"А где у них туфельки?", - спросил меня младший сын, когда в первый раз увидел через окуляр микроскопа жизнь этих крошек. Он был наслышан про инфузорию-туфельку, но искренне полагал, что это часть их образа. Сейчас-то он, конечно, знает, что это просто описание их формы (хотя какая там туфелька, так - старый башмак), но выражение "инфузория в туфельках" стало не только семейным, но прижилось и в биологическом кружке. К слову, только недавно узнал, что это выражение уже давненько прозвучало в мультсериале про семью Барбоскиных. У нас оно всё-таки появилось независимо от мультсериала.
На самом деле туфелькообразной инфузорией инфузории вовсе не ограничиваются. Тип Инфузорий из систематической группы Альвеолят (супергруппа SAR) насчитывает более 7 тысяч открытых видов (подозреваются ещё десятки тысяч видов пока не открытых). Даже в микропрепарате, изготовленном из сенного настоя на школьном биологическом кружке, можно при 160-кратном увеличении обнаружить десятки разновидностей инфузорий, стремительными росчерками пересекающими доступное им пространство, или собирающимися большими группами у источника пищи (можно, к слову, посмотреть здесь).
Инфузории очень разнообразны по внешнему виду. У них встречаются как свободноживущие ресничные формы, так и прикреплённые и паразитические (эти ресничек или лишены, или практически лишены). Но героиней данной статьи станет именно инфузория-туфелька - типовой вид всех Инфузорий и вершина развития одноклеточного мира. Среди всех одноклеточных существ нет более сложно устроенных и демонстрирующих настолько сложное поведение. Туфелька - довольно большой одноклеточный организм. Её размеры варьируются от 0,1 до 0,5 мм, что достаточно для поверхностного изучения её тушки не только с помощью светового школьного микроскопа, но даже лупы. Световой же микроскоп позволяет при увеличении в 400-640 раз изучить и внутреннее строение "животинки". Её только для этого обездвижить надо, что достаточно проблемно с живым организмом.
К слову, туфелька - это гигант на фоне большинства одноклеточных, но уступает своими размерами ряду других представителей типа. Некоторые Инфузории вырастают до 2,5-4 мм и легко различимы даже невооружённым взглядом. Туфельки - весьма быстрые организмы (не зря ведь их надо обездвиживать для подробного изучения). Расстояние, превышающее длину их тельца в 10 раз они могут преодолевать за время менее, чем секунда. Такую скорость передвижения (человек на месте этой инфузории пробегал бы стометровку менее чем за 6 секунд) обеспечивает слитное биение 10-15 тысяч ресничек (своего рода мини-жгутиков), окружающих практически всё тело туфельки. Плавает туфелька (а это обитатель пресных водоёмов со стоячей водой) своим тупым концом вперёд.
Инфузория-туфелька обладает достаточно жёстким внешним каркасом, который позволяет ей сохранять постоянную форму клетки, но это не клеточная стенка из полисахаридов (как у растений или грибов) и не минерализированные раковинки (как у некоторых родичей Инфузорий). Под плазматической мембраной у туфельки находится своего рода вспененный слой внешней цитоплазмы. Он состоит из пустотелых пузырьков-пелликул, напоминающих внешне альвеолы лёгких млекопитающих (отсюда название группы, к которой относятся Инфузории - Альвеоляты), которые укреплены микротрубочками и прочими образованиями цитоскелета. Получается достаточно жёсткий, но в то же время и гибкий внешний каркас. Он по идее должен был сильно ограничить возможности фагоцитозного питания (поглощение относительно твёрдых частичек пищи), но Инфузории в общем и туфелька в частности из этого тупика изящно вывернулись.
На их тушке имеет место быть так называемый клеточный рот или цитостом. Это своего рода ослабленный участок тела Инфузории, на котором нет ресничек и альвеол. Продолжается клеточный рот клеточной глоткой, которая ведёт пищу вглубь цитоплазмы клетки, приводя её к пищеварительным вакуолям (фагосомам), наполненным ферментами, которые так и жаждут разложить питательные вещества на их мономеры. Так что туфельки имеют такой прообраз пищеварительной системы, что куда там различным многоклеточным, вроде губок или медуз! Основа питания туфелек - это бактерии, одноклеточные водоросли, другие одноклеточные эукариоты, которые по габаритам вписываются в цитостом. Интересно, но многие Инфузории (и туфелька в том числе) могут питаться не только гетеротрофно. От души накушавшись одноклеточными водорослями, они сохраняют про запас их хлоропласты (клептопластидия это называется), от которых получают готовые органические вещества, находясь на свету. Правда, в настоящие симбионты (а то и будущие органоиды) они их превращать не собираются. В "тёмные" (в плане солнечного света) времена этот симбиотический запас банально отправляется в пищеварительные вакуоли.
Кроме весьма сложной для одноклеточных пищеварительной системы, Инфузории (и туфелька тоже) имеют прообраз и системы выделительной. Вредные продукты обмена веществ у туфелек собираются в одной из двух сократительных вакуолей. В первую очередь, конечно, в них излишняя вода накапливается (чтобы снизить внутриклеточное давление), заодно прихватывая из цитоплазмы разные нехорошие соединения. Накопившись в резервуарах, лишняя вода (с растворённой в ней всякой гадостью) выбрасывается наружу в результате сокращения вакуоли. Две вакуоли сокращаются в противофазе (одна сокращается, вторая расслабляется). Цикл сокращения-расслабления занимает примерно 25-30 секунд. За один час сократительные вакуоли туфельки выбрасывают из клетки объём воды, равный её объёму.
Интересен у туфелек и процесс размножения. Особенно интересным он выглядит при наличии в одной-единственной клетке организма двух различных ядер. Большое ядро (макронуклеус) отвечает за процессы жизнедеятельности и за бесполое размножение. Без этого органоида жизнь инфузории прекратится (весь процесс биосинтеза идёт через него). Микронуклеус же отвечает за обеспечение генетического разнообразия потомков. У инфузорий нет полового размножения в общепринятом смысле этого слова (половые клетки-гаметы с одинарным/половинным набором хромосом не образуются). Но зато есть половой процесс, который обзывается конъюгацией. Две инфузории сближаются, сливаются в "поцелуе" в районе клеточного рта и начинают обмениваться генетическим материалом. Ранее считалось, что они просто обмениваются микронуклеусами. Сейчас же установлено, что этот процесс намного более сложный. Микронуклеус делится путём мейоза, три из четырёх "новых" микроядер погибают, оставшееся делится опять и уже эти ядра будут служить для обмена. К слову, без микронуклеуса инфузория вполне себе выживет, хотя и будет неспособна к половому процессу.
Интересно, но туфелька (как и большинство других Инфузорий) обладает подобием нервной системы. Только эта нервная система действует не на основе взаимодействия клеток-нейронов (куда уж в одноклеточной организм впихнуть отдельные весьма большие нейроны), а по типу гуморальной регуляции многоклеточных. И "химия" Инфузорий весьма совершенна. Они практически мгновенно реагируют на малейшие изменения внешней среды. Удивительно, но они реагируют и на освещённость, хотя даже подобия фоторецепторов у них не обнаружено. Вполне возможно, что инфузории пользуются фоторецепторами взятых "в плен" водорослей.
