Понятие о таксономических категориях и таксонах, их характеристика и соподчинение

Таксон – группа дискретных объектов, связанных той или иной степенью общности свойств и признаков и благодаря этому дающих основание для присвоения им определенной таксономической категории.

Выделение таксона может опираться на разные свойства и признаки объектов (общность происхождения, строения, состава, формы, функций и т.д.), но при этом в каждом случае набор признаков и свойств должен быть необходим и достаточен для того, чтобы данный таксон занимал единственное место в системе и не пересекался с другими (а это на практике почти не решаемая задача). Примеры таксонов разного уровня ранга (подвид, вид, род, семейство и др.).

Таксономическая схема – в систематике классификационная схема отношений между систематическими группами (таксонами) разного порядка (видами, родами и т.п.). По идее такая схема должна учитывать генетические и эволюционные (т.е. филогенетические) закономерности.

Систематика выработала свою систему понятий и символов, свой язык, служащий для классификации организмов. Любая система классификации является неизбежно системой иерархически соподчиненных единиц. Такая система взаимоподчиненных групп является единственным логически возможным средством расположения организмов в определенной упорядоченной системе. Поэтому каждая система классификации независимо от того, является она искусственной, естественной или эволюционной, подразделяется на определенные, соподчиненные друг другу систематические категории, или единицы. Таковы вид, род, семейство, порядок и т. д. Для обозначения систематических единиц любого ранга на Международном ботаническом конгрессе в 1950 г. был принят термин «таксон» (ед. ч. taxon, мн. ч. taxa).

Все растительное царство, представляющее собой таксон высшей категории, охватывается системой таксонов, расположенных в порядке иерархии. Благодаря этому систематические категории выполняют свою функцию сведения существующего в природе многообразия форм в стройную систему. Но они могут выполнить эту функцию лишь при условии, чтобы классификация была достаточно удобной. Это требование удобства, бывшее руководящим принципом при построении искусственных систем классификации, отнюдь не утратило своего значения и в построениях эволюционной систематики. Но в то время как искусственная систематика преследовала исключительно практические цели, пытаясь создать порядок из беспорядка, задача эволюционной систематики гораздо сложнее: она должна стремиться к созданию такой системы классификации, которая отражала бы отношения, объективно существующие в природе, но таким образом, чтобы классификация была достаточно практичной. Для этого она должна пользоваться некоторым оптимальным числом соподчиненных систематических категорий, которое не должно быть ни слишком большим, ни слишком малым. Это количество систематических категорий более или менее определилось, и большинство их общепринято.

Как гласит статья 2 Международного кодекса ботанической номенклатуры, «каждое растение рассматривается как принадлежащее к ряду таксонов последовательно соподчиненных рангов, среди которых основным является ранг вида (species)». Вид представляет собой важнейшую таксономическую категорию не только для систематики, но и для всей биологии вообще. Каждое растение, с которым имеет дело исследователь, должно быть определено с точностью до вида, а во многих случаях даже точнее. Не меньшая точность требуется при хозяйственном или медицинском использовании растений, например в лесном хозяйстве и при сборе лекарственных растений. К сожалению, вид, как, впрочем, и все другие таксономические категории, с трудом поддается сколько-нибудь точному логическому определению. Очень трудно, в частности, дать такое определение вида, которое одинаково хорошо подходило как к растениям, размножающимся половым путем, так и к растениям, размножающимся бесполым путем. В одном случае вид представляет собой систему популяций, а в другом случае он есть система клонов. Но в обоих случаях вид характеризуется некоторой целостностью и определенной биологической обособленностью от других видов. Целостность видов выражается в том, что входящие в их состав клоны или популяции связаны между собой переходами. Как бы ни была велика внутривидовая изменчивость и как бы резко не различались крайние формы, при наличии достаточного материала всегда можно расположить представителей вида таким образом, что они составят непрерывный ряд форм. Обособленность же вида заключена в том, что даже группа близких видов представляет собой прерывистый, дискретный комплекс, где, как правило, нет переходных форм.

Виды различаются также условиями их существования, а в случае видов, размножающихся половым путем, также барьерами изоляции, препятствующими скрещиванию. Поэтому если внутри такого вида скрещивания происходят обычно свободно, то между видами они обычно затруднены или полностью отсутствуют.

Каждый вид относится к какому-нибудь роду. Род представляет собой собирательную таксономическую категорию, состоящую из видов, тесно связанных между собой родственными отношениями. В то же время роды отделены друг от друга явно выраженным разрывом. Если бы степень различий между видами была совершенно одинакова, т. е. если бы можно было изобразить виды в виде точек, находящихся на одинаковых расстояниях друг от друга, то систематик не имел бы возможности объединить их в различные роды. В действительности эти точки образуют определенные сгущения, внутри которых филогенетические связи теснее, чем связи между разными сгущениями. Такие сгущения и будут соответствовать таксономическому понятию рода. Другими словами, род, как и вид, соответствует отношениям, реально существующим в природе. Считается, что разрывы между родами должны быть обратно пропорциональны их размерам. Род может состоять из многих видов (политипные роды), нескольких видов (олиготипные роды) или только из одного вида (монотипные роды). Род может делиться, в свою очередь, на подроды, а последние могут состоять из секций.

Категория рода отличается от всех прочих категорий более высокого ранга тем, что его название входит в названия всех относящихся к нему видов. Название вида представляет собой бинарную, или, точнее, биноминальную, комбинацию, состоящую из двух слов (биномен) — названия рода в сопровождении видового эпитета. Если название рода употребляется без видового эпитета, то это обычно означает, что имеется в виду род в целом, примеры: Rosa (роза или шиповник), Salix (ива), Triticum (пшеница). Если речь идет о данном конкретном виде, то после названия рода ставится видовой эпитет, примеры: Rosa canina (роза собачья), Salix caprea (ива козья), Triticum aestivum (пшеница мягкая). Эти два слова — родовое название и видовой эпитет — несут различные и в то же время взаимно дополняющие функции: в то время как родовое название указывает на существование группы родственных видов, видовой эпитет указывает на самостоятельность и особенность (специфичность) данного вида.

Подобно тому, как родственные виды объединяются в роды, родственные роды объединяются в семейства (ед. ч. familia, мн. ч. familiae). Семейство определяют как систематическую категорию, включающую один род или группу родов, имеющих общее происхождение и отделенных от других семейств ясно выраженным разрывом. Предполагается, что величина разрыва должна быть обратно пропорциональна величине семейства. Категория семейства является наименьшей среди высших таксономических категорий, но в то же время и наиболее употребительной, а в практическом отношении наиболее важной из них. Название семейства образуется путем присоединения суффикса -aceae к основе названия одного из входящих в него родов, например: Lycopodiaceae (плауновые) от Lycopodium, Ranunculaceae (лютиковые) от Ranunculus, Salicaceae (ивовые) от Salix.

Высшими таксономическими категориями являются порядок, класс, отдел и царство. Разрывы между высшими категориями, подобно разрывам между родами и семействами, должны быть обратно пропорциональны размерам групп. Но так как степени разрыва между высшими категориями определить еще труднее, чем между низшими, то, чем выше таксономическая категория, тем, вообще говоря, менее объективный характер носит ее установление. Относительно наиболее объективный характер носит установление видов.

Порядок (ед. ч. ordo, мн. ч. ordines) является одной из важнейших таксономических категорий в иерархическом ряду рангов. Благодаря порядкам можно сгруппировать семейства в определенной, упорядоченной системе. Порядки объединяют одно или несколько филогенетически тесно связанных семейств, что делает всю систему более обозримой и легче запоминаемой. Благодаря наблюдающейся в настоящее время тенденции к дроблению семейств на более мелкие таксономическое значение категории порядка возрастает. Резко возросло число семейств моховидных, папоротников, хвойных и, особенно, цветковых растений. В сущности, многие современные порядки соответствуют по объему семействам прошлого столетия. Без категории порядка многочисленные семейства, особенно у цветковых растений, были бы практически чрезвычайно трудно обозримы. Название порядка происходит от названия одного из его семейств и несет окончание -ales. Для цветковых растений, число порядков которых также в последнее время сильно возросло, иногда употребляется еще категория надпорядка, объединяющая группу родственных порядков. Многие из этих надпорядков соответствуют порядкам старых авторов.

Следующей категорией в нашей таксономической иерархии является класс (ед. ч. classis, мн. ч. classes). Классы различаются между собой значительно более резко, чем порядки. Число классов, поэтому небольшое. Названия классов лучше всего производить от родового названия, желательно от такого, от которого производится название одного из порядков. Для высших растений наиболее принятым окончанием для названий классов является -opsida, для водорослей (включая цианеи) — -phyceae, а для грибов — -mycetes. Крупные и достаточно дифференцированные классы могут подразделяться на подклассы.

Классы объединяются в отделы (divisionis), которые различаются между собой наиболее фундаментальными особенностями, касающимися основных особенностей их организации и развития. Отделы соответствуют главным ветвям филогенетического древа растительного мира. Число отделов невелико. В то время как число видов растений исчисляется сотнями тысяч, число родов — десятками тысяч, число семейств — сотнями, число классов — десятками, число отделов гораздо меньше. Названия отделов водорослей и высших растений оканчиваются на -phyta, а грибов — на -mycota. Отделами являются, например, Chlorophyta (зеленые водоросли), Phaeophyta (бурые водоросли), Bryophyta (моховидные), Lycopodiophyta (плауновидные) и пр. Низшие растения объединяются в подцарство Thallobionta, а высшие — в подцарство Embryobionta (иногда их называют Cormobionta или Telomobionta).

Высшей таксономической категорией является царство. Растительное царство было названо Линнеем Vegetabilia (иногда его называют Plantae). (Чаще низшие растения называют Thallophyta, а высшие — Cormophyta, но совпадение окончаний в названиях отделов и подцарств нежелательно.)

Царство Бактерии

Бактерии относятся к прокариотическим организмам, которые не имеют ядерных оболочек, пластид, митохондрий и других мембранных органелл. Для них характерно наличие одной кольцевой ДНК. Размеры бактерий лежат в пределах 0,15— 10 мкм. По форме клеток их можно разделить на три основные группы: шаровидные, или кокки, палочковидные и извитые (рис. 1). Бактерии, хотя и относятся к прокариотам, имеют довольно сложное строение (рис. 2). Бактериальная клетка покрыта несколькими внешними слоями (рис. 3). Клеточная стенка обязательна для всех бактерий и является основным компонентом бактериальной клетки. Как и у растений, клеточная стенка бактерий придает клетке форму и жесткость и, кроме того, выполняет ряд важных функций: защищает клетку от различных повреждений, участвует в метаболизме, у многих патогенных бактерий токсична, участвует в транспорте экзотоксинов. Основным компонентом клеточной стенки бактерий является полисахарид муреин. В зависимости от строения клеточной стенки бактерии делятся на две группы: грамположительные (окрашиваются по Граму при приготовлении препаратов для микроскопирования) и грамотрицательные (не окрашиваются этим способом) бактерии.

У некоторых бактерий клеточная стенка покрыта сверху капсулой. Капсула не является обязательной структурой бактериальной клетки, и ее потеря не влечет за собой гибель клетки. Однако капсула выполняет ряд важных биологических функций: защищает бактерии от механических повреждений, высыхания, воздействия фагов, токсических веществ. У патогенных бактерий капсула предохраняет бактерию от действия защитных сил организма, в котором паразитирует бактерия.

Органами движения бактерий являются жгутики, которых может быть от 1 до 50 и более. Для кокков характерно отсутствие жгутиков. Бактерии имеют способность к направленным формам движения — таксисам. Таксисы бывают положительными, если движение направлено к источнику стимула, и отрицательными, когда движение направлено от него. Можно выделить следующие виды таксисов. Хемотаксис — движение, основанное на разнице в концентрации химических веществ в среде, аэротаксис — на разнице концентраций кислорода. При реакциях на свет и магнитное поле возникают соответственно фототаксис и магнитотаксис.

Важным компонентом в строении бактерий являются производные плазматической мембраны — пили (ворсинки). Пили принимают участие в слиянии бактерий в большие комплексы, прикреплении бактерий к субстрату, транспорте веществ.

По типу питания бактерии делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофные бактерии способны использовать в ка­честве источника углерода углекислый газ воздуха и превра­щать его в органические вещества за счет энергии, образующей­ся при окислении химических неорганических соединений в процессе дыхания, — хемоавтотрофы; за счет энергии света (при фотосинтезе) — фотоавтотрофы. Гетеротрофные бакте­рии получают углерод из готовых органических соединений, ис­пользуя главным образом углеводы, спирты, различные органи­ческие кислоты, которые разлагают в процессе брожения (без доступа кислорода) или дыхания; а энергию получают за счет дыхания, брожения или фотосинтеза — хемогетеротрофы и фотогетеротрофы.

Надо отметить огромное значение бактерий в круговороте азота. Только бактерии и цианобактерии способны усваивать атмосферный азот. В дальнейшем бактерии осуществляют реак­ции аммонификации (разложение белков из мертвой органики до аминокислот, которые затем дезаминируются до аммиака и других простых азотсодержащих соединений), нитрификации (аммиак окисляют в нитриты, а нитриты — в нитраты), денитрификации (нитраты восстанавливаются в газообразный азот).

По типу дыхания бактерий можно разделить на несколько групп:

а) облигатные аэробы: растут при свободном доступе кисло­рода;

б) факультативные анаэробы: развиваются как при досту­пе кислорода воздуха, так и в отсутствии его;

в) облигатные анаэробы: развиваются при полном отсутст­вии кислорода в окружающей среде.

 

Вирусы

Вирусы — мельчайшие организмы, их размеры колеблются от 12 до 500 нанометров. Мелкие вирусы равны крупным молекулам белка. Вирусы — резко выраженные паразиты клеток. Важнейшими отличительными особенностями вирусов являются следующие отличия:

1. Они содержат в своем составе только один из типов нуклеиновых кислот: либо рибонуклеиновую кислоту (РНК), либо дезоксирибонуклеиновую (ДНК), — а все клеточные организмы, в том числе и самые примитивные бактерии, содержат и ДНК, и РНК одновременно. 2. Не обладают собственным обменом веществ, имеют очень ограниченное число ферментов. Для размножения используют обмен веществ клетки — хозяина, ее ферменты и энергию. 3. Могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не размножаются вне клеток тех организмов, в которых паразитируют. Одной из черт вирусов, указывающих на их принадлежность к живой материи, является их необходимость репликации и создания потомства. Но, в отличие от живых организмов, вирус не может выжить сам по себе. Он активируется только тогда, когда реплицируется в хозяйской клетке, используя хозяйские ресурсы и питательные вещества. Когда вирус попал в клетку, его единственной целью является создание множество копий себя, чтобы инфицировать другие клетки. Всё, что он делает, направлено на увеличение приспособленности и числа потомков.

Таким образом, вирус целиком зависит от хозяйской клетки. Вирусы являются важным фактором эволюции органического мира. Преодолевая видовые барьеры, вирусы могут переносить отдельные гены или группы генов, а интеграция вирусной ДНК с хромосомами клеток может приводить к тому, что вирусные гены становятся клеточными генами.

Вирусы могут не только изменять генетический аппарат клетки, то есть влиять на эволюцию по вертикали (наследственно), но и осуществлять обмен генетической информацией в пределах вида и между разными группами организмов, определяя передачу генетических признаков и по горизонтали. Подобная генетическая трансформация в условиях меняющейся внешней среды — мощный эволюционный механизм. Таким образом, вирус — это образец, вершина универсальности, унифицированности, экономности живой природы. В его бесконечно малом пространстве сосредоточена емкая программа к дальнейшему действию, мощная система стимуляторов трансформации, способная переиначить деятельность клетки. Вирусы — не вредный, чужеродный для живой природы элемент, а необходимая составная часть, без которой, наверное, были бы невозможны существование и эволюция биосферы.

Вирусы, их строение и функционирование. Вирусы – возбудители опасных заболеваний

Вирусы – это мельчайшие живые организмы, размеры которых варьируют от 20 до 300 нанометров; в среднем они раз в пятьдесят меньше бактерий. Вирусы нельзя увидеть при помощи светового микроскопа, и они проходят через фильтры, которые задерживают бактериальные клетки.

В 1852 г. русский ботаник Д. И. Ивановский впервые получил инфекционный экстракт из растений табака, пораженных мозаичной болезнью. Когда такой экстракт пропустили через фильтр, способный задерживать бактерии, отфильтрованная жидкость все еще сохраняла инфекционные свойства. В 1898 г. голландец Бейеринк придумал новое слово «вирус» (от латинского слова, означающего «яд»), чтобы обозначить этим термином инфекционную природу некоторых профильтрованных растительных жидкостей.

Вирусы были исследованы в 30-е гг. после изобретения электронного микроскопа.

Вирусы могут воспроизводить себя только внутри живой клетки, поэтому они являются облигатными (обязательными) паразитами. Обычно они вызывают явные признаки заболевания. Попав внутрь клетки-хозяина, они дают клетке команду синтезировать новые копии вируса. Вирусы передаются из клетки в клетку в виде инертных частиц.

Устроены вирусы довольно просто. Они состоят из фрагмента генетического материала: либо ДНК, либо РНК, составляющей сердцевину вируса и окружающей эту сердцевину защитной белковой оболочкой. Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом. У некоторых вирусов, таких, как вирусы герпеса или гриппа есть еще и дополнительная липопротеидная оболочка, которая возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина. В отличие от всех остальных организмов вирусы не имеют клеточного строения. Оболочка вирусов часто бывает построена из идентичных повторяющихся субъединиц – капсомеров. Из капсомеров образуются структуры с высокой степенью симметрии, способные кристаллизоваться. Как только в клетке-хозяине появляются субъединицы вируса, они сразу проявляют способность к самосборке в целый вирус.

Эволюционное происхождение вирусов.

Наиболее правдоподобной является гипотеза о том, что вирусы произошли из нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность реплицироваться независимо от той клетки, из которой она возникла, хотя при этом подразумевается, что такая ДНК реплицируется с паразитическим использованием структур этой или других клеток. Таким образом, вирусы скорее всего произошли от клеточных организмов и их не следует рассматривать в качестве предшественников клеточных организмов.

Вирусы всегда являются паразитами и поэтому вызывают у своих хозяев определенные симптомы того или иного заболевания. К серьезным заболеваниям животных можно отнести ящур крупного рогатого скота, рожистое воспаление у свиней, чуму птиц и миксоматоз кроликов. Все эти болезни вызываются вирусами. Вирусное заражение растений обычно приводит либо к появлению крапинок на листьях, либо к морщинистости листьев. Вирусы также вызывают задержку роста растений, что ведет к снижению урожайности. Вирусы растений практически всегда относятся к РНК-содержащим вирусам.

У человека вирусными заболеваниями являются грипп, оспа, свинка, корь, коревая краснуха, полиомиелит (детский паралич), желтая лихорадка, ВИЧ-инфекция.

 

10. Царство Протисты

Протистами (Protista) называют организмы, тело которых состоит из одной-единственной эукариотической клетки. Другой термин, употребляемый для обозначения одноклеточных существ – простейшие, – постепенно выходит из употребления, потому что соответствующее ему латинское название Protozoa традиционно обозначает тип царства животных. А провести четкую границу между протистами-животными и протистами-водорослями практически невозможно – ряд из них могут использовать как автотрофный (фотосинтез), так и гетеротрофный (т.е. потреблять готовые органические вещества) типы питания. Поэтому все больше ученых соглашается с тем, что эти организмы следует выделить в отдельное царство.

Размеры протистов – обычные размеры эукариотических клеток, примерно 0,02–0,2 мм, но «в их лице» мы встречаемся с самой сложной организацией, известной для биологических клеток вообще. Ведь каждый протист – самостоятельный, и в его клетке-теле происходят такие процессы, которые у многоклеточных осуществляются лишь на уровне тканей и органов.

Как все эукариотические клетки, протисты окружены клеточной оболочкой – плазматической мембраной (плазмалеммой), к которой снаружи примыкает мукоидный (т.е. содержащий остатки молекул углеводов) слой – гликокаликс. В этом слое у протистов присутствуют молекулы, воспринимающие прикосновения, различные запахи, свет и т.д., т.е. играющие роль органов чувств у многоклеточных. Снаружи клеточной оболочки у многих протистов могут располагаться различные типы дополнительных оболочек, органические или минеральные (кремнеземные) чешуйки, раковинки, а у протистов-водорослей – целлюлозная стенка.

Клетки протистов содержат весь комплекс органелл, характерный для клеток эукариотических организмов: это и эндоплазматическая сеть, и аппарат Гольджи, и митохондрии, и пластиды. Однако в цитоплазме протистов присутствуют еще и дополнительные органеллы, необходимые им как самостоятельным организмам, – сократительные вакуоли и экструсомы, или стрекательные органеллы. Сократительные вакуоли поддерживают необходимую концентрацию воды в клетке. По мере накопления избытка жидкости они либо сливаются с клеточной оболочкой, после чего их содержимое оказывается в окружающей среде, либо (у инфузорий) сокращаются, «выдавливая» лишнюю воду через особую пору в клеточной оболочке. Стрекательные органеллы протистов также способны выбрасывать свое содержимое наружу – в ответ на внешнее раздражение. Ядовитые, жгучие, парализующие вещества используются для нападения и защиты, а у некоторых протистов-паразитов (например, у микро- и книдоспоридий) – для проникновения в клетку хозяина

Очень важные органеллы, присутствующие в клетках протистов, – жгутики (у жгутиконосцев) и реснички (у инфузорий). Строение их одинаковое, но характер движения различен, а кроме того, реснички короче жгутиков. И те, и другие могут использоваться как для передвижения, так и для захвата пищи.

Клетки некоторых протистов содержат не одно, а несколько, иногда даже очень много, ядер. Относительно крупные клетки, в цитоплазме которых присутствуют многочисленные однотипные ядра, называют плазмодиями. А фораминиферам и инфузориям присущ так называемый ядерный дуализм: они обладают двумя типами ядер – вегетативным (макронуклеусом) и генеративным (микронуклеусом). Вегетативное ядро может содержать множественный набор хромосом (быть полиплоидным) и обеспечивает повседневную жизнь клетки: в нем образуются молекулы РНК, необходимые для синтеза белка. Генеративное же ядро в этих процессах участия не принимает, содержит «нормальный» (двойной или одинарный) набор хромосом и активизируется только во время деления клетки.

 

Существуют и протисты, тело которых состоит не из одной, а из нескольких или многих клеток. Однако такие «тела» представляют собой не единые организмы, а колонии одноклеточных существ, поскольку каждая клетка в них остается относительно независимой.

Размножение протистов может происходить разными способами. Наиболее простой – обычное деление клетки путем митоза, в результате чего из одной особи возникают две новых. Такое бесполое размножение наблюдается у всех протистов, вне зависимости от того, содержат ли их ядра одинарный (гаплоидный) или двойной (диплоидный) набор хромосом. Но у многих групп этих существ жизненный цикл включает чередование диплоидного и гаплоидного поколений. В этом случае стадии с одинарным набором хромосом – по аналогии с половыми клетками многоклеточных животных и растений – считаются гаметами. Ядра таких клеток-гамет способны сливаться, и в результате образуется клетка с двойным набором хромосом. В этом случае говорят о наличии у данного вида полового процесса, т.е. рекомбинации генетического материала разных особей, в то время как при обычном делении дочерние клетки генетически идентичны родительской. В образовавшейся диплоидной клетке в свое время происходит редукционное деление – мейоз, вновь приводящее к образованию гаплоидных гамет, участвующих в следующем половом цикле. Однако до слияния гаплоидные клетки многих протист могут многократно делиться и жить совершенно самостоятельно. У ряда видов преобладающей в жизненном цикле является именно гаплоидная стадия, а для некоторых неизвестно ни их слияние, ни диплоидные ядра, ни, соответственно, половой процесс. У инфузорий, наоборот, существует половой процесс, но не образуется гамет: клетки-партнеры просто обмениваются образовавшимися в ходе мейоза гаплоидными ядрами. В этом случае говорят, что половой процесс не связан с процессом размножения, ведь число инфузорий при этом не увеличивается.

У многих, особенно паразитических, протистов в ходе жизненного цикла происходит сложная смена стадий, различающихся не только числом хромосом в ядре, но и формой, и строением клетки. Таких стадий может быть довольно много, и каждая из них предназначена для выполнения определенных функций – обитания вне и внутри клетки организма-хозяина, в одном или другом хозяине, для многократного деления или для расселения.

Распространены протисты на земном шаре повсеместно. Основная среда их обитания – вода. Причина этого проста: в активном состоянии клетки этих организмов не способны противостоять высыханию. Зато встречаются простейшие практически во всех водоемах, от луж до океанов. Много этих организмов обитает и в почве, населяя тонкую пленку воды, обволакивающую ее частицы.

Еще одна среда обитания протистов – организмы животных и растений, где они могут жить как в качестве безразличных для хозяина сожителей-комменсалов (т.е. безразличных сожителей), так и опасных паразитов. Целый ряд видов простейших – возбудители опасных заболеваний животных и человека, например малярии, сонной болезни, пендинской язвы... С другой стороны, ряд протистов вступает с организмом хозяина во взаимовыгодные симбиотические отношения. Например, простейшие, обитающие в пищеварительном тракте растительноядных животных, помогают им усваивать энергию, содержащуюся в плохо перевариваемой животным организмом целлюлюзе, и синтезируют незаменимые аминокислоты.

Попадая в неблагоприятную для себя среду, многие из протистов не гибнут, а образуют неактивные стадии – цисты и споры, покрытые плотными оболочками. В таком состоянии они способны выдерживать широкий диапазон внешних условий, в том числе и полное высыхание, а при попадании в благоприятную среду вновь «оживают». У некоторых видов протистов споры всегда образуются при наступлении неблагоприятных условий, у других – к спорообразованию способны только отдельные стадии, возникающие, например, осенью. Споры, переносимые водой, ветром, животными, – основной способ расселения тех протистов, чья активная жизнь проходит в других организмах.

Питаться протисты могут как путем экзоцитоза, т.е. всасывая мельчайшие пищевые частицы и молекулы органических веществ через оболочку клетки, так и хищничая – активно захватывая и переваривая, например, бактерий или своих соплеменников. Представители некоторых видов, как уже было сказано, имеют хлоропласты и могут получать питательные вещества в процессе фотосинтеза. В сообществах такие фотосинтезирующие формы выполняют роль продуцентов. Особенно важна эта роль в водоемах, где на их долю может приходиться до 80% первичной продукции, т.е. синтезируемого органического вещества. Гетеротрофные же протисты играют роль редуцентов, вновь включающих в пищевые цепи мертвые органические остатки, но могут быть и хищниками первого звена. Сами они, как и фотосинтезирующие формы – одноклеточные водоросли, – служат пищей многочисленным мелким беспозвоночным и малькам рыб, являясь первым (или вторым) звеном пищевых цепей в почвенных и водных сообществах.

Что касается систематики протистов, то здесь у специалистов нет единого мнения. Чаще всего принимается предложенное еще в 1882 г. и использованное в этой статье деление всего многообразия одноклеточных на шесть групп – саркодовых (Sarcodina), жгутиконосцев (Mastigophora), инфузорий (Ciliophora), споровиков (Sporozoa), микроспоридий (Microspora) и книдоспоридий (Cnidospora). При рассмотрении протистов как отдельного царства этим группам придается, соответственно, ранг типов. В противном случае это могут быть классы в типе простейших царства животных, в то время как ботаники относят «своих» протистов к разным отделам царств растений и грибов.

Очевидно, однако, что далекими предками всех населяющих Землю многоклеточных животных, растений и грибов были одноклеточные гетеротрофные организмы. Причем разные их группы дали начало разным таксонам. Например, эвгленовые водоросли, вероятно, произошли от жгутиконосцев класса кинетопластид – об этом свидетельствует ряд тонких деталей строения их клетки. А представители класса воротничковых жгутиконосцев, похоже, дали начало животным. Во всяком случае, строение их клеток удивительно похоже на строение воротничковых клеток губок. Воротничковые же жгутиконосцы, как показывают исследования молекулярных биологов, вероятно, были предками и настоящих грибов.

Как бы там ни было, о протистах, клетки которых несут «растительные» и «грибные» признаки, на страницах «Биологии» уже рассказывалось*. Поэтому данная статья будет посвящена в первую очередь тем одноклеточном организмам, которых традиционно принято рассматривать при изучении курса зоологии.

Размеры протистов – обычные размеры эукариотических клеток, примерно 0,02–0,2 мм, но «в их лице» мы встречаемся с самой сложной организацией, известной для биологических клеток вообще. Ведь каждый протист – самостоятельный, и в его клетке-теле происходят такие процессы, которые у многоклеточных осуществляются лишь на уровне тканей и органов.

Разнообразные протисты – инфузории, амебы, солнечники – присутствуют в любом водоеме, в любой луже. Даже в обычном комнатном аквариуме или горшке с комнатным растением можно обнаружить подчас совершенно фантастических созданий. Однако невооруженным глазом их не увидишь. Нужен микроскоп или бинокулярная лупа с увеличением в 20–100 раз. Еще нам потребуется несколько чашек Петри или предметных стекол, обычные пипетки и иглы.

В естественных водоемах пробы для изучения простейших лучше собирать газовым сачком, проводя им по зарослям водных растений и придонному слою воды. Если у вас нет сачка, в пруду можно зачерпнуть кусочек грунта, придонной взвеси, тины, бахрому с листьев водных растений или коряг. Весь собранный материал немедленно помещают в небольшую банку с водой.

Протисты со жгутиками

Протистов, имеющих жгутики, относят к типу жгутиконосцев (Mastigophora). Именно в пределах этой группы помимо организмов, питающихся исключительно готовыми органическими веществами, встречаются формы, обладающие хлоропластами и способные к фотосинтезу. Многие же из гетеротрофных жгутиконосцев являются паразитами, возбудителями опасных заболеваний. Хотя деление жгутиконосцев на «животных» и «растительных» условно, в этой статье, как уже было сказано, мы остановимся на описании только гетеротрофных представителей этого типа.

Класс жгутиконосцев-кинетопластид (Kinetoplastea) включает около 150 видов. Характерной чертой клеток этих организмов является единственная крупная митохондрия, простирающаяся на всю длину клетки в виде разветвленной сети. В районе основания жгутика в этой митохондрии имеется обширная область – кинетопласт, в которой сосредоточена митохондриальная ДНК. Ядра кинетопластид несут одинарный набор хромосом, а размножаются эти протисты простым делением на двое. Половой процесс у них неизвестен.

К группе одножгутиковых кинетопластид,или трипаносоматид (Trypanosomida) относится около 100 видов простейших. Все они – паразиты многоклеточных организмов. Некоторые (низшие формы) проводят всю жизнь в организме одного хозяина – какого-нибудь беспозвоночного животного. Другие (их считают более высокоорганизованными) на протяжении жизненного цикла меняют хозяев, переселяясь из беспозвоночного (обычно насекомого) в организм позвоночного животного, а в отдельных случаях – и растения (жгутиконосцы из рода Phytomonas).
Беспозвоночным хозяином возбудителя сонной болезни – трипаносомы Trypanosoma brucei является муха це-це. При укусе с ее слюной в кровь человека или животного попадают подвижные жгутиковые стадии паразита, дальнейшее развитие которых, состоящее в ряде последовательных делений, происходит в кровяном русле. Кровь разносит трипаносом по организму, и они переходят в клетки тканей, где образуют формы, лишенные жгутиков. После разрушения клеток паразиты вновь оказываются в крови, а оттуда могут попасть и в кишечник новой мухи це-це. В Южной Америке сонной болезни аналогична болезнь Чагаса, вызываемая трипаносомой T.cruzi и переносимая триатомовыми (поцелуйными) клопами.

У некоторых видов трипаносом (род Trypanosoma) более древняя стадия, связанная с беспозвоночным хозяином, может вторично выпадать, как, например, у T.equiperdum – возбудителя случной болезни лошадей, передающейся у этих копытных половым путем.
Представители рода Leishmania из группы трипаносомид – возбудители тяжелых заболеваний человека и животных – лейшманиозов. Различают кожный лейшманиоз, или пендинскую язву (возбудители – L.major и L.tropica), кожно-слизистый (L.braziliensis) и висцеральный (L.donovani) лейшманиозы. Беспозвоночным хозяином лейшманий являются москиты. Питаясь на позвоночном животном, они ввод