Миксомицеты - "шагающие" грибы
Осклизлые комочки на корягах и пнях в лесу, именуемые слизевиками долгое время причислялись к грибам. Но при их основательном изучении оказалось, что это необычные существа, которые на разных стадиях развития похожи то на грибы, то на животных. Кто же они на самом деле?
Миксомицеты (Myxomycetes) или слизистые грибы - замечательные организмы, стоящие на рубеже между растительным и животным царствами; поэтому их называют, что и правильнее, Mycetozoa, т. е. грибы-животные. В молодом возрасте они больше похожи на низших животных (Protozoa), в зрелом походят на некоторые грибы. В стадии роста и питания (стадии вегетативной) они являются в виде голых (т. е. не покрытых оболочкой) протоплазматических масс, так называемых плазмодиев, чем отличаются от всех растений.
Плазмодии никогда не содержат хлорофилла и живут сопрофитно, питаясь разлагающимися растительными веществами; лишь редко плазмодии ведут паразитный образ жизни. Живут плазмодии преимущественно внутри или на поверхности гниющего дерева, например на старых пнях, также среди старых опавших листьев, во мху и т. п. Здесь они медленно ползают, непрестанно меняя свою форму, то выпуская, то подтягивая отроги, которые могут также сливаться и образовывать сетки, ползающие по субстрату и обволакивающие на пути веточки, листики и т. п.
Под микроскопом внутри плазмодия заметно струйчатое переливание протоплазмы. Вообще плазмодии Миксомицеты. являются драгоценнейшим объектом для изучения протоплазмы. Различные внешние влияния действуют на движения плазмодия направляющим образом, причем один и тот же деятель может влиять совершенно различно на плазмодии в различные периоды их жизни. Так, молодой плазмодий удаляется от света и стремится к более влажным местам субстрата, а зрелый плазмодий, приготовляющийся к образованию плода, движется в обратном направлении, т. е. стремится к свету и воздуху, к более сухим местам, на поверхность субстрата. Кроме того, плазмодии передвигаются к более теплым местам и навстречу питательным веществам и убегают от вредно действующих. Выбравшись на поверхность дерева или другого субстрата, плазмодии превращаются в плоды, в которых находятся споры, служащие для размножения Миксомицеты.
Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. - С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890-1907.
«Ползающий Стемонитис» на Яндекс.Фотках
Долгое время слизевикам, или миксомицетам, как явствует из их научного названия (от греческого myxa - «слизь» и mykes - «гриб»), отводилось место в царстве грибов. Пока в середине XIX века немецкий ботаник Антон де Бари, первым уделивший им серьезное внимание, не убедился, что имеет дело с совершенно необычными созданиями, которые не вписываются в установленную иерархию органического мира. Напомним, что в свое время грибы выделили в отдельное царство наравне с животными и растениями, поскольку они в отличие от растений лишены хлорофилла и неспособны сами производить питательные вещества. С другой стороны, несмотря на некоторые биохимические особенности, грибы, конечно же, не животные, поскольку насыщаются, всасывая питательные вещества всей поверхностью клеток, способны к неограниченному росту и лишены подвижности. Таким образом, грибы - это целый мир разнообразных, таинственных и все еще мало изученных организмов. Но почему же миксомицетам не нашлось места среди них?
Чтобы ответить на этот вопрос, приглядимся вслед за Антоном де Бари к жизненному циклу слизевика ликогалы (Lycogala epidendrum). Его спороношения часто встречаются на отмершей древесине - это маленькие, до 1,5 см в диаметре, мягкие шарики. Изначально они окрашены в кремовый или кораллово-розовый цвет и заполнены жидким содержимым, но при созревании буреют, подсыхают, и стоит прикоснуться к такому шарику, как из отверстия на его верхушке вылетает темное облачко спор. Ну чем не старый гриб-дождевик, который мы в детстве называли «дедушкиным табаком»! Причем разбрасыванию спор и у ликогалы, и у дождевиков способствует сходная структура - так называемый капиллиций. Он представляет собой переплетение упругих нитей, покрытых утолщениями в виде бугорков, шипиков, поясков, которые при изменении влажности распрямляются, разрыхляя массу спор и выбрасывая их наружу. На этом, собственно говоря, сходство с дождевиками и заканчивается. Стоит споре слизевика попасть в подходящие условия температуры и влажности, как ее плотная оболочка разрывается, и из нее появляется от одной до четырех подвижных клеток, настолько похожих на амеб, что их так и назвали - миксамебы.
Впрочем, это не единственно возможный вариант развития событий. Если спора оказывается в воде, то на свет появляются снабженные двумя подвижными жгутиками юркие веретенообразные клетки, значительно лучше приспособленные к движению в водной среде, - зооспоры. Внутри каждой миксамебы или зооспоры есть ядро, содержащее половинный (гаплоидный) набор хромосом. Клетки активно движутся, питаются бактериями и размножаются бесполым путем, попросту делясь надвое. При изменении влажности миксамебы и зооспоры легко превращаются друг в друга, а если настают тяжелые времена, покрываются плотной оболочкой, впадая в состояние покоя. Получается, что на этой стадии жизни слизевики подобны одноклеточным животным, что и позволило выделить их в особую группу Mycetozoa, то есть «грибоживотные».
Дальше - еще интереснее. Достигнув большой плотности населения или исчерпав запасы пищи, миксамебы или зооспоры сливаются попарно, и каждая пара образует клетку с ядром, содержащим удвоенный (диплоидный) набор хромосом. Эта клетка стремительно растет, при благоприятных условиях увеличиваясь в размерах за сутки в несколько раз, а внутри нее происходит деление ядер, так что со временем число их достигает нескольких тысяч. Так образуется гигантская многоядерная клетка - плазмодий. У ликогалы плазмодий редко превышает несколько сантиметров в диаметре, а среди слизевиков фулиго (Fuligo) встречаются роскошные экземпляры размером с футбольный мяч.
Для быстрого роста необходимо много пищи, и плазмодий получает ее, не только всасывая растворенные питательные вещества поверхностью клетки, как это пристало грибам, но и захватывая и переваривая твердые органические остатки, а также бактерии, споры и частицы мицелия грибов и даже мелкую одноклеточную живность вроде амеб и жгутиковых.
Комок протоплазмы - плазмодий способен и к активному амебоидному движению. Скорость, развиваемая слизевиками, невелика: всего 0,1-0,4 мм в минуту. Такое движение трудно уловить взглядом, но повторные фотографии одного и того же слизевика, сделанные с интервалом в несколько часов, показывают, что он не только изменяет свою форму, но и перемещается с места на место, причем весьма целенаправленно. Плазмодий реагирует на изменение освещенности, предпочитая на этой стадии жизни затененные места. Он также движется к скоплению пищи и навстречу едва ощутимому току воды. По пути к цели плазмодий способен даже решать некоторые задачки: преодолевать небольшие препятствия или просачиваться сквозь отверстие размером с игольное ушко, а в условиях эксперимента - находить верный путь в лабиринте.
Однако при всем своем проворстве и смекалке плазмодию далеко не всегда удается избежать столкновения с «обстоятельствами непреодолимой силы»: засухой, похолоданием или голодом. И тогда все жизненные процессы внутри него замирают, он усыхает и затвердевает, превращаясь в так называемый склероций. В таком состоянии слизевик может находиться более десятка лет, чтобы вернуться к жизни при улучшении условий.
Подросший и накопивший достаточное количество питательных веществ слизевик вступает в кульминационную стадию развития - спороношение. Подчиняясь внутреннему сигналу, плазмодий покидает свое темное и влажное убежище и выползает на свет - на какое-нибудь открытое место, где легкий ветерок подхватит и разнесет споры, а сухость воздуха предохранит его от поражения гифами грибов - главными врагами слизевиков. Здесь часть клеточной массы преобразуется в плодовые тела, а ядра претерпевают редукционное деление, формируются гаплоидные споры, и весь жизненный цикл повторяетсяКомок протоплазмы - плазмодий способен и к активному амебоидному движению. Скорость, развиваемая слизевиками, невелика: всего 0,1-0,4 мм в минуту. Такое движение трудно уловить взглядом, но повторные фотографии одного и того же слизевика, сделанные с интервалом в несколько часов, показывают, что он не только изменяет свою форму, но и перемещается с места на место, причем весьма целенаправленно. Плазмодий реагирует на изменение освещенности, предпочитая на этой стадии жизни затененные места. Он также движется к скоплению пищи и навстречу едва ощутимому току воды. По пути к цели плазмодий способен даже решать некоторые задачки: преодолевать небольшие препятствия или просачиваться сквозь отверстие размером с игольное ушко, а в условиях эксперимента - находить верный путь в лабиринте.
«Метаморфозы» на Яндекс.Фотках
«Превращение Стемонитиса» на Яндекс.Фотках
Происхождение миксомицетов до сих пор таит много загадок, ведь их ископаемых остатков почти не сохранилось. Специалисты полагают, что слизевики вроде описанной выше ликогалы произошли от простейших жгутиковых, которые, чтобы приспособиться к наземному образу жизни, развили стадии плазмодия и спороношений. Совсем другое дело - клеточные слизевики (акразиевые), возможно, они даже не состоят с «плазмодиевыми» в родстве, а ведут свое происхождение от свободно живущих амеб.
Плазмодии слизевиков, чьи размеры позволяют изучать тончайшие процессы, проистекающие в цитоплазме клетки, даже при небольшом увеличении - настоящая находка для цитологов, а сотни синхронно делящихся ядер обеспечивают массовый материал для исследований генетиков.
Совершенно неожиданное применение слизевикам нашли недавно британские и японские ученые. Они поручили физаруму многоголовому управлять роботом. Задача стояла серьезная - сконструировать автомат, реагирующий на изменение окружающей среды, подобно живому организму. Камеры следили за движениями плазмодия, выращенного в виде шестилучевой звезды, и давали команды шестиногому роботу поступать так же. Получилось.
И уж совсем далекую от практики, но не менее важную роль играет клеточный слизевик диктиостелиум (Dictyostelium discoideum). Маленькое чудо раз за разом происходит перед глазами исследователей: непреодолимое стремление равноценных и вполне самодостаточных клеток к объединению, последующее самоубийство некоторых клеток, чтобы другие могли породить новое поколение. Все это моделирует события, происходившие на Земле миллиарды лет назад. И вероятно, именно слизевики помогут разрешить одну из самых интригующих загадок науки - происхождение многоклеточных организмов.
Источник: Вокруг света
У простейших организмов обнаружена память и способность учиться
Японские ученые доказали, что простейшие организмы обладают памятью и способны учиться, сообщает журнал Nature со ссылкой на статью в Physical Review Letters. Подобные умения, для которых, как обычно считается, необходимо наличие мозга или хотя бы неврональной активности, продемонстрировал одноклеточный слизевик Physarum polycephalum.
Physarum polycephalum сочетает в себе свойства одноклеточных и многоклеточных организмов: состоит из одной (очень большой) клетки, но имеет много ядер. Из внешних раздражителей реагирует в основном на пищу (движется к ней) и свет (движется от него). При комнатной температуре слизевик движется с постоянной скоростью около одного сантиметра в час. Скорость, однако, зависит также от влажности воздуха. В неблагоприятных условиях - более сухом воздухе - слизевик замедляет движение.
Японская группа использовала в своем исследовании именно этот раздражитель. Слизевика подвергали трем коротким воздействиям сухого воздуха с интервалом в час. Еще через час слизевик замедлял движение еще до воздействия, ожидая его. То же предвосхищающее замедление наблюдалось и при любом другом постоянном интервале между воздействиями. Если в какой-то раз воздействие не повторялось, слизевик начинал забывать его. Иногда он замедлялся после одного пропущенного воздействия, иногда даже после двух, затем прекращал. Тем не менее, достаточно было один раз повторить воздействие (даже после шестичасового пропуска), чтобы слизевик снова начал замедляться через каждый час. Как и многие другие живые существа, слизевики имеют встроенные "часы": биохимические осцилляторы, которые замеряют время для организма и, как показывает исследование японской группы, видимо, способны с большой точностью "запоминать" навязываемый окружающей средой ритм.
Более ранние исследования уже показали, что слизевики могут решать простые задачи, в частности, находить наиболее короткий путь между двумя точками лабиринта. В прошлом году другая группа ученых создала робота, управляемого Physarum polycephalum.
Источник: Lenta.ru
Фотографии в альбоме «Миксомицеты» Stvov на Яндекс.Фотках
Читайте также: О чём думают грибы?