Сотворенная природа глазами биологов - Татьяна Жданова

Если таксис положительный, то приемник сигнала (в данном случае микроорганизм) обязательно должен найти передатчик. И куда бы тот ни отклонялся в определенных пределах, все равно будет найден стремящимся к нему животным. Иными словами, когда происходит перемещение передатчика сигнала, то, как и в случае с самонаводящейся ракетой, происходит корректировка траектории микроскопического организма, который до сих пор многие считают примитивным.

Такое поведение одноклеточных существ помогает ученым представить, как, используя хемотаксис, передвигаются в человеческом организме различные клетки, относящиеся к имунной системе (макрофаги, лимфоциты и др.) – Они призваны защищать организм от «непрошеных гостей». Поэтому клетки-спасатели должны на расстоянии узнавать о появлении болезнетворных агентов и целенаправленно двигаться в их сторону.

Высокая чувствительность и «эффект домино». Среди микроорганизмов можно найти немало рекордсменов, способных ощущать отдельные молекулы и улавливать наиболее слабые из известных нам, а возможно и неизвестных полей.

Так, бактерии дана способность ощутить разницу между одной и двумя частицами среди 10 тысяч таких же частиц. Представьте для сравнения, что перед вами две стеклянные банки, заполненные монетками, и вам нужно «почувствовать», в какой из них ровно 10 000 монет, а в какой их 9999!

Загадочную способность бактерии откликаться на одну-единственную молекулу ученые пытаются объяснить, прибегая к различным теориям, в том числе к «эффекту домино».

Рецепторы на поверхности клетки соединены в гигантский кластер (сложно организованную группу). И стоит только одной из молекул вещества вступить во взаимодействие с определенным рецептором, как срабатывает пресловутый эффект домино. Тогда весь кластер перестраивается согласно «указаниям» заложенной Творцом в одноклеточный организм генетической программы. Причем это происходит не произвольно, а строго определенным образом.

В результате изменяется состояние всей поверхности бактериальной клетки. И соответственно меняются некоторые организменные процессы, а также поведение этого живого существа.

Перевод химического языка на световой. Чувствительность к внешнему воздействию обнаруживают и другие микроорганизмы. Например, ночью на море можно увидеть слабый мерцающий свет. Это светятся одноклеточные ночесветки. Если ударить чем-либо по воде, то свечение в этом месте станет значительно интенсивнее, и вода вспыхнет голубоватым светом. Это ночесветки «зажгут» свои клетки-фонарики в ответ на механическое раздражение.

Таким же свечением они ответят даже на самое незначительное повышение ионов натрия или сахара в воде, то есть на химическое раздражение. Ведь их хеморецепторы являются приемным устройством в системе анализа химических соединений. А они редко ошибаются.

Опыты говорят не только об очень тонком механизме хеморецепции, но еще и о передаче информации другим одноклеточным существам. Вспышка ночесветок при введении в воду химических веществ – это перевод информации химического языка полученного сигнала, посланного веществом, на электромагнитный – световой. И тогда загоревшийся фонарик ночесветки становится сигналом своим соплеменникам. Он даст им предупреждение о возможной опасности, связанной с изменением состава химических соединений в водной среде.

Восприятие различных видов энергии. Молекулярные «органы чувств» бактерии информируют ее о различных внешних событиях не только благодаря химическому взаимодействию с сигнальными веществами. Бактерия дифференцированно воспринимает в виде раздражения и многие виды энергии: световые волны, звуковые колебания, гравитацию, вибрации, угловые ускорения и т. п.

Больше того, бактерии могут предупреждать нас и о всплесках солнечной активности за неделю до их появления. Эти микроскопические животные, способные менять свою окраску, служат главной «деталью» сверхчувствительного прибора. На что они реагируют – на изменение электромагнитных полей или на сигнальные частицы, летящие от Солнца, – пока не выяснено.

А организм бактерий, проживающих в соленых водах, специально создает крохотные цепочки магнитных кристаллических частиц – магнетосом. Они содержат железо в виде магнетита и помогают бактерии ощущать магнитные поля, чтобы направлять ее движение с помощью геомагнитного поля Земли. Благодаря своему чувствительному компасу миниатюрные существа легко ориентируются и быстро мигрируют в нужном направлении.

Наследственная способность бактерий создавать для себя настоящий компас – факт сам по себе удивительный. Заслуживает внимания и то, что представители трех видов бактерий, которые обитают в водах, насыщенных серой, строят свои компасы не из окиси железа, а образуют кристаллическое вещество греигит, соединяя железо с находящейся вокруг в избытке серой. Причем бактерии создают свой собственный кристалл греигита по уникальной, пока не разгаданной людьми микротехнологии.

Механизмы построения каждой разновидности таких кристаллов идентичны в любом организме бактерий конкретного вида. И эти технологические процессы изготовления собственных «приборов» с такой же точностью воспроизводятся у потомков бактерий. А эти потомки и дальше понесут эстафету, врученную когда-то первой появившейся на свет бактерии этого вида.

Такая неукоснительно соблюдаемая преемственность поколений заложена Создателем в организм этих отнюдь не примитивных существ. Для Него нет ни больших, ни малых творений – для Него все едины и каждому дано все необходимое, в том числе и «окна» в мир, чтобы жить своей полноценной жизнью.

Аналог нервной системы бактерии. Вот еще один парадокс, связанный с организмом бактерии. Восприятие этим одноклеточным существом окружающего мира происходит под воздействием самых разных сигналов. Циркуляция таких информационных сигналов внутри бактериального организма представляет собой весьма сложную систему со многими связями.

Чтобы правильно реагировать на поступающие сигналы, клетка бактерии должна решить несколько задач:

• воспринять сигналы, часто несущие огромное количество информации;

• доставить их по назначению;

• обработать полученную информацию;

• адекватно отреагировать на получение сигналов;

• выключить системы реагирования после исчезновения сигналов. Постоянная переработка всей информации чрезвычайно важна для жизнедеятельности бактерии. Для решения множества задач у такого, казалось бы, просто устроенного организма, также как и у многоклеточного животного, существует аналог нервной системы.

Устройства для целенаправленных движений. Поскольку у бактерии «в одном лице» представлены и клетка и организм в целом, то, восприняв раздражение, они каждый по-своему автоматически реагируют на него. Клетка переходит в состояние возбуждения – к активной физиологической деятельности, выражающейся, например, в возникновении биоэлектрического потенциала, способного к распространению, а организм – к активному движению.

Одни бактерии способны к скользящему передвижению за счет специально существующей слизистой капсулы на поверхности клетки. Другим же даны особые органы движения – жгутики (от одного до пятидесяти). Они берут свое начало под цитоплаз-матической мембраной, закрепляясь там с помощью пары дисков. Вращая эти жгутики, бактерия может достаточно активно передвигаться, причем направление их вращения периодически меняется.

Осуществлять движения бактерии помогает очень тонкая и сложная наследственная система управления организмом. Она-то и направляет определенные сигналы к так называемым «ротационным моторам» жгутиков. Один такой сверхмалый «мотор» размером до 30 нанометров (в 1 миллиметре – 30 тысяч таких моторчиков) может достигать 100 оборотов в секунду! Вращается он как вперед, так и назад, позволяя бактерии осуществлять четко направленные движения. Для «микропроизводства» такого «ротационного двигателя» должны быть закодированы тысячи специфических внутриорганизационных структур, так что жгутики – это совершенно уникальное образование.

С помощью длинного подвижного жгутика, находящегося на одном из концов тела, плавают и жгутиконосцы. Его устройство позволяет малышам развивать поразительно большую для их размеров скорость. За секунду эти микроорганизмы покрывают расстояние в 30 миллиметров, что в 50–70 раз превышает длину их тела. Для сравнения: автомобиль длиной около 5 метров при скорости 90 километров в час, то есть 25 метров в секунду, проходит расстояние всего лишь в 5 раз превышающее собственную длину.

Если бы жгутиконосцы были размером с этот автомобиль, то они за час пробегали бы дистанцию в 1000 километров, то есть со скоростью самолета.