Основи загальної біології

 

Подальший розвиток примітивних одноклітинних привів до трьох різних форм організації: до високодиференційованих одноклітинних (наприклад, найпростіших), до більш великих, багатоядерних, але не розділених на клітини організмів (ценобластів) і до багатоклітинних. До самих високорозвинених життєвих форм прийшли тільки багатоклітинні; цьому сприяла перевага поділу функцій між клітинами з різною спеціалізацією. Перехід до багатоклітинності відбувався у ході еволюції багаторазово і незалежно в різних групах організмів (рис. 7.1, 7.2).

 

 

Рис. 7.1. Філогенетичне древо організмів. Поліфілетичне (незалежне в різних групах) виникнення багатоклітинності)

 

Одноклітинними є майже усі прокаріоти, протофіти й протозої. Клітина прокаріотичного організму (бактерії й синьозелені водорості) не має істинного ядра, мітохондрій, хлоропластів і системи внутрішніх мембран. Їй не властивий мейотичний поділ. Клітинна стінка містить муреїн.

Бактерії бувають кулястими (коки), паличкоподібними (бацили), у формі коми (вібріони) або закрученими гвинтоподібно (спірили)  (рис. 7.3).  Кулясті бактерії можуть  з'єднуватися по  двоє (диплококи), у пакети по чотири (сарцини), ланцюжки (стрептококи), грона (стафілококи). Більшість бактерій – гетеротрофи, що харчуються як сапробіонти (мешканці гниючого органічного матеріалу), паразити або симбіонти. Автотрофних бактерій небагато, вони мають здатність до хемосинтезу.

Рис. 7.2. Еволюція еукаріотів. А). Основні етапи еволюції тварин; Б). Філогенетичне дерево рослин

 

Рис. 7.3. Прокаріотичні одноклітинні організми й об'єднання клітин

А). Основні форми бактерій (електрономікроскопічні фотографії):

1 – мікрококи; 2 – паличкоподібні бактерії; 3 – спірили;

Б). Синьозелені водорості (х1000) або (пурпурні й зелені бактерії) до примітивного фотосинтезу без фотосистеми II і, отже, без розщеплення води.

Синьозелені водорості (Cyanophyceae) на відміну від бактерій мають «повний» фотосинтез із двома фотосистемами, з фотолітичним розщепленням води й із синіми а іноді червоними фікобіліпротеїдами, але в них ніколи не буває джгутиків.

Архебактерії – древня гілка еволюції первинної прокаріотичної клітини. Одні з архебактерій – метанові – одержують енергію за допомогою реакцій, при яких виділяється метан, наприклад СО2 + 4Н2 → СН4+2Н2О або СН3СООН → СН4+СО2. Від усіх інших живих організмів вони відрізняються, крім іншого, незвичайними коферментами, незвичайною структурою tPHK й rРНК, клітинною стінкою без характерного для прокаріот муреїну. Процеси, які здійснюють метанобактерії, використовують для переробки органічних відходів в анаеробних умовах з одержанням енергоносія. Метанобактеріям дуже близькі галофільні бактерії солоних озер і кислото і термофільні бактерії, що окислюють сірку, з кислих гарячих джерел.

Протофіти (одноклітинні рослини) – це не таксономічна група, а рівень організації, представники якої є серед усіх груп водоростей (крім бурих) і грибів. Клітини протофітів (еукаріотичні) не мають клітинної стінки або ж мають стінку із целюлози (типову для рослинних клітин), або з хітину. Вони гетеротрофні (гриби) або автотрофні (водорості); в останньому випадку вони мають один або кілька хлоропластів.

Протозої (найпростіші – одноклітинні тварини) гетеротрофні. Корененіжки (Rhizopoda, рис. 7.4) використовують для пересування й захоплення здобичі жертви

виступи (псевдоподії), що утворюються тимчасово. Джгутикові (Zooflagellata) не мають хлорофілу; пересуваються за допомогою 1, 2, 4 або більшого числа джгутиків. Протозої використовуються як індикаторні організми для оцінки якості води в природних водоймах і для оцінки ефективності роботи активного мулу в біологічних очисних спорудах. Присутність джгутикових найпростіших характеризує воду як «сильно брудну», амеб – як «брудну», вільно плаваючих інфузорій – як «відносно чисту», прикріплених інфузорій – як «чисту».

 

Деякі водорості й гриби мають багато ядер, але не розділені на клітини. В їхніх вегетативних тілах, що найчастіше мають трубчасту форму та можуть бути досить великі й високоорганізовані (рис. 7.4), кожне ядро утворює разом зі своєю «сферою впливу» у протоплазмі енергіду.

 

Рис. 7.4. Одноклітинні організми й об'єднання клітин

Найпростіші: 1 – Корененіжки (Amoeba,х200); 2 – Джгутикові (Bodo saltans, х200); 3 –Вільноплаваючі інфузорії (Paramecium, х200); 4 – Прикріплені інфузорії (Epistylis, х200).  Ценобласт: 5 – Caulerpa (х1/3) Ценобії; 6 – Dinobryon (х250); Агрегаційні об'єднання: 7 – Scenedesmus (х600); Колонії: 8 – Volvox (х400)

Плазмодії – багатоядерні маси протоплазми, що утворюються як результат злиття голих клітин (істинні плазмодії у слизових грибів – міксоміцетів) або просто їхнього угруповання (псевдоплазмодії у міксобактерій). Вони можуть як єдине ціле повільно перетікати або переповзати з місця на місце.

 

Об'єднання клітин являють собою проміжні кроки на шляху до багатоклітинних організмів.

Ценобії – комплекси слабко об'єднаних клітин – виникають у результаті клітинного поділу. Клітини залишаються зв'язаними матеріалом, подібним до студену (рис. 7.4). Агрегаційні об'єднання утворюються як результат тимчасового з'єднання одноклітинних організмів. Вони можуть як завгодно розпадатися на більш дрібні одиниці. Колонії виникають шляхом клітинного поділу. Клітини в них утворюють морфологічну й функціональну єдність (рис. 7.4). Їхні цитоплазми з'єднані між собою й можуть координовано реагувати (синхронне биття джгутиків). У високоорганізованих колоніях, наприклад у кулястій водорості