Так ли просты простейшие животные?

Так ли просты простейшие животные?

«Амёбы представляют собой простые кусочки протоплазмы с ядром», — говорил нам учитель, рисуя мелом на доске бесформенные фигурки.

«Передвигаются амёбы при помощи псевдоподий, или ложноножек (при этом учитель подрисовывал к фигуркам рогульки), которыми они захватывают свою пищу — бактерий» (при этом ложноножки охватывали маленький комочек, долженствующий изображать собой бактерию). «Размножаются амёбы делением надвое», — монотонным голосом продолжал учитель, разделяя фигурку на две половинки. «Встречаются эти организмы в пресных водах; в протоплазме находится сократительная вакуоль» и т. д.

Всё, что рассказывал учитель об амёбах, казалось сухим и таким неинтересным, что мы, ученики, потихоньку зевали да посматривали в окна на более интересных и занимательных воробьёв, голубей и кошек.

Ни амёб, ни инфузорий нам не показывали, так как микроскопа в гимназии не было, поэтому рассказы учителя казались мало правдоподобными, а порой даже и не верилось, что на свете существуют эти самые амёбы, ядра, ложноножки и инфузории.

И только в Московском университете, когда каждый из нас, студентов, специализировавшихся по простейшим, получил для занятий новый блестящий микроскоп, перед нами открылся реальный и притом необыкновенно интересный и разнообразный мир мельчайших существ, не менее увлекательный и занимательный, чем мир «настоящих», видимых невооружённым глазом животных — львов и медведей, крокодилов и черепах, рыб и медуз.

Простейшие широко распространены по всему земному шару. Инфузории-туфельки встречаются не только во всех европейских странах; профессор В. Т. Шевяков, совершивший в конце XIX века кругосветное путешествие, находил этих инфузорий во всех обследованных им пресноводных водоёмах Азии, Африки, Америки и Австралии.

Космополитизм простейших подтверждают следующие факты. Профессор А. Л. Бродский в 1920 году в Средней Азии описал новый вид инфузории — туранию, а всего несколько месяцев спустя эта же инфузория была обнаружена в Праге. Другая инфузория — тектофрис — была впервые найдена во Франции; вскоре она была обнаружена и в США, а позднее в Южной Африке и Австралии и, наконец, её же в 1925 году нашла Т. А. Мудрецова в окрестностях Москвы.

Широкое распространение инфузорий объясняется их неприхотливостью, необычайной быстротой размножения (в среднем одно деление в сутки) и лёгкостью расселения их цист при помощи ветра, водоплавающих птиц, водных насекомых; случайным заносом их млекопитающими и человеком.

Даже при первоначальном знакомстве с миром простейших поражаешься удивительному разнообразию форм этих микроскопических существ и интенсивности их жизни.

Просматривая под микроскопом капельки воды из какого-нибудь невзрачного прудика с опавшей листвой (излюбленное место обитания простейших), мы можем шаг за шагом наблюдать отдельные моменты жизни этих микроскопических животных и изучать их повадки.

Из всех простейших, к которым относятся жгутиконосцы, корненожки, споровики и инфузории, наиболее известна туфелька — такая же обычная среди инфузорий, как, скажем, среди птиц обычен воробей.

Находящиеся в капле воды туфельки то оживлённо снуют и обгоняют друг друга, то толпятся у кучки еле видимых копошащихся бактерий — основной их пищи.

Животный мир в капле прудовой или болотной воды при малом и среднем увеличениях микроскопа:

А — инфузории: туфельки и спиростомумы; Б — хищные инфузории: бурсария и дилептус, нападающие на туфелек, слева голые и раковинные амёбы; В — инфузории стилонихия, локсодесы, колониальные сувойки; корненожка-солнечник, диффлюгия.

Время от времени в поле зрения появляются другие инфузории. Медленно выплывают длинные спиростомумы, которые при столкновении с песчинкой, комочком или другой инфузорией резко сокращаются всем телом, затем снова вытягиваются.

Похожие на миниатюрных жучков стилонихии, перебирая как лапками щетинками-ресничками, суетливо ползают по частицам почвы. Не торопясь скользят по дну нежные, с крючковидным передним концом локсодесы.

Крупный, в один миллиметр длиной, красивый сине-голубой трубач является сидячей инфузорией. Нижним своим концом он прикрепляется к стеклу или какой-нибудь веточке; на верхнем же конце вытянутого в форме трубы тела находятся длинные реснички, биением которых создаётся постоянный ток воды, загоняющий в рот инфузории бактерий. Потревоженный трубач тотчас съёживается в овальный комочек, а по исчезновении опасности снова вытягивается в великолепную трубу. Съёжившийся трубач может прекрасно плавать, отыскивая себе новое место для стоянки. Поражает своей пёстрой окраской (смесь золотисто-жёлтого, зелёного и фиолетового) инфузория нассула, обитающая в комках тонких нитей зелёных водорослей (см. цв. таблицу).

Незабываемое впечатление оставляют сувойки, многочисленная колония которых напоминает густой миниатюрный кустик с прикреплёнными на концах стеблей тельцами инфузорий, похожих на цветки ландыша. Хотя вся колония в целом находится на одном месте, но отдельные её члены постоянно в движении: то отскакивают назад (при скручивании стебелька), то снова медленно выдвигаются вперед (при раскручивании стебелька). Заденет ли колонию проплывающая мимо дафния, червячок или просто дрогнет стекло на столике микроскопа, всякий раз повторяется эта «игра», напоминающая движение китайских мячиков на резинке.

В одну из капель попалась «огромная» (в 0,5 миллиметра длиной) инфузория бурсария с широким, напоминающим вершу ртом. То резкими размашистыми бросками гоняется она вплавь за своей добычей — туфельками, то, остановившись неподвижно на дне, загоняет их в рот биением длинных ротовых ресниц. Бурсария — разборчивый хищник, предпочитающий именно туфелек. Других, неугодных ей инфузорий она выталкивает обратно, но и туфельки достаются ей не без труда. Попав в пасть хищника, туфелька старается изо всех сил вырваться, что ей нередко и удаётся, но если бурсария протолкнула туфельку с током воды внутрь глотки (у инфузории есть «рот» и «глотка», даже «пищевод»); то дело кончено: добыча мгновенно под давлением протоплазмы сжимается, умерщвляется и, окружённая пузырьком с пищеварительными соками, переваривается.

Другая хищная инфузория, климакостомум, нападает даже на превосходящих её по длине тонких спиростомумов. Интересно наблюдать в микроскоп за борьбой, возникающей между двумя инфузориями, силы которых почти равны. Схваченный спиростомум, то сокращаясь, то вытягиваясь, волочит за собой хищника, который в свою очередь цепко удерживает ртом добычу, стараясь протолкнуть её дальше в глотку (см. цв. таблицу). Нередко сильным экземплярам спиростомумов удаётся вырваться из пасти хищника, даже если они заглочены наполовину. Бывает, что на одну и ту же инфузорию с противоположных концов набрасываются два хищника, оспаривая добычу друг у друга. В случае победы хищник заглатывает добычу целиком, причём длинный и узкий спиростомум скручивается в теле хищника тесным клубком. Следя за отдельными экземплярами климакостомумов, удаётся установить, что в теле этого своеобразного «удава» микроскопического мира добыча переваривается в течение 15–20 часов.

Обычные простейшие пресных вод (при малом и среднем увеличении микроскопа):

1 — колониальная сувойка; 2 — парамеция сумковидная; 3 — трубач голубой; 4 — локсодес; 5 — корненожка-арцелла; 6 — амёба-протей; 7 — одиночные сувойки; 8 — климакостома, 8 а — климакостома заглатывает спиростомума; 9 — офриоглена жёлтая; 10 — нассула золотистая; 11 — стилонихия.

Совсем иначе охотится другая хищная инфузория — дилептус. У неё орудием нападения является длинный хобот, снабжённый мельчайшими стрекательными тельцами — трихоцистами. Медленно плавая в капле воды и размахивая во все стороны хоботом, дилептус наносит им удары своим жертвам — туфелькам и другим инфузориям. Парализованная выпущенными трихоцистами и умерщвлённая, добыча втягивается затем в широко раскрывающийся рот.

А вот появилась и «гиена» микроскопического мира — инфузория офриоглена, специализирующаяся на поедании трупов мелких рачков дафний. Эта проворная инфузория, отыскав труп дафнии, тотчас же внедряется в него и начинает выедать его внутренности. Наевшись, инфузория обычно округляется и под прикрытием тонкой оболочки, выделенной наружным слоем протоплазмы, приступает к размножению.

В противоположность указанным инфузориям, охотящимся за животной пищей, многие инфузории растительноядны. Туфелька, стилонихия, красивый сине-голубой трубач и другие поглощают наимельчайшие организмы — бактерий, другие же, как например крупные нассула и фронтония, заглатывают длинные и тонкие нити водоросли спирогиры, иногда в несколько раз превосходящей по длине тело инфузории. В таких случаях нить водоросли внутри инфузории скручивается в клубок, который постепенно переваривается.

Когда в рассматриваемых каплях воды инфузорий оказывается мало или их совсем нет, легче заметить «простые комочки протоплазмы» — амёб, которых, вообще говоря, неопытным глазом, благодаря их прозрачности и малоподвижности, заметить среди песчинок, соринок и других частиц значительно труднее, чем подвижных и тёмно окрашенных инфузорий.

Амёбы очень разнообразны как по форме тела, так и по размерам, начиная от еле заметных даже под микроскопом мелких лучистых амёбок с длинными, тонкими ложноножками и кончая такими «гигантами», как амёба протей, размером до 0,5 миллиметра.

Однако разнообразие форм тела этих так называемых «голых» амёб невелико по сравнению с амёбами, тело которых заключено в раковинки. В пресных водоёмах очень обыкновенны арцеллы с их округлыми раковинками и различные виды диффлюгий с грушевидными раковинками, составленными из мельчайших песчинок, комочков, крохотных кусочков растений. Однако значительно превосходят их по сложности строения раковинки морских корненожек фораминифер. Они имеют форму то удлинённых цилиндриков, то шаровидных бус, то спирально завитых улиток. Но и фораминиферы в свою очередь уступают морским радиоляриям, крошечные скелеты которых превосходят всё, что только может представить себе самая взыскательная фантазия художника и скульптора. Некоторое представление об изумительном разнообразии скелета радиолярий может дать знакомое нам с детства разнообразие форм снежинок, так удивляющее нас в морозный зимний день. Не правда ли, странным представляется нам термин «простейшие» в применении к этим причудливым существам микроскопического мира?

Раковинки фораминифер.

Снежинки — (1–3) и радиолярии (4–11) под микроскопом.

И всё же радиолярии с научной точки зрения имеют сравнительно простое строение, так как «чудеса их архитектуры» сосредоточены только в скелете. Что же касается внутренней организации, то здесь первое место принадлежит инфузориям — наиболее высоко организованным и сложно устроенным простейшим.

Современная микроскопическая техника: микроскопы с увеличением в 2 тысячи раз; микротомы, микроманипуляторы и микрометры, позволяющие разрезать, оперировать и измерять инфузорий; методы окрашивания, выявляющие структуры, не видимые в обычных условиях; микрофотография и микрокинематография раскрывают тончайшие детали в строении не различимых простым глазом организмов. В последнее время на помощь обычному световому микроскопу пришло такое мощное орудие исследования как электронный микроскоп, дающий увеличение в 20 тысяч и более раз.

В настоящее время прекрасно изучено строение органов движения инфузорий — ресничек, в количестве нескольких тысяч покрывающих тело животного. Выяснена структура крошечных стрекательных телец — трихоцист, выбрасывающих при раздражении острые, длинные нити и создающих защитную зону вокруг растительноядных инфузорий; у хищных они служат орудием нападения. Теперь можно проследить подробности процесса захватывания, поглощения и переваривания пищи, который в своей основе протекает так же, как у высших животных.

Инфузория-туфелька при разных увеличениях микроскопа:

А — в пробирке при рассмотрении невооружённым глазом; Б — под лупой (увеличение ? 10); В — при малом увеличении микроскопа (? 80); Г — при большом увеличении микроскопа (? 750); Д — часть окрашенного среза при сильном увеличении; в центре видно ядро, снаружи — реснички; под ними в протоплазме — ряд тёмно окрашенных трихоцист; справа — две отдельные трихоцисты, одна из них нормальная, другая — с выброшенной стрекательной нитью; Е — инфузория, окружённая пучком «выстреленных» трихоцист (среднее увеличение); Ж — концевой участок трихоцисты под электронным микроскопом; З — ресничка в поле зрения электронного микроскопа.

У большинства инфузорий обнаружены скелетные нити, обусловливающие сохранение определённой формы тела. При помощи тончайших мускульных волоконец — мионем — инфузории изменяют форму тела: съёживаются, изгибаются и вытягиваются. Описаны нейрофаны — своего рода нервные нити, координирующие работу ресничек и других частей тела. Подробно исследована работа сократительных вакуолей — постоянно и ритмично сокращающихся и расширяющихся «насосов», удаляющих из организма излишки воды и вредные продукты обмена. Выяснено значение и роль большого и малого ядер в жизнедеятельности и размножении инфузорий.

Внешнее строение различных видов инфузорий очень разнообразно и порой весьма сложно. Особенно хорошо это видно на инфузориях, в миллионных количествах населяющих в качестве безвредных сожителей желудок быка, лошади, зебры, антилопы, овцы и других копытных животных. Прилагаемые рисунки некоторых из этих инфузорий, которыми много занимался ленинградский зоолог проф. В. А. Догель, показывают, что совсем непросто устроены эти простейшие организмы.

Инфузории офриосколециды, населяющие желудок копытных.

Интересно отметить, что красота и разнообразие форм простейших была использована как материал для декорации сцены «Сад Черномора» при первой постановке оперы М. И. Глинки «Руслан и Людмила» в 1842 году. Рисунки были заимствованы из красочного атласа инфузорий Эренберга, изданного в Германии в тридцатых годах прошлого столетия.

* * *

Заканчивая очерк о простейших, необходимо сказать, что наука о простейших — протозоология — имеет большое практическое значение, выявляя отрицательную и положительную роль этих крошечных животных.

Отрицательная роль простейших заключается прежде всего в том, что среди них имеются возбудители многих опасных заболеваний человека и животных. Достаточно указать на малярию и амёбную дизентерию, пендинскую язву и сонную болезнь человека, болезни крови (пироплазмоз) домашних и диких копытных, нозематоз пчёл, пебрину шелковичных червей и многие другие. Все эти опасные болезни в конечном итоге наносят значительно больше ущерба людям и животным, нежели ядовитые змеи, скорпионы, хищные звери, вместе взятые. Однако не менее велико и положительное значение простейших, заключающееся главным образом в том, что при свойственной им интенсивности размножения и многочисленности они служат источником питания для большинства водных животных: мальков рыб, рачков, червей, насекомых. В качестве примеров остановимся на значении простейших в распространении малярии и для питания рыб.

Возбудитель малярии — малярийный плазмодий — является простейшим животным. Переносчиком этого паразита от человека к человеку, а следовательно, распространителем инфекции, является малярийный комар-анофелес.

До второй половины XIX столетия, т. е. до того, как был найден возбудитель малярии, эта болезнь держала в своей власти не только полосу тропиков и субтропиков, но и отдельные районы Средней Европы, средней и южной России. Из-за малярии пустели целые области.

В настоящее время благодаря точному знанию цикла жизни как паразита, так и переносчика, благодаря выработанным на научной основе лечебным и профилактическим, т. е. предупредительным, мерам губительное влияние малярии значительно уменьшено, а часто и совсем устранено.

В СССР основные очаги малярии в Средней Азии и на Кавказе либо уже ликвидированы, либо ликвидируются. Помимо лечения маляриков и борьбы с комарами проводятся и более радикальные мероприятия как по осушению болот, так и по созданию такой системы обработки рисовых полей, которая исключала бы возможность размножения малярийных комаров. Основной центр руководства борьбой с малярией — Институт малярии и медицинской паразитологии Министерства здравоохранения — проводит большую работу по ликвидации малярийных очагов в нашей стране. Особенно ощутимы результаты этой работы в отдельных, прежде малярийных районах Узбекистана и Кавказа.

Относительно питания рыб твёрдо установлено, что мальки сразу по выходе из икринок и на самых ранних стадиях своего развития питаются почти исключительно простейшими животными и растениями — так называемым протопланктоном. По мере роста мальки переходят на питание рачками, червями, личинками насекомых и т. д., которые в свою очередь живут за счет того же протопланктона. Таким образом, последний создаёт огромные и крайне необходимые ресурсы для питания рыб. Изучение этих «пищевых цепей» позволило советским учёным предложить очень простой и удобный способ выкармливания мальков в рыбоводных хозяйствах. По краю пруда в воду опускаются ветви берёзы и кустарников, а также пучки сена. Это создаёт благоприятные условия для размножения бактерий — основной пищи простейших. Непосредственно к этой бактериальной зоне примыкает зона инфузорий, питающихся бактериями и при благоприятных условиях интенсивно размножающихся; ещё дальше — зона рачков дафний и циклопов, которые питаются инфузориями. С берега можно наблюдать, как из центра пруда к этим зонам устремляются мальки, находящие себе здесь обильную пищу. Не менее эффективно массовое разведение простейших, а также дафний и циклопов, в специально вырытых вдоль пруда ямах, куда добавляют конский навоз и сенную труху. Замечено, что указанные несложные мероприятия по обогащению прудов протопланктоном повышают выход рыбной продукции в рыбоводных хозяйствах в три — пять раз.