Международный союз охраны природы

Внутри эукариотических клеток появилось множество других внутренних перегородок, окруженных мембранами: эндоплазматический ретикулум синтезирует липиды и мембранные белки, а также материал, предназначенный для экспорта в клетки; аппарат Гольджи участвует в синтезе и транспорте различных органических молекул; лизосомы содержат запас ферментов, необходимых для внутриклеточного пищеварения, и таким образом защищает от действия этих ферментов белки и нуклеиновые кислоты самой клетки; пероксисомы в процессе окисления молекул разлагают опасные высокореакционные перекиси (пероксиды); везикулы образуют маленькие пузырьки, а вакуоли (у растений) – большие, заполненные жидкостью, компартменты. Все эти окруженные мембранами компартменты – органеллы занимают почти половину объема типичной живой клетки (см. рис. 22). Цитоплазматической компартмент в промежутке между ними и внешней плазматической мембраной называется цитозолем. Все эукариотические клетки имеют внутренний скелет – цитоскелет, определяющий форму клеток, их способность двигаться и перемещать органеллы из одной части клеток в другую. Цитоскелет образован сетью белковых волокон – актиновых нитей и микротрубочек.

Одноклеточные организмы, вроде бактерий и простейших, столь успешно адаптировались к разнообразным условиям среды, что составляют более половины всей биомассы Земли. В отличие от высших животных многие из одноклеточных способны синтезировать все необходимые им вещества из нескольких простых соединений, причем некоторые делятся чаще, чем раз в час. Чем же тогда объяснить появление и распространение на Земле многоклеточных организмов?

По-видимому, их преимущество состоит в том, что такие организмы могут использовать ресурсы, недоступные единичной клетке. Например, наличие множества клеток позволяет дереву достичь больших размеров, иметь корни в земле (где определенные клетки поглощают воду и питательные вещества) и листья в воздухе (где другие клетки могут эффективно улавливать энергию солнечных лучей). Ствол дерева состоит из специализированных клеток, образующих каналы для транспорта воды и питательных веществ между листьями и корнями. Другая группа специализированных клеток образует слой коры, предотвращающий потерю воды и защищающий внутреннюю часть ствола. Дерево как целое не конкурирует с одноклеточными организмами за свою экологическую нишу, его способ выживания и размножения совершенно иной.

По мере появления различных растений и животных изменялась и среда, в которой происходила эволюция, а это в свою очередь требовало новых способностей. Ведь существование, например, в джунглях предполагает наличие у организмов совершенно новых свойств, чем жизнь в открытом море. Возникновение новых способов движения, сенсорного восприятия, коммуникаций, социальной организации – все это позволило эукариотическим организмам конкурировать, размножаться и заселять пространство Земли.

Такие впечатляющие достижения на эволюционном пути были получены не путем концентрирования всяческих усложнений в одиночной клетке, а путем разделения обязанностей между различными типами клеток. Эволюция создала многоклеточные организмы, клетки которых, хотя и имеют одинаковое происхождение, претерпевают дифференцировку, в результате полученной специализации для выполнения определенных функций и образуют соответствующие органы.

Различные специализированные типы клеток одного и того же высшего растения или животного часто выглядят совершенно по-разному. Это кажется парадоксальным, поскольку все клетки многоклеточного организма являются потомками одной и той же клетки-предшественницы, а именно оплодотворенной яйцеклетки. Общее происхождение подразумевает наличие одинаковых или сходных генов. Как же возникают эти различия? Подавляющее большинство клеток почти всех видов растений и животных сохраняет всю генетическую информацию, содержащуюся в молекуле ДНК оплодотворенной яйцеклетки. В основе специализации лежит не потеря или приобретение генов, а изменение в них экспрессии, когда внешние и внутренние сигналы активизируют или подавляют группы генов. При дифференцировке клеток должны координировано изменяться и состав мембран, и цитоскелет, и секретируемые продукты, и даже метаболизм. Механизмы, контролирующие такие изменения, развились у эукариот до беспрецедентной для прокариот степени.

Из всех способов взаимосвязи клеток в тканях многоклеточных животных наиболее функциональное значение имеет эпителиальная организация, когда группы клеток образуют слои, отделяющие внутреннюю среду организма от внешнего окружения: так же, как клеточные мембраны отделяют внутреннее содержание клетки от внешней среды, т.е. благодаря такой организации организмы уже приобретают внешние очертания и форму.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56