Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 2. Подразливість одноклітинних організмів та грибів

Поміркуйте

  • Деякі одноклітинні організми (амеби, інфузорії, хламідомонади) постійно рухаються.
  • Чим визначається напрямок цього руху?

Згадайте

  • Рецептор
  • Сигнал
  • Світлочутливе вічко
  • Бактерії та археї

Подразливість у прокаріотів, протистів і грибів

Як і в будь-яких живих організмів, життєдіяльність одноклітинних про- та еукаріотів залежить від наявності харчових ресурсів, температури, кислотності, солоності, освітленості середовища тощо. Рецептори, відповідальні за сприйняття певних сигналів із навколишнього середовища, містяться на цитоплазматичній мембрані або всередині клітини одноклітинних організмів. Як правило, рецептори є окремими білковими молекулами. Таким чином, наприклад, влаштовані рецептори до цукрів у кишкової палички. Але іноді в одноклітинних розвиваються цілі органели, пов'язані з рецепторною функцією. Так, у деяких протеобактерій у цитоплазмі є магнітосома (мал. 2.1) — довгий ланцюжок, утворений кристалами Fe3O4 або Fe3S4. Цей ланцюжок виконує функцію магнітної стрілки компаса, дозволяючи бактерії орієнтуватись у магнітному полі.

Мал. 2.1. За допомогою магнітосоми протеобактерії орієнтуються в магнітному полі

Мал. 2.2. Принцип роботи стигми в евглени

Важливу роль у житті організмів відіграє чутливість до світла. У цитоплазматичних мембранах бактерій містяться фоторецептори — фітохроми та криптохроми (докладніше див. § 3). Археї та еукаріоти використовують для світлочутливості білок родопсин, до складу якого входить терпеноїдна сполука ретиналь (провітамін А). У багатьох одноклітинних та колоніальних еукаріотів у клітині є спеціальна органела — стигма, або світлочутливевічко. Назва цієї структури може ввести в оману: сама стигма світла не відчуває. Натомість вона є скупченням гранул пігменту каротину. Залежно від положення джерела світла стигма або відбиває його проміні на родопсинові рецептори, або відкидає на них тінь (мал. 2.2). Це допомагає клітині визначитись із напрямком руху до світла.

Особливо складна будова характерна для світлочутливих органел деяких динофітових водоростей, наприклад варновії. У цього одноклітинного організму стигма має власну «роговицю», утворену видозміненою мітохондрією, «кришталик», утворений із цистерн ЕПС, та «сітківку», що є видозміненим хлоропластом (див. мал. 33.2 а, с. 69).

Рухові реакції клітин у відповідь на подразник, що діє з одного боку, називають таксисами. До таксисів здатні всі рухливі одноклітинні (бактерії, археї, протисти), а також вільні клітини багатоклітинних організмів: сперматозоїди, фібробласти, лейкоцити (мал. 2.3) тощо. Пересування клітин під час таксису забезпечується органелами руху (докладніше див. § 14).

Залежно від напрямку руху, до джерела подразнення чи від нього, виокремлюють, відповідно, позитивні і негативні таксиси.

Види таксисів за джерелом подразнення

Назва таксису

Напрямок руху

Фототаксис

У бік світла (водорості, гамети грибів) або від нього (молоді плазмодії слизовиків)

Термотаксис

До ділянки з оптимальною температурою (інфузорії, джгутиконосці)

Хемотаксис

У напрямку збільшення або зменшення концентрації певної речовини — глюкози, Натрій хлориду, сигнальної молекули (властивий усім рухливим одноклітинним)

Гідротаксис

У напрямку збільшення вологості (ґрунтові амеби)

Аеротаксис

У бік збільшення концентрації кисню (аеробні організми) або її зменшення (анаеробні організми)

Магнітотаксис

У магнітному полі (протеобактерії, інфузорії)

Геотаксис (гравітаксис)

Перпендикулярно до напрямку дії сили тяжіння (донні мікроорганізми)

Тигмотаксис

Зумовлений механічним контактом із подразником, наприклад хижаком

Мал. 2.3. Рух одноклітинних організмів забезпечує їх переміщення в більш сприятливі умови середовища

Міжорганізмова передача сигналів у прокаріотів, протистів і грибів

Прокаріоти та нижчі еукаріоти здатні здійснювати міжклітинну комунікацію — обмін інформацією між окремими клітинами. Цей механізм дозволяє їм: 1) консолідовано реагувати на дію зовнішніх умов, наприклад присутність поживних речовин або антибіотиків (бактерії); 2) обмінюватися генетичною інформацією (бактерії, гриби); 3) утворювати скупчення — біоплівки, псевдоплазмодії, плодові тіла (міксобактерії, деякі слизовики; мал. 2.4.).

Мал. 2.4. Плодове тіло заввишки 1 мм, яке утворили міксобактерії, що зібрались разом завдяки міжклітинній комунікації

Ключова ідея

Прокаріоти, протисти і гриби реагують на хімічні речовини, світло, дотик, магнітне поле, сигнали інших організмів. Чутливість до цих факторів забезпечується білковими рецепторами, подекуди зібраними у спеціальні органели — стигми, магнітосоми тощо. Рухові реакції одноклітинних організмів у відповідь на спрямовану дію певного фактора називають таксисами.

Запитання та завдання

1. Яку роль у житті бактерій може відігравати чутливість до магнітного поля? 2. Запропонуйте дослід із культурою хламідомонади, який довів би її здатність до фототаксису без використання мікроскопа. 3. Чи могла міжклітинна комунікація відіграти роль у виникненні багатоклітинних організмів?