Практическая магия в саду

Лебедев Александр

Первые гетеротрофные клетки были обычными хищниками – перемещались в воде в поисках пищи. Растворенные в воде вещества они могли всасывать (пиноцитоз) всей поверхностью клеточной оболочки, а твердые частицы «заглатывали» и расщепляли внутри своей клетки (фагоцитоз).

Рис. 1.32. Схема фагоцитоза.

Так продолжалось довольно длительное время, но вскоре запасы свободного питания стали истощаться. Это был кризис развития гетеротрофов. Возможно, на этом история жизни на этой планете была бы окончена. Но случилось

так, что на планету занесло с просторов Вселенной еще один тип клеток – автотрофов (организмы, удовлетворяющие свои энергетические потребности, создавая собственные органические соединения из простых неорганических). Часть из них адаптировались к потреблению из внешней среды определенных неорганических химических соединений и могли обходиться без света (хемотрофы), другие нуждались в наличии солнечного света и небольшого количества простых соединений (фототрофы). Эти ранние фототрофные клетки были весьма малы. Для протекания реакций им нужен был свет, а чем глубже в воде они опускались, тем меньше света получали. Находясь же ближе к поверхности воды, такие клетки начинали активно фотосинтезировать, в результате чего они образовывали и накапливали тяжелые молекулы углеводов и параллельно в ходе побочного продукта реакции выделяли кислород. Накапливая большой запас тяжелых молекул, маленькая клетка под собственной тяжестью опускалась глубже, где ей не хватало света для фотосинтеза, и она начинала расходовать запас углеводов. Расходуя запасы тяжелых молекул, клетка становилась легче и поднималась ближе к поверхности, где снова могла фотосинтезировать.

Так они и жили в океане: хищные гетеротрофные клетки плавали в поисках пищи, самостоятельные автотрофные пытались удержаться ближе к поверхности.

Настал день, когда они встретились. Хищная гетеротрофная клетка по обыкновению «проглотила» маленькую автотрофную, но переваривать ее не стала, т.к. опознала ее клеточную стенку как «родную». Мало того, что автотрофная клетка осталась жить внутри гетеротрофной, так она там начала размножаться. В результате этой судьбоносной встречи появился первый симбиоз – обе клетки получили преимущества от совместной жизни: большая хищная клетка помогала маленькой удержаться ближе к поверхности и оставаться на солнце, за что маленькая автотрофная делилась с большой хищной частью синтезируемых углеводов.

Стоит отметить, что в процессе развития живых организмов на земле заметную роль всегда носили вирусы. Они помогают горизонтальному переносу генов. Это значит, что ценный для развития признак, способность, процесс, появившийся у одного организма, может быть перенесен не только прямым потомкам этого новаторского организма, но и соседним. Такой перенос в несколько раз ускоряет приобретение ценного качества большой группой организмов.

С определенной вероятностью мы можем утверждать, что горизонтальный перенос сыграл значимую роль в ускорении процесса развития симбиотических клеток и дал им селективное преимущество по сравнению со свободноживущими. Взаимодействие гетеротрофной клетки и автотрофной в симбиотическом организме оказалось настолько перспективным, что начинается стремительный рост числа подобных клеток, они активно размножаются. Настолько активно, что уже не успевают расходиться далеко и слипаются между собой, образуя сначала нити, потом скопления, а чуть позже и организованные многоклеточные формирования в виде листов. Так появились первые водоросли.

Находясь близко к берегу, водоросли могли оказаться на суше, вынесенные волнами или в момент приливов и отливов. Не имея приспособлений для защиты, они как правило погибали. Но постепенно адаптировались и сформировали специализированный верхний слой клеток – эпидерму, которая позволила получить защиту от чрезмерного испарения. Все это время водоросли безустанно фотосинтезировали, обогащая воздух кислородом. И в какой-то момент его стало настолько много, что в верхних слоях атмосферы начал образовываться озон, создавая невидимый щит. Такая защита позволила живым клеткам оставаться на поверхности суши и они постепенно стали адаптироваться к жизни без воды. Эпидерма начала выделять на внешней стороне восковидное вещество, которое подобно скафандру закрыло все тело растения.

Для обмена газами (углекислый газ и кислород) и водой с окружающей средой эпидерма сформировала особую группу клеток – устичный аппарат, клетки которого способны открывать и закрывать просвет, через который происходит газообмен. Растение самостоятельно регулирует количество и степень открытия устиц в зависимости от потребностей в обмене водой и газами.

Оказавшись на суше, растения начинают быстро эволюционировать и экспериментировать с различными способами строения, функционирования и размножения. Так появляются мхи, хвощи, плауны и папоротники, а чуть позже и хвойные. Эти растения господствуют на этой планете на протяжении нескольких десятков миллионов лет. И только потом появляются покрытосеменные, формирующие для размножения цветы. Произошло это примерно 130 млн. лет назад. Практически сразу формируется и сохранившееся до наших дней внутреннее устройство растительной клетки. Не будем останавливаться на нем подробно, выделим лишь наиболее значимые органеллы.

До 90% объема клетки занимает вакуоль, которая служит для хранения запасов воды с растворенными в ней питательными веществами. Именно за счет этих запасов растение способно обходиться без полива какое-то время, расходуя резерв. Но он не бесконечен, с потерей воды и питания из вакуоли клетки теряют тургор (внутреннее давление), сжимаются, растение выглядит увядающим. При возобновлении полива и внесении удобрений клетки вновь набирают воду, набухают и растение восстанавливается. Это ценная особенность придает растениям некую резистентность, позволяет выживать в стрессовых ситуациях за счет внутренних резервов.

Внутри растительной клетки находятся еще и пластиды – это те самые автотрофные клеточки, которых когда-то проглотила хищная гетеротрофная. Они живут внутри растительной клетки и на сегодняшний момент являются неотъемлемой ее частью.

Основные важные для нас типы пластид:

– пропластиды (предшественники других типов пластид, находятся в растущих частях с активным делением клеток);

– лейкопласты (бесцветные или молочно-белого цвета, могут превращаться в хлоропласты, например, когда проросшие в темноте белые побеги картофеля зеленеют на солнце, лейкопласты не фотосинтезируют);

– хлоропласты (зеленого цвета за счет преобладания хлорофилла, содержат каротиноиды, которые могут придавать иную окраску фотосинтезирующим листьям растения, именно по этой причине некоторые сорта растений с цветными листьями становятся зелеными в тени, хлоропласты фотосинтезируют);

– хромопласты (различных цветов за счет преобладания каротиноидов, придают окраску корням, корнеплодам, осенним листьям, созревающим плодам, переход пластид в форму хромопластов необратим, хромопласты не фотосинтезируют).

Еще в клетках имеются митохондрии, но для какой цели они нужны, мы разберемся чуть позже. Что интересно, в клетку они попали тем же путем, что и пластиды – первые митохондрии были «проглочены» хищной гетеротрофной клеткой. По сути, все наши растения являются хищниками, которые содержат внутри себя два типа симбионтов.

Из клеток формируются ткани растения, группы клеток, объединенные структурно и/или функционально. Наиболее важные: эпидерма (защитный покров растения, как кожа у человека), паренхима (служит для запасания питательных веществ и для восстановления других поврежденных тканей), коленхима (опорная ткань травянистых растений и молодых побегов деревьев и кустарников: гибкая, но не выдерживает большой нагрузки), склеренхима (опорная ткань одревесневающих частей растений: выдерживает большую нагрузку, но ограничена на изгиб), ксилема и флоэма (проводящие ткани).

Конец ознакомительного фрагмента.