Эвгленовые простейшие — одноклеточные жгутиковые организмы, самым известным представителем которых является эвглена зеленая.
Во многих учебниках указано, что эвглена зеленая имеет один жгутик, но на самом деле их два(как и у большинства эвгленовых): один длинный локомоторный, хорошо видимый в световой микроскоп, а второй очень короткий и поэтому незаметный.
Питаются путем фагоцитоза или диффузии. Многие эвгленовые имеют хлоропласты и сами синтезируют питательные вещества с помощью фотосинтеза, не утрачивая при этом способность также поглощать пищу из окружающей среды (миксотрофное питание).
Движение эвглен
Большинство видов эвглен предпочитают плавать в толще воды и двигаются с помощью жгутиков. Однако, есть виды, обитающие на субстрате, по которому они приспособились ползать. У них имеются очень короткие жгутики, которые не принимают участия в движении, а перемещение осуществляется за счет перистальтики клетки — волнообразных изгибаний тела клетки, или метаболии.
Метаболическое движение характерно только для эвгленовых, поэтому его также называют эвгленоидным. Оно представляет собой некое подобие ползающего передвижения. Его механизм и биофизика не до конца понятны. По-видимому, оно обеспечивается белковыми лентами, подстилающими мембрану, которые идут по спирали вдоль всего тела, и могут скользить друг относительно друга.
Euglena intermedia, передвигающаяся с помощью метаболии. Виден короткий жгутик, не принимающий участия в движении. Увеличение микроскопа 1000х
При резком ярком свете метаболическое движение эвглен может приобретать очень большую амплитуду.
Интенсивная перистальтика говорит о том, что эвглене не нравится слишком яркий свет(он может разрушить хлорофилл), и, сжимаясь, она пытается уменьшить его воздействие:
Метаболическое движение, ускоренное в 10 раз
Инфузория-туфелька
В пресных водоемах часто встречается и инфузория-туфелька, получившая свое название из-за особенностей формы клетки. Ее тело по форме напоминает туфельку. Передвигается это простейшее при помощи ресничек.
Среди пресноводных простейших животных одна туфелька имеет наиболее сложное строение. Внутри инфузории имеются сразу два ядра: большое и малое. Большое ядро регулирует все жизненные процессы, маленькое — играет важную роль в размножении туфельки.
Питается инфузория бактериями, водорослями и некоторыми другими простейшими. С помощью колебаний ресничек она загоняет пищу в ротовое отверстие, а затем — в глотку. На дне глотки образуются пищеварительные вакуоли, где и происходит переваривание съеденного и всасывание питательных веществ. Непереваренные остатки удаляются через особый орган — порошицу.
На размножение инфузории-туфельки накладывает отпечаток ее более сложное строение по сравнению с другими простейшими, поскольку у нее два ядра. Одно большое, которое называется макронуклеусом, второе — малое, называемое микронуклеусом.
У инфузории-туфельки есть не только бесполое размножение, но и половое. Однако оно протекает далеко не так, как у многоклеточных животных. При нем, что парадоксально, количество особей не увеличивается.
В половом процессе участвуют две разные клетки инфузории-туфельки. Они подходят друг к другу со стороны клеточных ртов и склеиваются. Между ними образуется так называемый цитоплазматический мостик — канал, по которому содержимое одной клетки может перетекать в другую. Такой процесс размножения называется конъюгацией.
Благодаря этому процессу генетический материал внутри клеток инфузорий обновляется, и появляется возможность возникновения новых признаков, которые могут поспособствовать их лучшей выживаемости в среде.
Бесполое размножение инфузории-туфельки протекает примерно так же, как у амебы и эвглены зеленой. Клетка делится надвое. Однако, в отличие от той же эвглены, инфузория делится не в продольном направлении, а в поперечном. То есть одной дочерней клетке достается передняя часть клетки, а второй — задняя.
Фототаксис. Как работает светочувствительный глазок эвглены?
Долгое время считалось, что за светочувствительность отвечает стигма — красное пигментное пятно у основания жгутика. Но потом выяснилось, что стигма не имеет фоторецепторов и светочувствительностью не обладает
Однако, по традиции именно ее до сих пор называют светочувствительным глазком и это название так и кочует из учебника в учебник.
На самом же деле, она является лишь частью фоторецепторного аппарата. Многие жгутиконосцы, не имеющие стигмы, могут успешно реагировать на свет.
Рецептором света служит участок мембраны у основания жгутика, расположенный прямо под пигментным пятном(при его наличии).
Зачем тогда нужна стигма?
Эвглена двигается, вращаясь вдоль продольной оси. Хорошо видна стигма и ее положение при вращении. Увеличение микроскопа 1000х
Как видно на видео, при плавании эвглена вращается вокруг продольной оси, соответственно, однажды возникнет такое положение когда лучи света то попадают напрямую на рецептор, то на заслоняющую его стигму. Изменение освещенности фоторецептора влияет на работу жгутика, что позволяет двигаться к свету. Т.о. стигма выполняет роль экрана и помогает эффективно определять направление света. Однако, ее функции не ограничиваются просто заслонкой, она ещё работает как отражатель и как дифракционная решетка, т.е. преобразует световой сигнал и обеспечивает более сильное изменение его интенсивности.
Пример фототаксиса
На нижеследующем видео эвглены, следуя зову фототаксиса, собираются в самом освещенном месте — в центре препарата.
Но даже хорошего может быть слишком много. Слишком яркий свет может повредить хлоропласты, и эвглены затем дружно эвакуируются из опасный зоны, оставляя середину пустой.
Фототаксис эвглен. Увеличение микроскопа 400х и 200х
Питание
Питание Эвглены Зеленой не только наполовину автотрофное, а на половину гетеротрофное. В цитоплазме клетки накапливается взвесь крахмалоподобного вещества. Это питательный резерв на черный день. Смешенный тип питания именуется учеными миксотрофным. Если Эвглена попадает в скрытые от света водоемы, к примеру, пещерные, постепенно теряет хлорофилл.
Тогда одноклеточная водоросль больше начинает походить именно на простейшее животное, питаясь исключительно органикой. Это еще раз подтверждает возможность родства меж растениями и зверями. При наличии освещения героиня статьи не прибегает к «охоте» и малоподвижна. Зачем махать жгутиком, если пища в виде света сама падает на тебя? Активно двигаться Эвглена начинает исключительно в сумеречных условиях.
Обойтись ночь без еды водоросль не может, поскольку микроскопична. Делать достаточные запасы энергии попросту негде. Накопленное тут же расходуется на процессы жизнедеятельности. Если Эвглена голодает, испытывая как недостаток света, так и нехватку органики в воде, начинает расходовать крахмалоподобную субстанцию. Она называется парамил. Животные также используют откладываемый под кожей жир.
К резервному способу питания простейшее Эвглена Зеленая прибегает, как правило, в цисте. Это твердая оболочка, которую водоросль образует при сжатии. Капсула подобна пузырю. Собственно, понятие «циста» так и переводится с греческого.
Перед цистообразованием водоросль отбрасывает жгутик. Когда неблагоприятные условия сменяются стандартными, циста прорастает. Из капсулы может выйти одна Эвглена, или уже несколько. У каждой отрастает новый жгутик. Днем Эвглены устремляются к хорошо освещенным участкам водоема, держась у поверхности. Ночью одноклеточные распределяются по всей площади пруда или заводи реки.
Красная эвглена (Euglena sanguinea)
Euglena sanguinea на увеличении микроскопа 400х и 1000х
Не все эвглены имеют зеленый цвет. Кровавая эвглена Euglena sanguinea издревле наводила ужас на людей своей способностью в одночасье окрашивать водоемы в кроваво-красный цвет. Тогда, конечно, не знали о существовании каких-либо эвглен и воспринимали массовое цветение этих простейших как дурное предзнаменование или как предвестник божьего наказания.
Эта эвглена в обычном состоянии почти не отличается от своей знаменитой родственницы эвглены зелёной. Но при слишком ярком свете она быстро становится красной, используя каротиноидный пигмент астаксантин как защиту от слишком интенсивного солнечного излучения. Этот самый пигмент используется на рыбных фермах, где добавляется в корм для окраски мяса лососевых рыб и ракообразных.
На видео можно разглядеть гранулы этого пигмента, и проглядывающие из-под них зелёные хлоропласты:
Красная эвглена в окружении зеленых эвглен другого вида. Увеличение микроскопа 1000х
Эвгленовые водоросли: Euglenophyta
Одноклеточные подвижные формы с одним или двумя жгутиками, иногда без них; клетки голые, роль оболочки выполняет наружный слой протоплазмы, иногда клетка находится в «домике».
Большинство водорослей имеет зеленую окраску, иногда светло-зеленую от присутствия ксантофилла. Размножаются продольным делением клеток. Представителями эвгленовых водорослей являются эвглена и факус.
Род эвглена
— Euglena (рис. 250). Обитает эвглена в небольших пресных водоемах, на сырой почве, в солоноватых водах, на рисовых полях.
Иногда, размножаясь в огромных количествах, вызывает красное, кирпично-красное или зеленое цветение воды. Питается фототрофно или миксотрофно. Размножается делением клетки. Род богат видами (более 60). Эвглены встречаются в водоемах европейской части СССР, Западной Сибири, Крыма, Средней Азии, Эстонии и Латвии.
Участвуют в самоочищении вод, служат пищей для простейших животных и личинок насекомых.
Обитают внутри кишечника различных животных. Некоторые эвглены служат показателем загрязнения воды органическими веществами.
Рис. 250 Эвгленовые и красные водоросли: 1 — эвглена; 2 — факус; 3 — батрахоспермум
Род факус
— Phacus (рис. 250). Водоросль широко распространена в мелких водоемах среди зарослей водных растений, в планктоне озер и прудов, часто вместе с эвгленой.
Питается фототрофно и миксотрофно. Размножается делением клетки. Распространена в водоемах СССР довольно широко. Иногда вызывает цветение воды. Известно более 40 видов факуса.
Наиболее вероятное время их обильного появления в аквариуме — лето.
Трахеломонас (Trachelomonas)
Trachelomonas на увеличении микроскопа 1000х
Trachelomonas — родственник эвглены зеленой, жгутиконосец, живущий в домике, называемым лорикой.
В лорике имеется отверстие, окруженное горлышком, из которого выходит длинный жгутик. Можно рассмотреть хлоропласты и красный глазок — стигму.
Размножается бинарным делением, после которого одна из особей через отверстие покидает домик и сразу же синтезирует себе новую лорику. Свежепостроенный дом абсолютно прозрачный и бесцветный. Со временем он приобретеает коричневый оттенок из-за отложения солей железа и марганца.
Простейшие, но не простые
«Нервная система какого-нибудь жучка величиной не больше булавки демонстрирует спонтанность, даже амеба имеет свои капризы, свои безрассудства!»
Станислав Лем
Тело одноклеточных состоит, главным образом, из ядра и цитоплазмы. Также в нем присутствуют митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи и другие органоиды, характерные для растительных и животных клеток. В цитоплазме простейших есть пищеварительная и сократительная вакуоли. Они отвечают за переваривание пищи и выведение отходов из организма. Почти все простейшие способны активно передвигаться. Они перемещаются при помощи ложноножек, жгутиков и ресничек.
ГИГАНТЫ МИРА ПРОСТЕЙШИХ
Самыми крупными простейшими считаются морские корненожки фораминиферы. Их длина составляла 15-20 сантиметров. Эти животные вымерли около 70 млн лет назад.
Большинство простейших питаются бактериями и гниющими органическими веществами. Среди них встречаются виды с автотрофным, гетеротрофным или смешанным типом питания. У автотрофов есть хроматофоры — органеллы, содержащие фотосинтезирующие пигменты. Гетеротрофные простейшие поглощают готовые органические вещества из окружающей среды.
Обитают одноклеточные создания в пресных водоемах, морях и почве. Большинство из них умеет при наступлении неблагоприятных условий заворачиваться в плотный кокон — цисту. Как только условия становятся благоприятными, животное покидает свою глухую капсулу и начинает питаться и размножаться как прежде.
Давайте рассмотрим, как устроены простейшие организмы, на примере трех ярких представителей: амебы, эвглены зеленой и инфузории-туфельки.
Эвглена Lepocinclis fusca
Эвглена Lepocinclis fusca выглядит колючей, т.к. имеет орнамент на пелликуле в форме крошечных пирамидок.
На видео можно рассмотреть стройные ряды из треугольных структур.
Также хрошо виден красный светочувствительный глазок и две большие овальные структуры — зерна запасного питательного вещества парамила. Можно разглядеть короткий жгутик, который не принимает участия в движении. Оно осуществляется за счет изгибания клетки.
Эвглена Lepocinclis fusca на увеличении микроскопа 1000х
Амеба
«Путь от амебы к человеку кажется некоторым очевидным прогрессом, но неизвестно, согласна ли с этим мнением амеба»
Бертран Рассел, британский философ
Амеба — пресноводный представитель класса корненожки. В отличие от многих простейших, она не имеет постоянной формы тела. Ее единственная клетка все время трансформируется. Передвигается амеба при помощи ложноножек.
Ложноножки служат еще и для захвата пищи — бактерий, одноклеточных водорослей и некоторых простейших собратьев амебы. Обхватив жертву ложноножками, амеба как бы заглатывает ее. Добыча оказывается в цитоплазме, где вокруг нее образуется пищеварительная вакуоль. Под влиянием пищеварительного сока, поступающего из цитоплазмы, пища переваривается. Питательные вещества проникают в цитоплазму, а непереваренные остатки выбрасываются.
АМЕБА — ПРОТЕЙ
Амебу впервые описал и нарисовал немецкий натуралист Иоганн Рёзель фон Розенхоф. Он назвал ее Протеем — в честь древнегреческого бога, меняющего внешность, когда заблагорассудится. С тех пор «амеба» — символ чего-то простого, безыскусного и недалекого.
Размножается амеба делением. Ядро делится надвое, обе половинки его расходятся, между ними образуется перетяжка. Затем из одной материнской клетки возникают две дочерние клетки. После завершения процесса деления они продолжают жить самостоятельно, независимо друг от друга.
Колациум (Colacium)
Эвглены рода колациум на рачке. Увеличение микроскопа 200х и 400х
На рачках чаще можно встретить инфузорий в роли эпибионтов (т.е. организмов, обитающих на поверхности других организмов), но в данном случае это эвгленовые протисты Colacium. Они представляют собой единственный род эвглен, ведущих прикрепленный образ жизни, поселяясь на мелких планктонных животных.
В их цикле развития есть подвижная стадия, во время которой они имеют жгутик и выглядят как типичные эвглены, но когда они находят хозяина, то жгутик сбрасывается и формируется слизистая ножка для прикрепления к телу животного.
Отдел эвгленовые водоросли
Отдел включает микроскопические одноклеточные организмы, снабженные одним или двумя жгутиками и активно двигающиеся. Форма тела эвгленовых водорослей удлиненная, овальная, эллипсовидная или веретеновидная. Целлюлозной оболочки нет; ее роль выполняет наружный уплотненный слой цитоплазмы — пелликула. Те виды, у которых пелликула мягкая, эластичная, обладают способностью менять форму тела.
У немногих водорослей есть наружный твердый панцирь, обычно пропитанный солями железа, не прилегающий плотно к протопласту. Число и форма хроматофоров различны.
Отряд Вольвоксовые (Volvocida)
Растительные жгутиконосцы с 2–4 жгутиками и чашевидным хроматофором. Обитают в морских и пресных водоемах. Имеются как одиночные (хламидомонада), так и колониальные формы (гониум, эвдорина, вольвокс, пандорина) (рис. 2).
рис. 2. Колониальные жгутиконосцы. А — гониум, Б — эвдорина, В — вольвокс.
Вольвокс (Volvox globator) – пресноводная планктонная колония жгутиконосцев, клетки колонии называются зооидами (рис. 2В). Различают вегетативные и генеративные зооиды, те и другие – гаплоидные. Колония имеет шаровидную форму. Основная масса колонии – студенистое вещество, образующееся в результате ослизнения клеточных стенок. Вегетативные зооиды располагаются по периферии колонии и связаны друг с другом цитоплазматическими мостиками. Генеративные зооиды обуславливают воспроизведение. Весной генеративные зооиды погружаются внутрь материнской колонии, делятся митозом, образуя дочерние колонии. Дочерние колонии после разрушения материнской переходят к самостоятельному существованию. Осенью из генеративных зооидов образуются макрогаметы и микрогаметы. Диплоидная зигота, образовавшаяся в результате копуляции гамет, зимует, весной делится мейозом, из гаплоидных зооидов образуются новые колонии.
►
