассини и проводил наблюдения, в результате которых были обнаружены спутники Сатурна.
В честь знаменательного открытия в том же 1686 году на Королевском монетном дворе была отчеканена памятная медаль. На одной ее стороне — портрет короля и надпись «Людовик Великий, король христианский», на другой — планета с кольцом, окруженная орбитами спутников, а вокруг — пояснение: «Открыты пять спутников Сатурна». Почему же пять? Оказывается, еще до Кассини, в 1655 году, нидерландский ученый Христиан Гюйгенс , проводя в Гааге наблюдения в собственноручно изготовленный телескоп, уже открыл первый спутник Сатурна. Не дав ему никакого имени, он называл его просто Луна Сатурна. Хорошо известный в Европе своими исследованиями и изобретениями, Гюйгенс тоже был приглашен во Французскую академию наук и участвовал в становлении Парижской обсерватории, где в его присутствии Кассини открыл в 1671 году второй спутник Сатурна.
Снова вместе 300 лет спустя
И Гюйгенса, и Кассини как ученых весьма ценили во Франции. Самое высокое жалованье в Королевской академии наук было у Гюйгенса, но когда год спустя в Париж приехал Кассини, первенство перешло к нему. Правда, на медали в честь открытия спутников Сатурна их имена не упоминались, а в ее официальном описании говорилось лишь о том, что эти открытия выполнены «учеными, которым король платит жалованье в обсерватории». Вряд ли мог Людовик XIV представить, что три века спустя к Сатурну отправится межпланетный корабль , носящий имя его придворного астронома Кассини, и на этом корабле будет небольшая «космическая шлюпка», названная по имени Гюйгенса, которая достигнет поверхности открытого им крупнейшего из спутников Сатурна.
Подготовка к полету началась в 1982 году, когда в США была организована рабочая группа под руководством профессора астрономии Тобиаса Оуэна. Автоматическую межпланетную станцию «Кассини» (Cassini) спроектировали и построили в Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института , а один из важнейших приборов — радар для съемки Титана — предоставило Итальянское космическое агентство. На борту этой станции к Сатурну отправился посадочный аппарат «Гюйгенс» (Huygens), над которым потрудились ученые нескольких европейских стран. На подготовку к старту ушло 15 лет, еще 7 лет занял перелет. Наконец, в середине 2004 года станция стала первым искусственным спутником Сатурна, а полгода спустя отделившийся от нее зонд «Гюйгенс» достиг поверхности Титана.
