Николай Курчанов - Антропология и концепции биологии

Состав пигментов является важным таксономическим признаком в систематике. Весьма разнообразен и фотосинтетический аппарат различных эукариот, у которых выявлено 6 типов хлоропластов, окруженных 2–4 мембранами. Из-за высокого содержания каротиноидов у фотосинтезирующих «хромистов» преобладает желтый и бурый цвет окраски, заглушая зеленый цвет хлорофиллов. Примером могут служить бурые водоросли (тип Phaeophyta ) – самые крупные и сложно организованные протисты. Такие их представители, как Laminaria , имеют многоклеточные структуры, аналогичные органам высших растений. Многие «хромисты»-гетеротрофы потеряли способность к фотосинтезу вторично. Потеря различных органелл в ходе эволюции эукариот не является редкостью.

Дробление протистов на самостоятельные царства не стабилизировало систему эукариот. Спорные критерии выделения царств не привели к единству взглядов систематиков. Даже в 18-царственной системе К. Лидейла некоторые царства оказались полифиличны, а значит требовали дальнейшего деления (Leedale С., 1974).

В 1990-е годы совершенствовались молекулярно-генетические методы анализа, повысилась их надежность. В настоящее время наметился синтез, а главное – лучшая совместимость молекулярно-генетических и морфологических показателей систематики. Вследствие выяснения филогенетических связей формируются новые группировки. Наблюдается процесс объединения некоторых протистов с многоклеточными. Как называть новые группировки? Как быть со старыми, привычными названиями животных, грибов и растений? Сколько крупнейших группировок в природе?

В своей давней работе Т. Кавалье-Смит, ставя вопрос о числе царств в природе, в названии статьи останавливается на числе 9 (Cavalier-Smith Т., 1981), а почти четверть века спустя сокращает его до шести (Cavalier-Smith Т., 2004). Его последняя система демонстрирует желание автора ограничить число царств, сохранить их традиционные названия.

Однако далеко не все систематики согласны с этой версией. Международный комитет протистологов предлагает другую систему, в которой фигурируют другие группировки. Проблематично и сохранение старых названий в новых таксонах.

Что можно сказать о современной тенденции в систематике эукариот? Большинство специалистов выделяют сейчас по результатам молекулярно-генетических исследований 5–8 крупнейших группировок, которые должны будут составить таксоны высшего порядка в новой системе (Карпов С. А., 2005), причем многоклеточные теперь представлены отдельными веточками на «могучем» эволюционном древе протистов. Животные и грибы могут оказаться в одном таксоне в новой системе, демонстрируя относительную близость молекулярной филогении. Не вызывает никаких возражений объединение тех представителей протистов и многоклеточных, у которых просматриваются четкие филогенетические связи, например, зеленых водорослей и наземных растений, хитридиевых и многоклеточных грибов.

Как будет выглядеть система живых организмов в будущем? Возможно, она будет совсем непривычна для нас. Выделенные крупнейшие подразделения ныне включают довольно большое количество хорошо обособленных групп. Какой ранг им присвоить? Как быть с терминологией? Названия новых групп знакомы лишь специалистам-протистологам. Привычные названия, которые прошли через всю историю человека (растения, грибы, животные), резко понизились в систематическом ранге. Все это должно весьма затруднить внедрение новой мегасистемы в образование. Не будем гадать. Филогения эукариот развивается сейчас столь стремительно, что любая система пока недолговечна.

Нет сомнения, что первые организмы на Земле имели прокариотическую организацию клетки. Как же возникли эукариоты? Существуют две версии на этот счет. Теория симбиогенеза предполагает, что эукариотическая клетка возникла вследствие симбиоза различных прокариотических клеток. Автогенетическая теория предполагает эндогенную компартментализацию протоклетки. В настоящее время большинство ученых поддерживают теорию симбиогенеза, которую мы подробнее рассмотрим ниже.

Эукариотическая клетка включает в себя четыре взаимосвязанных отдела: плазматическую мембрану, цитоплазму, органоиды, ядро.

Плазматической мембраной(или плазмалеммой) называют мембрану, окружающую клетку и отделяющую содержимое клетки от внешней среды. Согласно жидкостно-мозаичной модели, основу плазматической мембраны составляет двойной слой молекул липидов, в который особым образом встроены молекулы различных белков.

В цитоплазмеразличают внутреннюю среду (гиалоплазму) и цитоскелет. Цитоскелетпредставлен нитевидными белковыми комплексами – филаментами. В эукариотических клетках выделяют три системы филаментов: микрофиламенты, микротрубочки и промежуточные филаменты . Поскольку структура и функции клетки подробно изучаются в курсе цитологии, мы будем останавливаться только на некоторых структурах, касающихся темы раздела. В цитоскелете такой структурой являются микротрубочки.

Микротрубочкипредставляют собой полые цилиндры, образованные белком тубулином . Они могут находиться в цитоплазме, не образуя определенных структур, могут формировать временные образования ( веретено деления ), могут входить в состав постоянных клеточных структур. Эти структуры бывают двух видов. Центриоли клеточного центра, кинетосомы ресничек и жгутиков образованы девятью триплетами микротрубочек – (9+0) – структуры , а сами реснички и жгутики образованы девятью дублетами микротрубочек и центральной парой – (9+2) – структуры . Микротрубочки митотического веретена деления являются очень динамичными структурами – в клетке постоянно происходит их сборка и разборка. Центриоли, жгутики, реснички, наоборот, стабильны.

В происхождении и функционировании микротрубочек и их структур много неясного. Чтобы отличить жгутики и реснички эукариот (имеющие одинаковое строение) от жгутиков бактерий (имеющих принципиально другое строение), для первых предложен общий термин – ундулиподии .

Важнейшей структурой эукариот является ядро– место хранения генетической информации. Эта информация локализована на хромосомах – сложных ДНК-белковых образованиях, способных к структурным модификациям во время клеточного цикла.

В цитоплазме эукариотической клетки расположены органоиды, имеющие плазматическую мембрану: эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии , а у фотосинтезирующих организмов – пластиды . В этих органоидах, отсутствующих у прокариот, происходят специфические биохимические процессы, благодаря компартментализации клетки, о чем говорилось выше. На мембранах гранулярной ЭПС расположены рибосомы , что позволяет совместить синтез белка с его транспортировкой.