Так амёба питается.
А как дышит?
Каждые одну-две минуты в ее протоплазме появляется маленькая капелька воды. Она растет, разбухает и вдруг прорывается наружу, выливаясь из тела животного.
Эта пульсирующая вакуоль — «блуждающее сердце» амёбы: то здесь появится оно, то там. Вода, проникающая снаружи в тело крошечного существа, собирается внутри вакуоли. Вакуоль, сокращаясь, выталкивает воду наружу, снова в пруд. Вместе с водой внутрь животного поступает растворенный в ней кислород. Так амёба дышит.
Но не только этим ограничивается значение пульсирующей (или сократительной) вакуоли в жизни амёбы.
«…Кроме дефекации, то есть выбрасывания непереваренных остатков пищи, должно происходить и выделение, сходное с выделением мочи у высших животных, то есть выделение из тела уже переработанных в нем продуктов обмена веществ. Эту функцию, по-видимому, и выполняет пульсирующая вакуоль» (В. А. Догель).
Третье назначение пульсирующей вакуоли — нечто вроде насоса, регулирующего осмотическое давление между окружающей средой и содержимым тела амёбы.
В пресной воде меньше солей, чем в протоплазме амёбы. Ее оболочка полупроницаема, и под действием осмоса вода постоянно просачивается через нее в тело простейшего. Если ее не «откачивать», то может случиться такое непоправимое несчастье: животное наполнится водой настолько, что произойдет выравнивание осмотического давления между средой обитания и телом амёбы, которое просто-напросто растворится в воде!
У морских простейших, обитающих в море, где концентрация солей много выше, чем в пресной воде, пульсирующих вакуолей или вовсе нет, или они сокращаются в более медленном темпе.
«Кроме того, для одной пресноводной амёбы экспериментально доказано, что при медленном приучении ее к морской воде она утрачивает свою сократительную вакуоль; этим ясно показывается связь между функцией вакуоли и осмотическим давлением» (В. А. Догель).
Размножаются амёбы главным образом бесполым путем: каждая делится пополам, и получаются из одной две амёбы, с совершенно идентичной наследственностью. Вот и все размножение.
Амёба. Хорошо видна большая пищеварительная вакуоль и мелкие пульсирующие вакуоли
Если смотреть, конечно, поверхностно. Но когда заглянем в микроскоп, то увидим, какие сложные процессы происходят в ядре клетки амёбы во время ее деления.
Ядра большинства простейших делятся посредством так называемого митоза. Ему предшествует удвоение молекул, несущих наследственную информацию.
Митоз и мейоз
Давно уже известны два типа деления клеток: деление митотическое и редукционное. Первое называют также митозом, а второе — мейозом. Первым способом, митозом, делятся все клетки, вторым — только половые.
Сначала — о митозе. Ему предшествует удвоение молекул, несущих наследственную информацию.
Молекулы ДНК, в которых заключен генетический шифр, располагаются в ядре клетки, в особых длинных нитях — хромосомах. У каждого вида животных и растений строго определенное число хромосом. Обычно их несколько десятков. У человека, например, 46. А у одного из червей всего две. У некоторых раков по 200 хромосом. Но рекорд побили микроскопические радиолярии: у одной из них 1600 хромосом!
Когда молекулы ДНК удваиваются, удваиваются и хромосомы. Каждая строит по своему подобию двойника. Значит, какое-то время в наших клетках хромосом бывает вдвое больше, чем обычно.
Между двумя делениями, в так называемой интерфазе, хромосомы в обычный микроскоп не видны. Как будто их нет совсем. В электронный же видно, что они все-таки тут, никуда не делись, но так тонки, что без очень сильного увеличения не заметны. Говорят, что на этой фазе своей деятельности хромосомы имеют вид «ламповых щеток». И в самом деле, они немного похожи на ерши, которыми когда-то прочищали стекла керосиновых ламп.
Митоз: 1–2 — профаза; 3–4 — метафазы; 5–6 — анафаза; 7–8 — телофаза
Между двумя делениями хромосомы должны успеть синтезировать своих двойников с полной копией всех содержащихся в них генов, всех молекул ДНК.
Как только двойники будут готовы, длинные хромосомные нити (и оригиналы, и их копии) начинают сворачиваться в тугие спирали. А те скручиваются в спирали второго порядка. Смысл этого скручивания вполне понятен. До сих пор хромосомы лежали спутанным клубком, и растянуть их по разным полюсам клетки, наверное, было бы нелегко. Теперь же каждая хромосома — спираль, скрученная спиралью, — очень компактный и удобный для транспортирования «багаж».
Итак, перед делением хромосомы сами себя упаковывают в компактные «вьюки». К этому моменту, который в клеточном делении именуется профазой, уже известные нам центриоли, или центросомы, расходятся к противоположным полюсам клетки. Нити так называемого митотического аппарата, или веретена, соединяют между собой эти полюса и каждую хромосому с одним из полюсов.
Затем хромосомы выстраиваются парами (оригинал бок о бок со своей копией) вдоль экватора клетки, как танцоры на балу. Эту стадию деления называют метафазой.
Потом каждая из парных хромосом устремляется к своему полюсу. Партнеры расстаются навсегда, потому что скоро перегородка разделит по экватору старую клетку на две новые. Впечатление такое, будто центриоли тянут к себе хромосомы за ниточки, как марионеток.
И действительно, хромосомы имеют вид, какой бывает у всякого гибкого тела, когда его за ниточку протягивают через жидкость. Место, за которое ее тянут, у каждой хромосомы всегда одно и то же. Его называют кинетохором или центромерой. От того, где у хромосомы кинетохор, часто зависит и ее форма. Если кинетохор посередине, то хромосома, когда во время митоза ее тащат за нитку, перегибается пополам и становится похожа на римскую цифру «пять» (V). Если кинетохор у самого конца хромосомы, то она изгибается на манер латинской буквы «йот» (J).
Одно время думали, что нити митотического аппарата — своего рода рельсы, по которым хромосомы катятся к полюсам. Потом решили, что они скорее похожи на тонкие резинки, миниатюрные мускулы, которые, сокращаясь, подтягивают к полюсам свой хромосомный груз. Но тогда, сокращаясь, нити становились бы толще. И «худели» бы, удлиняясь. Однако этого не происходит. Укорачиваясь и удлиняясь, они не становятся ни толще, ни тоньше.
По-видимому, механика клеточного веретена иная. Возможно, думают некоторые ученые, нити укорачиваются оттого, что часть составляющих их молекул выходит из игры, то есть из нитей. А добавление молекул в одном линейном направлении приводит к удлинению нитей.
Тем или иным способом хромосомы со скоростью около одного микрона в минуту перетягиваются из центра клетки к ее полюсам. С этого момента митоз переходит в стадию, называемую анафазой.
За анафазой следует телофаза. Спирали хромосом раскручиваются. Снова «ламповые щетки» входят в игру. В клетке теперь два ядра-близнеца. Кольцевая перетяжка скоро разделит ее пополам. Каждой половине достанется свое ядро.
Заканчивается клеточное деление удвоением центриолей. Их было четыре — по две на каждом полюсе. Клетка разделилась, и в каждой новорожденной ее половине оказалось лишь по две центриоли.
На экране электронного микроскопа центриоли похожи на полые цилиндрики, сложенные из трубочек. Центриоли всегда лежат под прямым углом друг к другу. Поэтому одну из них мы видим в поперечном, а другую — в продольном разрезе.
В телофазе от каждой из центриолей отпочковывается маленькая центриолька — плотное цилиндрическое тельце. Оно быстро растет, и вот уже в клетке снова четыре центриоли.
