Деннис Тейлор – Биология. В 3-х томах. Т. 1 (страница 12)
16. Затем приклейте липкой лентой крышки к чашкам, чтобы избежать возможного распространения патогенных микроорганизмов.
17. Оцените рост бактерий на чашках. Подсчитайте, где удастся, число индивидуальных колоний. Запишите полученные результаты в виде таблицы и рассчитайте по ним число бактерий в 1 см3 неразбавленного молока.
Посмотрите примечания 3 и 4 в конце описания опыта 2.1.
Глава 3. Разнообразие жизни на Земле: грибы и растения
В гл. 2 мы говорили, что все клеточные организмы делятся на две естественные группы — прокариоты и эукариоты. Прокариоты были рассмотрены в гл. 2, а эукариотам будут посвящены настоящая глава и гл. 4. Все эукариоты имеют ряд важных общих особенностей, которые перечислены в табл. 2.1; одна из них — это наличие в клетке оформленного ядра.
Имеются данные о том, что ключевым событием в эволюции эукариот было проникновение аэробных прокариот в клетку примитивного предшественника; позднее из этих прокариот возникли митохондрии (теория эндосимбиоза — см. разд. 9.3.1). Полагают, что другим важным событием было последующее внедрение в клетку фотосинтезирующих прокариот (сине-зеленых водорослей), которые затем превратились в хлоропласты. Считается, что организмы, которые пошли по такому пути эволюции, стали впоследствии растениями. Термину "растение" можно дать такое определение: растения — это фотосинтезирующие эукариоты или автотрофные эукариоты. Автотрофность в данном случае означает, что в качестве источника углерода эти организмы используют двуокись углерода. У всех других эукариот нет хлоропластов, поэтому они не способны к фотосинтезу и являются гетеротрофами (т. е. используют готовые органические соединения углерода). Считают, что самыми первыми эукариотами были водоросли, грибы, слизевики и простейшие. Водоросли — это примитивные растения, а простейшие — примитивные животные. Грибам и слизевикам присущи признаки и растений, и животных. Предшественниками, от которых, вероятно, произошли все эти группы эукариот, скорее всего, были различные жгутиковые, т. е. простые одноклеточные организмы, передвигающиеся за счет биения жгутиков. Жгутиковым тоже свойственны признаки и растений, и животных. Эволюционные связи между этими примитивными группами организмов до сих пор не выяснены. Этот вопрос мы рассмотрим с различных точек зрения и в этой главе (см. водоросли), и в начале гл. 4.
Два возможных пути разделения эукариот на отдельные царства схематично изображены на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Царства эукариот. А. Современная схема. Б. Традиционная схема
Традиционно было принято различать только два царства — царство растений и царство животных (рис. 3.1, Б). Растения отличали от животных по ряду свойств, перечисленных в табл. 3.1. Однако затем возник целый ряд трудностей, связанных с систематическим положением слизевиков и грибов. Слизевики можно было отнести к животным, потому что они способны передвигаться, а грибы — к растениям, потому что у них есть клеточные стенки и они не способны к передвижению. Однако в свете последних данных и новых представлений более приемлемым кажется, что и слизевики, и грибы, и растения, и животные настолько далеки друг от друга, что их всех можно выделить в разные царства. Поскольку классификация на рис. 3.1, А отражает более современные взгляды, мы рекомендуем пользоваться именно этой схемой.
Таблица 3.1. Различия между растениями и животными
Царство грибов
Грибы — это одна из самых больших и процветающих групп организмов; к ней относится около 80000 описанных видов. Размеры грибов колеблются от одноклеточных дрожжей до больших "поганок", дождевиков и зловонных рожков. Грибы занимают самые разные местообитания как в воде, так и на суше. Кроме того, грибы имеют важное значение и в связи с той ролью, которую они играют в биосфере, и с связи с тем, что они используются людьми для медицинских и хозяйственных целей.
К грибам относятся бесчисленные плесени, растущие на сыром органическом материале (хлебе, коже, разлагающейся растительности или дохлой рыбе), одноклеточные дрожжи, которые в изобилии появляются на сахаристой поверхности спелых фруктов, и многие паразиты растений. Последние вызывают такие опасные заболевания посевов, как мучнистая роса, головня и ржавчина. Некоторые грибы паразитируют на животных, но в этом отношении они гораздо менее опасны, чем бактерии.
Изучением грибов занимается наука микология (от греч. Mykes — гриб). Это — одно из направлений микробиологии, так как большая часть методик, применяемых при исследовании грибов, например способы стерилизации, выращивания и т. п., практически не отличаются от методик, используемых при изучении бактерий.
3.1. Грибы (Fungi)
3.1.1. Основные свойства и систематика грибов
Грибы — это эукариоты, утратившие хлорофилл, и, следовательно они являются такими же гетеротрофами, как животные. Вместе с тем у них имеется жесткая клеточная стенка, и они не способны передвигаться, как и растения. В силу сложившихся традиций грибы всегда относили к растениям[7], но в более современных системах, например в классификации, которая приведена на рис. 3.1, их выделяют в отдельное царство. Систематика и основные признаки грибов представлены на рис. 3.2 и в табл. 3.2. Две самые большие и наиболее высокоорганизованные группы — это Ascomycota и Basidiomycota.
Рис. 3.2. Систематика грибов. А. Современная схема. Б. Традиционная схема. Обратите внимание, что на схеме А для обозначения отдела применяется суффикс — mycota, который сравним с суффиксом — phyta в царстве растений. На схеме Б — mycota заменено на — mycetes
Таблица 3.2. Систематика и основные признаки грибов
Питание гетеротрофное, так как у них нет хлорофилла, и поэтому они не способны к фотосинтезу. Грибы могут быть паразитами, сапрофитами или симбионтами.
Жесткая клеточная стенка содержит хитин, формирующий фибриллы; исключение составляют Oomycota, у которых обнаружена целлюлоза.
Тело обычно представлено мицелием, т. е. состоит из сети трубчатых нитей, которые называются гифами.
Если запасают углеводы, то, как правило, в виде гликогена, а не в виде крахмала.
Размножаются спорами.
Неподвижны.
Таблица 3.2. Систематика и основные признаки грибов
Небольшая группа микроскопических (чаще всего одноклеточных) грибов. Пример: Synchytrium endobioticum — паразит, вызывающий рак картофеля.
Грибы, у которых никогда не наблюдается половое размножение и систематика которых до сих пор не выяснена. Пример: Trichophyton, вызывающий грибковые заболевания ног и стригущий лишай.
Строение
Строение тела грибов уникально. Оно состоит из массы тонких ветвящихся трубчатых нитей, которые называются гифами (в единственном числе — гифа), а вся эта масса гиф называется мицелием. Каждая гифа окружена тонкой жесткой стенкой, основным компонентом которой является хитин — азотсодержащий полисахарид. Хитин является также структурным компонентом наружного скелета членистоногих (разд. 5.2.4). В некоторых случаях клеточная стенка содержит целлюлозу. Гифы не имеют клеточного строения. Протоплазма гиф либо совсем не разделена, либо разделяется поперечными перегородками, которые называют септами. Такие септы делят содержимое гиф на отдельные отсеки (компартменты), внешне похожие на клетки. В отличие от нормальных клеточных стенок образование септ не связано с делениями ядер. В центре септы, как правило, остается небольшое отверстие (пора), через которое протоплазма может перетекать из одного компартмента в другой. В каждом компартменте может находиться одно, два или несколько ядер, которые располагаются вдоль гифы на более или менее одинаковых расстояниях друг от друга. Гифы, не имеющие перегородок, называются нечленистыми (несептированными, асептированными) или ценоцитными. Последний термин применяют к любой массе протоплазмы, в которой находится много ядер, но которая не разделена на отдельные клетки. Гифы, имеющие перегородки, называются членистыми или септированными. В цитоплазме гиф располагаются митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, рибосомы, вакуоли и другие органеллы, обычные для эукариот. В старых участках мицелия вакуоли крупнее, а цитоплазма занимает лишь небольшое место на периферии. Время от времени гифы агрегируют с образованием более плотных структур, как, например, плодовые тела Basidiomycota.
Питание
Грибы — гетеротрофы, т. е. им нужны органические источники углерода. Помимо этого им необходимы источник азота (обычно органический, такой, как аминокислоты), неорганические ионы (например, К+ и Mg2+), микроэлементы (например, Fe, Zn и Сu) и органические факторы роста (такие, как витамины). В каждом случае необходим строго определенный набор питательных веществ, поэтому столь различны те субстраты, на которых можно найти грибы. Некоторым грибам, особенно облигатным паразитам, требуется большой набор уже готовых компонентов. Другие могут синтезировать почти все необходимые им вещества, нуждаясь только в каком-либо источнике углеводов и минеральных солях. Третьи могут удовлетворять большую часть своих потребностей, синтезируя нужные им вещества, но им необходимы определенные аминокислоты или витамины. Грибы поглощают питательные вещества, всасывая их всей поверхностью путем диффузии. Это отличает их от животных, которые, как правило, сначала проглатывают пищу, а затем уже переваривают ее внутри своего тела, и лишь потом начинается всасывание питательных веществ. Пищеварение у грибов внешнее, осуществляемое внеклеточными ферментами.