Открытие нового мира

Открытие нового мира

Голландский мануфактурщик Антони ван Левенгук имел одно странное увлечение. Всё свободное от работы время он посвящал обтачиванию и шлифовке стекол. Он где–то слышал, что если тщательно отшлифовать линзу из чистого стекла, через нее можно увидеть вещи сильно увеличенными. В полном одиночестве, без помощников и учителей за двадцать лет терпеливой и многотрудной работы Левенгук научился делать самые лучшие и точные линзы во всей Голландии, да что в Голландии – во всей Европе! Но на этом он не остановился. Комбинируя разные линзы в окуляре своего самодельного микроскопа, он пытался добиться наибольшего увеличения и самого резкого изображения.

Левенгук и его рисунок

Мечта Левенгука сбылась. Через свои волшебные линзы он мог рассматривать всё, что попадалось ему под руку: мышечные волокна кита, чешуйки собственной кожи, волоски животных, мушиные головы, ножки блох, семена растений. Но однажды ему пришла в голову мысль навести окуляр своего микроскопа на капельку чистой воды. Странная идея... Скажите, ну что можно увидеть в прозрачной капле воды?

Возможно, Левенгуком двигало простое любопытство или он решил проверить, так ли чиста вода под микроскопом, какой она кажется невооруженным глазом, но так или иначе, наведя окуляр микроскопа на каплю воды, Левенгук сделал, может быть, самое чудесное открытие за всю историю биологии!

Представьте себе, как поражен был Левенгук, увидев, что прозрачная дождевая вода кишит крошечными организмами, такими мелкими, что в одной капле их можно было насчитать десятки и даже сотни. Левенгуку посчастливилось первому увидеть то, что до него не видел ни один человек на земле. Он открыл невидимый мир микроорганизмов, о котором до него никто даже не подозревал.

Что же увидел Левенгук? Опираясь на описания и рисунки, которые он оставил, на этот вопрос можно ответить довольно точно. В капле воды Левенгук увидел простейших – мелкие одноклеточные организмы, о которых и пойдет рассказ в этой главе.

Многие простейшие имеют микроскопические размеры – от пяти сотых до одной десятой миллиметра, – ведь большинство из них состоит всего из одной клетки. Но встречаются и настоящие великаны: инфузория спиростомум может вырасти длиной до 2 мм и вполне видна невооруженным глазом. Самый крупный вид амёбы из наших водоемов достигает 1 мм в диаметре, а колония зеленых жгутиковых простейших вольвокс – размера булавочной головки. Грегарины, паразитирующие в кишечнике и половой системе беспозвоночных животных, могут вырастать до 16 миллиметров в длину.

Еще крупнее раковины ископаемых вымерших раковинных амёб нуммулитов – до 3 см в диаметре!

Грегарина

Правда, такие гиганты в мире простейших – скорее исключение, чем правило. Большинство из них рассмотреть невооруженным глазом практически невозможно, и всё–таки я уверена, что большинство из вас неоднократно видели простейших и не на картинке, а своими собственными глазами.

Вам никогда не приходилось видеть летом пруд с зеленой водой? Про такой водоем говорят, что он «зацвел». На самом деле зеленую окраску воде придают простейшие, обладающие способностью к фотосинтезу. Если бы можно было надеть на глаза увеличивающие очки, то в зеленой прудовой воде мы бы увидели стремительно проносящиеся мимо клетки хламидомонад и эвглен и степенно плывущие многоклеточные шары вольвокса.

Впрочем, колонию вольвокса можно увидеть и без всяких приспособлений, это студенистый зеленоватый шарик диаметром 2–3 мм. Внутри такого шарика может находиться до 2 тысяч отдельных клеток, которые своим строением и формой до того напоминают отдельно живущих одноклеточных хламидомонад, что ученые считают хламидомонаду и вольвокс ближайшими родственниками. Каждая клетка в колонии вольвокса связана с другими тоненькими цитоплазматическими мостиками. Такая тесная связь позволяет всем клеткам колонии действовать согласованно. Жгутики всех клеток бьют в унисон, в результате чего колония может плыть в одном направлении, например к источнику света.

Участок колонии вольвокса (сильно увел.). 1 – отдельные клетки; 2 – цитоплазматические мостики между клетками

Для того чтобы познакомиться с простейшими поближе, больших усилий не требуется. Достаточно взять пробу воды из пруда, канавы или просто из лужи. Брать пробу нужно чистой баночкой у самого берега водоема, где простейшие более многочисленны и разнообразны. Наполнив баночку водой наполовину, следует положить туда опавшей перегнившей листвы, ряски и обязательно немного ила со дна. Гниющими остатками растений питаются многие простейшие, а некоторых в придонный слой привлекает не детрит[1], а бактерии, которые в большом количестве размножаются на мертвой органике. Большие любители полакомиться бактериями – известные каждому школьнику инфузории–туфельки, названные так за форму клетки, действительно напоминающей туфельку.

После того как вода в баночках немного отстоится, можно прямо на месте провести первичный анализ проб. Для этого баночки просматривают на свет с помощью обычной лупы. Даже таким образом удается отличить многих простейших, особенно крупных инфузорий: темных похожих на фунтик из–под семечек трубачей, червеобразных спиростомумов и бочонкообразных бурсарий. И даже сравнительно мелкие организмы, например инфузории туфельки, видны как белые черточки, быстро снующие в различных направлениях.

Инфузории

Крупные инфузории трубач (слева) и бурсария (справа) видны невооруженным глазом. Край ротовой воронки (1) трубача покрыт ресничками (2), которые загоняют в ротовое отверстие пищу трубача – бактерии и мелкие водоросли. Бурсария прозрачна, поэтому внутри клетки хорошо видно лентовидное ядро (3) и темные пищевые вакуоли (4), в которых происходит переваривание пищи. Бурсария – хищница, и питается другими инфузориями и жгутиконосцами, которых загоняет в ротовое отверстие (5) движением ресничек.

Если в баночке вы заметили 5–6 инфузорий любого вида, то можно сказать, что это место очень удачно для сбора простейших. Если вы не обнаружили микроорганизмов – не стоит расстраиваться – возьмите еще воды из разных мест, простейшие не всегда попадают в пробу с первого раза.

Для того чтобы ближе познакомиться с простейшими, можно попытаться подержать их в неволе. Это совсем несложно. Баночку с отобранными пробами нужно поставить на окно и добавить в воду 5–10 капель некипяченого молока. Простейшие – неприхотливые организмы, и особенного температурного режима для их содержания не требуется. А молоко стимулирует размножение бактерий, которыми многие из них питаются, кроме того, некоторые простейшие и сами очень даже не прочь разнообразить свое меню молочными продуктами.

Чтобы лучше рассмотреть простейших, в часовое стекло пипеткой набирают жидкость (1–2 мл) из верхней части банки, у освещенных стенок и со дна и внимательно просматривают пробу с помощью лупы. Подвижные инфузории хорошо заметны под увеличительным стеклом, гораздо сложнее заметить амёбу. Больше всего амёба напоминает маленький полупрозрачный сероватый комочек, который медленно передвигается по дну сосуда, постоянно меняя свою форму.

Если рассмотреть каплю взятой вами воды под микроскопом, вы увидите огромное множество разнообразных простейших: покрытую ресничками инфузорию–туфельку, ее врага – хищную инфузорию бурсарию, эвглену зелёную, которую легко отличить по красному глазку, зеленой окраске и единственному жгутику. (Чтобы поймать эвглену, пробу лучше брать ближе к поверхности воды на хорошо освещенных участках водоема. Как вы думаете, почему?)

Фагоцитирующая амёба. 1 – ложноножки

Внешний вид простейших поражает своим разнообразием. Одни стремительно движутся в воде с помощью многочисленных ресничек или длинных жгутиков, другие неподвижно сидят на одном месте. Некоторые окрашены в яркий зеленый цвет, в то время как другие едва заметны на фоне мутной воды. Большинство состоят из одной клетки, но есть среди простейших и такие, которые ведут «общественный» образ жизни, образуя многоклеточные колонии. На первый взгляд все эти существа так сильно отличаются друг от друга, что совершенно непонятно, почему ученые объединяют их в одну отдельную систематическую группу – царство простейших.

Особенно сильно бросается в глаза отличие зеленых, способных к фотосинтезу «растительноподобных» простейших (эвглена зелёная, хламидомонада, вольвокс) от «животноподобных» амёб и инфузорий, которые питаются, активно захватывая добычу. Так почему бы не относить «растительноподобных» простейших к царству растений, а «животноподобных» – к царству животных? На этот непростой вопрос мы попытаемся ответить в следующем рассказе.