10 сложных и прекрасных микроорганизмов
Радиолярии: идеальная симметрия. Скромные одноклеточные радиолярии (они же лучевики) славятся своей способностью формировать сложнейшие скелеты с радиальной симметрией. Их тонкая колючая «броня», похожая на узор снежинки, представляет собой решетку из хитина и аморфного диоксида кремния или из сернокислого стронция. Скелет радиолярии образует настолько замысловатые структуры, что дизайнеры могут черпать в них вдохновение. Такие радиолярии существуют уже как минимум 600 млн лет, а их предки — более простые микроорганизмы — появились задолго до этого. Кроме того, у радиолярии наибольшее число хромосом, встречающихся у живых существ — целых 1600.
Диатомовые водоросли: панцирь, мочевина, нанотехнологии. Как и радиолярии, одноклеточные водоросли диатомеи образуют из диоксида кремния своего рода панцирь, который их защищает. Внешняя оболочка диатомеи, как правило, круглая и обладает почти билатеральной (т.е. двусторонней) симметрией. Панцирь диатомеи отличается огромным разнообразием форм.
Симметрия панциря не идеальна, но это дает ему некое преимущество. По сути панцирь состоит из двух частей, одна из которых чуть больше другой. За счет этого меньшая часть плотно прилегает к большей, словно крышка к коробке. В отличие от хищных радиолярий (да-да, хищники есть и среди одноклеточных), диатомеи существуют за счет фотосинтеза.
Диатомовые водоросли умеют производить мочевину — правда, они ее не выделяют, а употребляют как вещество для синтеза. Это позволяет им эффективно использовать азот и углерод (именно азотосодержащие продукты распада преобразуются в мочевину). А еще предполагается, что диатомеи могут успешно находить применение в нанотехнологиях для получения материалов на основе диоксида кремния с заранее заданными свойствами.
Веслоногие ракообразные, или копеподы: сверхскоростные и светящиеся. Это животное типа членистоногих, подкласс ракообразных — т. е., грубо говоря, микроскопический рак. Размер большинства видов колеблется от 1 до 10 мм. Можно сказать, они просто поглощают кислород: у них нет ни сердца, ни сердечно-сосудистой системы. При этом у них есть нервная система, а многие виды аксоны (отростков нервных клеток, по которым идут нервные импульсы) окружены миелиновой оболочкой. Это крайне редко встречается среди беспозвоночных. Более того, сам миелин у копепод достаточно сложно организован, почти как у некоторых позвоночных.
С точки зрения пропорций, веслоногих ракообразных можно считать самыми быстрыми и самыми сильными животными. Оцените: при размере менее в 1 мм они могут передвигаться со скоростью 0,5 м/с. Еще ни один рукотворный механический двигатель не достиг подобной эффективности. И факт для любителей прекрасного: некоторые веслоногие ракообразные светятся. Что просто красиво.
Динофлагелляты: золотой фонд ДНК. Эти одноклеточные простейшие настолько малы, что некоторые живут в симбиозе с другими нашими микрогероями — с радиоляриями и фораминиферами. Несмотря на это, динофлагелляты нельзя назвать беспомощными и несамостоятельными. Напротив, они могут похвастаться своими вполне прогрессивными возможностями и даже бывают смертельно опасными.
Динофлагелляты способны вызывать так называемый «красный прилив»: когда, словно в сказке, «море всколыхнулось кровавою пеной». Правда, никаких «кровавых» причин в этом нет — в теплое время года резкий всплеск количества этих одноклеточных провоцирует цветение воды, а их фотосинтетические пигменты придают такой жутковатый оттенок.
Но самое удивительное другое. Вопреки своему крошечному размеру геном динофлагеллят содержит огромное количество информации. Например, в одном ядре динофлагеллят может быть 250 пикограмм (пг) ДНК. Для сравнения, в ядре одной клетки человека содержится в среднем 3,2 пг ДНК. И немного геометрии: ядра некоторых видов динофлагеллят бывают треугольными, тетрагональными, овальными или U-образными.
Фаг Т4, муза генетики — это тип вируса, который стал настоящим кладезем информации для науки. С фагом Т4 работали многие нобелевские лауреаты и другие выдающиеся ученые. А все потому, что фаг Т4 синтезирует одни из самых сложных частиц, что встречаются в молекулярной биологии.
Кроме того, фаг Т4 прославился своей особой запоминающейся структурой. Строение фага поразительным образом похоже на лунный модуль НАСА. В «голове» (этаком 20-граннике) находится ДНК, сама же «голова» крепится на стержне, что вместе напоминает трубопровод на нефтяной вышке. Внизу «туловища» — базальная пластинка с нитями, с помощью которых фаг крепится к бактерии. Нити можно уподобить конечностям, а вся нижняя часть фага обладает шестикратной симметрией и внешним видом напоминает насекомое или членистоногое.
Osperalycus tenerphagus: нежный клещ-червь-дракон и немного аккордеон. В 2014 году аспирант-энтомолог университета Огайо Сэмюэль Болтон сделал научное открытие, всего лишь внимательней присмотревшись к лужайке возле университетского кампуса. Именно там он обнаружил новый вид клеща, доселе невиданный. Клещ похож одновременно на дракона и червя. У него продолговатое тело, покрытое изящной чешуей. «Морда» клеща — с тремя педипальпами, т. е. конечностями, как у членистоногих, которые служат для захвата пищи. У нового клеща они к тому же покрыты когтями.
Для необычного существа — необычное имя. Латинское tenerphagus переводится буквально как «нежное пожирание». Видимо, именно так клещ относится к тем микробам, которыми питается: с нежностью.
Клещу показалось мало быть похожим и на червя, и на дракона. Поэтому он похож еще и на аккордеон. Дело в том, что манера передвижения клеща, сокращение его мускулатуры, походит на музыкальный инструмент, который растягивается в гармошку. О новом клеще собрано не так много данных, в частности, непонятно, как он размножается, ибо пока что были обнаружены только самки. Возможно, дракон-аккордеон еще и феминист.
Фораминиферы: одноклеточные с «кафедральными» раковинами. Ступив в океан, знайте — здесь на площади в один квадратный метр могут обитать десятки тысяч этих маленьких раковинных одноклеточных организмов. Название фораминифера означает «носящий раковину», что отсылает к строению организма. Раковины фораминофер преимущественно известняковые. Если бы вы могли проникнуть внутрь раковин, вы бы оказались в средневековом замке или кафедральном соборе с высокими сводчатыми потолками, анфиладами, аркадами, извилистыми коридорами и многочисленными просторными залами. В общем, выражаясь словами Бродского, «шпили, колонны, резьба, лепнина арок, мостов и дворцов» — все это можно отнести к описанию внутреннего устройства раковины фораминоферы.
Настоящие архитектурные творения, размером менее 1 мм, они оснащены отверстием, т.н. «устьем». Через него и многочисленные поры фораминофера вытягивает наружу тончайшие «руки» (псевдоподии, ложноножки), с помощью которых передвигается и захватывает пищу.
И еще два слова про раковины. Фораминиферы, у которых раковины в форме спирали, отличаются в зависимости от географии: у обитателей северного полушария они закручены по часовой стрелке, у обитателей южного — против.
Лорициферы — мастера минимализма. Это многоклеточные существа, размером с типичных одноклеточных. Около 10 тысяч клеток лорицифер образуют непропорциональную и сложную структуру.
Тело лорицифера содержит восхитительные миниатюры различных внутренних органов более крупных животных. Лорицифер обладает мозгом, пищеварительной и выделительной системами, специальными придатками, органами чувств, мускулатурой, локомоторными функциями, защитной внешней кутикулой. Если говорить о форме существа, то тело его похоже на вазу с цветами — это туловище и хобот. В центре колючей «короны» находится ротовой конус, который выдвигается из средней части туловища (которое «ваза»), словно телескоп.
Лорициферы — единственные многоклеточные животные, которые могут жить и размножаться исключительно в бескислотной среде. И еще одно уникальное качество: вместо митохондрий, которым необходим кислород для производства энергии, у лорицифер есть свои собственные органеллы, которые функционируют в анаэробных условиях.
Коловратки — тип многоклеточных животных, которых отличает особенный рот в виде ресничного отверстия для питания и движения. Он, собственно, и называется коловращательным аппаратом. Венчики ресничек словно «подметают» в рот коловратке пищу. Минуя ротовую полость, еда попадает в глотку, где ее встречает жевательный аппарат с зубами из полисахаридов. Существуют и хищные формы коловратки — у них зубы выдвигаются вперед. Вообще пищеварительная система коловратки вызывает восхищение: для существа, состоящего всего из примерно тысячи клеток, этот комплекс мышц, связок и зубчатых пластин, который гармонично работает для переваривания пищи, чрезвычайно сложен.
Некоторые коловратки способны впадать в криптобиоз, т. е. притворяться мертвыми: при продолжительных неблагоприятных условиях они обезвоживают ткани организма, сводя все жизненные процессы практически к нулю. Этот невероятно замедленный режим позволяет пережить опасные времена.
Кокколитофориды: гениальная архитектура в одной клетке. Нет, этот объект создан не из пластика или металла, это живое существо из карбоната кальция. Кокколитофориды — группа одноклеточных планктонных водорослей. Посмотрите на них — прекрасный двенадцатигранник, размером не более 5-и микрон. Их форма настолько идеальна, словно сделана на заводе.
Кокколитофориды покрываются известковыми пластинами, кокколитами, многие из которых невероятно прочные за счет плотного соединения кристаллов. Известковые образования на теле клетки отличаются большим разнообразием форм. Точное назначение этих пластин (и каждого из видов «облицовки») пока не выяснено. Возможно, известковые наросты помогают передвигаться в воде, являясь своего рода плавательным аппаратом. Пока ученые исследуют данный вопрос, мы можем любоваться совершенством каждой из этих затейливых одноклеточных фигур.
