Татьяна Жданова - Сотворенная природа глазами биологов

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.

А у инфузорий нет жгутика, зато все тело как шерсткой покрыто 10–15 тысячами ресничек, работающих подобно веслам. Движения ресничек великолепно координируются. Их взмахи равномерными волнами прокатываются вдоль всего тела инфузорий, позволяя им развивать немалую скорость – 2 миллиметра в секунду. Конечно, инфузории плавают медленнее жгутиконосцев, но тоже очень неплохо. Они за секунду покрывают расстояние, в 6—15 раз превышающее собственную длину, что соразмерно скорости автомобиля.

Память бактерий.Механизм, обеспечивающий бактерии возможность находиться в постоянном движении, казалось бы, прост. Но даже в нем есть тонкости, которые трудно ожидать от столь миниатюрного существа. Так, его действие зависит не от абсолютной концентрации какого-то вещества, а от ее изменения. Хотя мера возрастания или убывания концентрации, ее градиент – явление пространственное, бактерия воспринимает его во времени, так как она плывет. Бактерия замечает, что концентрация становится выше или ниже, чем была перед этим.

Иными словами, у бактерии есть что-то вроде памяти. Поэтому можно пространственный градиент заменить временным. Если взять аминокислоту и добавить фермент, разрушающий ее с подходящей скоростью, то концентрация аминокислоты будет снижаться. Бактерии отвечают на это изменением направления движения так, как будто они плывут в зону с более низкой концентрацией.

Бактерия – это индивидуальность.Существовало мнение, что бактерия – это своего рода подвижный самоуправляемый модуль, «биочип», который объединяет в себе сенсор, логическое и исполнительное устройство, а также системы подвижности.

Однако более поздние исследования показали, что на самом деле бактерии обладают не только памятью, но и проявляют определенные особенности, свою индивидуальность. Если понимать индивид как отдельный организм, элементарную единицу жизни, имеющую все признаки, свойственные ее виду, и в то же время наделенную собственными особенностями, отличающими ее от других таких же организмов этого вида, то бактерии принадлежат к их числу. Установлено, что молодые бактерии способны к научению и запоминанию, чего лишены их более старые сородичи. Если они не освоили чего-то в юности, то уже не смогут сделать этого никогда.

В процессе экспериментов обнаружилось, что несмотря на одинаковость генетической структуры и окружающей среды отдельные особи среди бактерий обладают совершенно уникальными поведенческими возможностями. Это подтверждает закон сохранения индивидуальности, согласно которому индивидуальная специфика организма возникает с момента появления на свет и сохраняется до его смерти.

Бактерии обладают органами чувств, похожими на глаза и уши, информацию от которых воспринимает некий аналог мозга. Благодаря ему бактерии способны принимать решения.

Описаны опыты, в которых с помощью растворов различных веществ, привлекающих или отталкивают бактерий, удалось обнаружить, что бактерии обладают не только кратковременной, но и долговременной памятью. Они помнят, где именно находили пищу. Столкнувшись с неизвестным, бактерии как бы разрабатывают стратегию действий и в следующий раз уже следуют ей по памяти.

Это открытие оказало ошеломляющее действие на исследователей. Ведь человек, принимая решение куда двигаться, задействует сотни, если не тысячи клеток мозга, а одноклеточная бактерия для этого руководствуется памятью только одной клетки.

Так существуют ли примитивные формы жизни?

Бактерия чинит свою единственную ДНК.Благодаря сложности строения и совершенным системам организма бактерии способны реагировать на внешние воздействия и зачастую устранять его «поломки». Известно, что организм, даже одноклеточный, всегда занят изготовлением и починкой сложных молекул, из которых он состоит. Как только он прекращает это делать, то умирает, превращаясь в совокупность более или менее свободных атомов. А они уже не смогут сами соединиться в макромолекулы, которые автоматически объединятся, чтобы восстановить живую клетку.

По способности ремонтировать (воссоздавать) кольцевую макромолекулу ДНК – самую сложную структуру клетки, ее «библиотеку» наследственных знаний, координирующий и управляющий центр – бактериальный организм не знает себе равных!

Обнаружены бактерии одного из видов, которые выносят дозу радиации, в 60 тысяч раз превышающую смертельную дозу для многоклеточного животного. И хотя такое излучение буквально рвет в клочки ДНК бактерии, после прекращения облучения ее организм способен привести свою макромолекулу в полный порядок.

Но ведь согласно классической теории именно ДНК является «банком» различных информационных данных и управляет процессами синтеза всех молекул. Какая же тогда структура возглавляет сложнейший комплекс работ по воссозданию самого носителя генетической информации?

Пока науке не известно, что представляет собой тот другой управляющий центр клетки и носитель наследственных знаний по построению макромолекулы ДНК, который не подвержен изменениям при облучении.