Одноклеточные организмы

Этот невидимый мир, кипящий жизнью прямо у нас под носом, по-настоящему увлекателен. Уверены, после этой статьи вы и сами захотите взглянуть на каплю воды из ближайшего пруда через микроскоп.

Мы постарались сделать материал максимально полным и интересным. В нём есть всё, что нужно знать об одноклеточных: от истории их открытия и удивительного строения до рассказа о том, какую важную роль они играют в жизни всей планеты.

История открытия

Представьте себе город, в котором умещается всё: дома, заводы, дороги, мэрия и даже мусорный полигон. А теперь представьте, что весь этот огромный город помещается… в одной-единственной клетке! Именно так живут удивительные существа — одноклеточные животные, которых учёные также называют простейшими.

На протяжении долгого времени люди даже не подозревали об их существовании. Всё изменилось в XVII веке, когда голландский учёный Антони ван Левенгук, большой любитель всё рассматривать, направил самодельный микроскоп на каплю дождевой воды. Левенгук увидел настоящее чудо: вода кишела крошечными, невидимыми глазу существами, которые двигались, ели и размножались. Он назвал их «анималькули»  (от лат. animalculum — «зверушка» — термин, который в то время использовался для обозначения любых микроскопических организмов).

Сегодня науке известно более 70 000 видов этих организмов. Они повсюду: в океанах, реках, капле воды на листе, почве и даже внутри других живых существ.

Строение клетки

Все живые существа состоят из клеток. Наше тело — это огромный «многоквартирный дом», в котором живут миллиарды клеток-кирпичиков. У одноклеточных всё иначе: клетка — не кирпичик, а целый «дом на колёсах», который сам себя строит, чинит, добывает еду и заботится о потомстве.

Клетка простейших содержит следующие основные компоненты:

1️⃣ Ядро — хранит генетическую информацию в виде ДНК и регулирует основные процессы жизнедеятельности клетки. У некоторых видов (например, инфузории-туфельки) присутствует два ядра с разными функциями).

2️⃣ Цитоплазму с  расположенными в ней органоидами. Различают два слоя цитоплазмы: наружный (эктоплазма) — более плотный, и внутренний (эндоплазма) — зернистый, содержащий большинство органоидов.

3️⃣ Клеточную мембрану — выполняет барьерную и регуляторную функции, участвует в процессе пиноцитоза (поглощения жидкости) и фагоцитоза (захвата твёрдых частиц).

4️⃣ Органоиды специального назначения:

1. сократительные вакуоли — регулируют осмотическое давление, удаляя избыток воды;
2. пищеварительные вакуоли — участвуют в переваривании пищи;
3. трихоцисты — защитные образования у инфузорий, способные выстреливать тонкие нити для защиты или нападения.

5️⃣ Структуры передвижения: ложноножки (псевдоподии) у амёб, жгутики у эвглен, реснички у инфузорий.

Секреты жизнедеятельности

Простейшие демонстрируют разнообразные способы питания и передвижения:

🏃 Движение

У одноклеточных нет ног, но они придумали множество хитрых способов передвигаться. У каждого способа есть своё название:

1. Ложноножки (псевдоподии). Некоторые клетки, как амёба, перетекают с места на место, выпуская вперёд выросты, похожие на ноги-присоски.
2. Жгутики. Это длинные, похожие на хвостики, отростки. Эвглена зелёная с помощью одного такого «хвостика» движется, вращаясь, как маленький вертолёт.
3. Реснички. Это тысячи крошечных «вёсел» на поверхности клетки. Синхронно работая, они позволяют организму быстро плавать.

🍔 Питание

Среди простейших есть и хищники, и вегетарианцы, и даже настоящие вампиры:

1. Гетеротрофный тип питания характерен для большинства простейших (например, амёбы и инфузории), которые поглощают готовые органические вещества. Амёба захватывает пищу путём фагоцитоза, обволакивая добычу ложноножками. Инфузории используют специализированные структуры — околоротовые реснички, которые направляют пищевые частицы в клеточный рот.
2. Миксотрофный тип демонстрируют организмы вроде эвглены зелёной: на свету она способна к фотосинтезу (автотрофное питание) благодаря наличию хлоропластов с хлорофиллом, а в темноте переходит на гетеротрофное питание, поглощая органические вещества из среды.
3. Автотрофный тип встречается у некоторых жгутиконосцев, полностью обеспечивающих себя органическими веществами за счёт фотосинтеза.

💧 Дыхание и выделение

Клетка дышит всей своей поверхностью, поглощая растворённый в воде кислород. А для избавления от вредных веществ у многих пресноводных простейших есть удивительный органоид — сократительная вакуоль. Она работает как маленький насос: постоянно собирает лишнюю воду, ненужные вещества и выбрасывает их наружу.

👶 Размножение

Когда простейшее наелось, подросло и готово дать потомство, оно приступает к самому важному делу. Чаще всего — делится. Такой вид размножения называется «бесполым». Сначала ядро перестраивается и разделяется на две части, а затем за ним делится и вся клетка. На свет появляются две молодые особи, которые быстро растут и вскоре начинают самостоятельную жизнь.

Но существует и половой способ размножения (конъюгация у инфузорий — обмен генетическим материалом между двумя клетками). 

💤 Циста

Что делать, если любимый пруд высох, а наступила зима? Многие простейшие просто… засыпают. Они округляются, сбрасывают свои «двигатели» и покрываются плотной защитной оболочкой — цистой. В таком виде их может разносить ветер или вода на огромные расстояния. А когда условия снова становятся подходящими, циста «просыпается», и из неё выходит новое, молодое существо.

Три главных героя: знакомимся поближе

Среди тысяч видов простейших есть три, которых изучают в школе чаще всего.

Амёба обыкновенная (Amoeba proteus):

1. обитает в пресных водоёмах;
2. передвигается и захватывает пищу с помощью ложноножек;
3. питается бактериями, водорослями и другими мелкими организмами путём фагоцитоза;
4. при неблагоприятных условиях образует цисту — защитную оболочку, позволяющую пережить засуху или холод;
5. дышит всей поверхностью тела, поглощая растворённый в воде кислород.

Эвглена зелёная (Euglena viridis):

1. относится к протистам, занимающим промежуточное положение между царствами растений и животных;
2. имеет жгутик для передвижения и светочувствительный глазок (стигму), помогающий находить освещённые участки водоёма;
3. содержит хлоропласты с хлорофиллом для фотосинтеза;
4. в темноте переходит на гетеротрофное питание.

Инфузория-туфелька (Paramecium caudatum):

1. покрыта многочисленными ресничками (до 10–15 тысяч), обеспечивающими быстрое передвижение со скоростью до 2,5 мм в секунду;
2. обладает двумя ядрами: макронуклеус (большое ядро) — регулирует обмен веществ и движение; микронуклеус (малое ядро) — участвует в процессе полового размножения (конъюгации);
3. имеет сложную систему органоидов питания: клеточный рот, клеточную глотку и порошицу (отверстие для удаления непереваренных остатков);
4. размножается бесполым путём (поперечное деление) и половым (конъюгация).

Почему одноклеточные организмы так важны?

Возможно, вам покажется, что эти существа слишком малы, чтобы играть какую-то роль в жизни огромной планеты. Но это совсем не так.

🍽️ Звено в цепи питания. Простейшие служат пищей для мелких многоклеточных животных (рачков, личинок насекомых, мальков рыб). В морских экосистемах планктонные простейшие составляют основу питания китов и других крупных животных. Получается, что без них рухнула бы целая пищевая пирамида.

🧹 Санитары и чистильщики. Многие простейшие (например, инфузории и амёбы) питаются бактериями и органическими остатками, способствуя очищению воды. Их высокая численность в водоёме может служить показателем его экологического состояния. Также определённые виды простейших обитают только в чистой (например, некоторые виды инфузорий) или, наоборот, сильно загрязнённой воде (например, амёба протей). Это позволяет использовать их для биоиндикации качества воды.

🦠 Помощники и враги. Некоторые простейшие живут внутри крупных животных в качестве симбионтов и помогают им переваривать пищу. Но есть и опасные паразиты, например, дизентерийная амёба или малярийный плазмодий, которые вызывают тяжёлые заболевания.

⛏️ Строители гор. Морские простейшие (фораминиферы и радиолярии) имеют твёрдые раковинки. Миллиарды лет они отмирали и падали на дно океана. Со временем из этих слоёв образовались мощные горные породы — известняк, мел и другие. 

Понятие «простой» в отношении этих организмов совсем не означает «примитивный». Наоборот, их единственная клетка — это чудо эволюции, настоящий мастер на все руки, способный на всё, что нужно для жизни.