Текст книги "Я познаю мир. Биология"

Автор книги: Александр Харс

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 12 страниц)

А вот функция митохондрий, по строению похожих на хлоропласты, прямо противоположная. Если хлоропласты синтезируют органические вещества из углекислого газа и воды, затрачивая энергию (света) и выделяя кислород, то митохондрии, наоборот, «сжигают» органические вещества, то есть фактически осуществляют обратную реакцию: тратят кислород, выделяют углекислый газ и воду и – самое главное – получают энергию.

image l:href="#image36.png"

Митохондрия:А – перерисовка электронной микрофотографии; Б – реконструированная схема 1 – наружная мембрана; 2 – внутренняя мембрана; 3 – полость митохондрии; 4 – складки внутренней мембраны

Полученная в результате окисления энергия запасается в молекулах особого вещества, которое сокращенно называется АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Это вещество можно назвать стандартной «батарейкой», от которой могут работать все «приборы», все органеллы клетки.

Молекулы АТФ выходят из митохондрий и переносятся ко всем органе л лам клетки, работа которых связана с затратой энергии. Митохондрии каким–то образом передвигаются в цитоплазме и обычно сосредотачиваются в той части клетки, где в этот момент идет особенно интенсивная работа. Естественно, число митохондрий в клетке также прямо пропор* ционально интенсивности выполняемой ею работы. Особенно много митохондрий в клетках мышц.

Маленькие химеры

Химерой древние греки называли мифическое чудовище с головой и шеей льва, туловищем козы и хвостом дракона. Биологи называют химерами любые организмы или клетки, составленные из частей разных организмов. Обычно химерные организмы получают в лаборатории для различных генетических экспериментов, но оказалось, что химерами являются клетки абсолютно всех ядерных организмов – растений, животных и грибов!

Началось это удивительнейшее открытие XX века с обнаружения в митохондриях и хлоропластах, очень похожих друг на друга органеллах, кольцевой ДНК. Кроме того, митохондрии и хлоропласты, как выяснилось, размножаются делением и при этом их ДНК, как и положено при делении, удваивается. Это было и само по себе удивительно – зачем отдельным органеллам своя генетическая информация? Но еще удивительнее было то, что кольцевая ДНК свойственна безъядерным клеткам бактерий, а у ядерных организмов ДНК всегда линейная. Мало того, белки, поддерживающие структуру ДНК, в митохондриях и хлоропластах оказались аналогичные именно бактериальным, а не животным или растительным белкам. У ученых не осталось сомнений – в органеллах клеток ядерных организмов содержится бактериальная ДНК! Как она туда попала?

На этом чудеса не, закончились. Ученым уже было известно, что не только ДНК, но и рибосомы бактерий и ядерных организмов отличаются друг от друга по своему строению. Так вот, в митохондриях и хлоропластах тоже обнаружили их собственные рибосомы. Вы, наверное, уже догадываетесь, какого типа были эти рибосомы? Конечно, бактериального!

Анализ белков внутренней и внешней мембран этих загадочных органелл показал, что наружная мембрана их является, в сущности, продолжением мембраны ЭПС, а вот внутренняя – не что иное, как наружная (и единственная, у бактерий нет внутренних мембран) мембрана клетки бактерии.

Разгадка может показаться нам, живущим в XXI веке, простой, но она была настолько невероятной, что ученые долго не могли поверить собственным гипотезам. Да, в состав клеток ядерных организмов входят клетки бактерий!

Видимо, когда–то давным–давно первые ядерныё организмы питались подобно современным амебам – захватывая ложноножками бактерий и переваривая их внутри клеток. И вот однажды случилось так, что клетка поглотила бактерию, но переварить ее не смогла или не «захотела», а поставила себе на службу. По–видимому, первые ядерные организмы еще не умели полностью окислять сахара до углекислого газа и воды (подробнее о способах биологического окисления вы можете прочитать на с. 370), пользуясь только брожением, а какие–то бактерии уже «изобрели» такой способ получения энергии. Ничего удивительного в этом нет – бактерии, отставая от животных и растений в области построения многоклеточных организмов, намного опережают их в биохимической изобретательности. Какие только химические реакции не умеют осуществлять бактерии!

image l:href="#image37.png"

Образование ядерной клетки в результате симбиоза древнего ядерного организма с бактериями:А – стадия свободноживущих бактерий и ядерных организмов; Б – поглощение ядерной клеткой бактерий; В – симбиотическая клетка, объединяющая несколько клеток 1 – ядерная клетка; 2 – бактерии разных типов; 3 – ядро; 4 – рибосомы; 5 – митохондрия; 6 – хлоропласт; 7 – центриоль

Бактерии, умеющие окислять сахара до конца, извлекая из них максимум энергии, оказались очень полезными для клеток ядерных организмов, а те в обмен на эту услугу предоставили им «и стол и кров». Получился симбиоз – взаимовыгодное сожительство различных организмов. За миллионы лет, прошедшие с момента заключения этого союза, бактерии, ставшие теперь митохондриями, постепенно утеряли часть своей самостоятельности: теперь только около 30% нужных им белков они синтезируют сами, а остальное – получают от клетки–хозяина.

Хлоропласты, видимо, образовались из тех бактерий, которым удалось «изобрести» фотосинтез. Судя по всему, это были цианобактерии, или синезелёные водоросли, и до сих пор живущие в «диком» состоянии.

Если всё это так, то перед медиками встает очень важный вопрос. Сейчас созданы антибиотики против очень большого числа бактерий, не могут ли некоторые из них оказывать отрицательное влияние на бывших бактерий, ставших теперь митохондриями клеток человеческого тела? А если могут, то стоит ли пользоваться этими антибиотиками?

Развитие

image l:href="#image38.png"

Что такое развитие?

Организм – не простое скопление клеток, расположенных в случайном порядке. Поэтому совершенно очевидно, что развитие любого существа не может состоять в простом увеличении числа входящих в него клеток.

Развитие включает в себя целый ряд процессов. В первую очередь – развитие самих клеток, их дифференциацию и специализацию. По мере развития клетки становятся «специалистами», способными выполнять конкретную работу, но плохо или вовсе не выполняющими другие функции. В организме человека встречается примерно 200 типов клеток, и, значит, по меньшей мере, две сотни клеточных «профессий».

Кроме того, специализированным клеткам следует определенным образом расположиться друг относительно друга, занять «предназначенные» им места и образовать ткани, а из тканей – органы. Затем необходимо создать систему управления этими органами. Только после этого организм может считаться самостоятельным. Однако на этом развитие не заканчивается. Организм растет, приспосабливается к окружающей среде, набирается сил и готовится приступить к размножению. Практически у всех растений и животных можно выделить периоды детства, молодости, зрелости и старости. Да, старение – это тоже развитие. Так что развитие фактически продолжается всю жизнь организма и заканчивается, увы, смертью.

Родительское тепло

Развитие многоклеточных организмов начинается с оплодотворения яйцеклетки. Оплодотворенную яйцеклетку принято называть зиготой, подчеркивая употреблением нового слова, что это уже не отдельная клетка материнского организма, а новая особь, пусть пока еще маленькая и беззащитная.

Для развития оплодотворенных яйцеклеток – зигот – необходимо тепло. Большинство животных, особенно низкоорганизованных, полагаются в этом деле на природное тепло. Рептилии, например, как правило, закапывают яйца в теплый песок, где они благополучно развиваются. Но более высокоорганизованные существа не бросают яйца на произвол судьбы, а проявляют удивительную заботливость.

image l:href="#image39.png"

Строение яйца птицы: 1 – скорлупа; 2 – белок; 3 – желток; 4 – воздушная камера; 5 – подскорлуповая оболочка

Птицы чаще всего используют тепло собственного тела, насиживая яйца. Однако перья – плохой проводник тепла. Одна из самых важных функций перьев – как раз уменьшение теплопотерь. Но, защищая тело птицы от охлаждения, перья также и не дают ей возможности отдать свое тепло развивающимся зародышам. Пернатые нашли выход из этого противоречия.

В период размножения у птиц на нижней части тела появляются особые наседные пятна. В этих местах пух частично выпадает, подкожный жир исчезает, а приток крови к коже усиливается. Поэтому она становится особенно теплой. Садясь на гнездо, птица раздвигает брюшные перья, чтобы яйца могли соприкасаться с кожей наседных пятен.

image l:href="#image40.png"

Наседных пятен бывает от одного до трех. Возникают они, естественно, только у тех птиц, которые занимаются насиживанием. У многих воробьиных птиц насиживание – обязанность самок, соответственно только у них и бывают наседные пятна.

Если высиживанием занимаются самцы, как это бывает у американских нанду или новозеландских киви, то наседные пятна развиваются лишь у самцов. А у цапель, крачек, куликов, насиживающих яйца по очереди, наседные пятна бывают и у самок, и у самцов.

Некоторым птицам наседное пятно не понадобилось. У крупных пингвинов – королевского и императорского, обитающих в самой холодной части земли на побережье Антарктиды и размножающихся в самое холодное время года – антарктической зимой, наседных пятен нет. Эти птицы передвигаясь по льду и отдыхая, принимают вертикальную позу. Если бы у них на животе были наседные пятна, они при 30–60–градусных морозах мигом бы выстудили организм пингвинов.

image l:href="#image41.png"

Пингвин, «насиживающий» яйцо

Крупные пингвины свое единственное яйцо закатывают себе на широкие перепончатые лапы и закрывают складкой кожи на животе, почти заворачивают в нее яйцо. Это отлично его согревает, да и лапы пингвина не мерзнут. Нет наседных пятен и у олушей. Их заменяют перепончатые лапы. «Наседка» накрывает яйца своими большими лапами и ложится на них.

У уток пух на брюхе выпадает не сам – готовясь к размножению, самки его выщипывают и – не бросать же добро – выстилают им гнездо; В таком гнезде яйца не мерзнут даже тогда, когда наседки отправляются кормиться. Покидая гнездо, утка прикрывает яйца пухом.

Некоторые крупные змеи, живущие в тропиках, не полагаются на природное тепло. Они способны, как птицы, насиживать собственные яйца. Для этого они обвиваются вокруг кладки и согревают их своим теплом. Это может показаться странным, ведь всем известно, что змеи существа холоднокровные. Однако температура тела змеи все–таки выше температуры окружающего воздуха, а, кроме того, когда змея.немножко «побегает», она может сильно разогреться. Когда температура воздуха достаточно высока, питон лежит неподвижно, но стоит ему озябнуть, как у него начинает работать поперечная мускулатура тела. При этом тело змеи то становится тонким, то опять утолщается. Движения осуществляются в быстром темпе, и со стороны это выглядит так, как будто змея дрожит. Питон трудится старательно, а силой он обладает немалой, пока не согреется сам и не согреет яйца.

image l:href="#image42.png"

Гага обыкновенная – утка, обладающая самым теплым пухом

Топим печи

Сорные куры совсем освободились от скучной обязанности насиживания яиц. Те из них, что живут на вулканических островах, греют яйца у этой естественной «печки». Они находят места, где из глубин Земли выделяется тепло, и самки откладывают туда яйца, оставляя их затем под присмотром самца, который следит за тем, чтобы развивающиеся эмбрионы не перегрелись. Сорные куры острова Сулавеси, живущие вдали от вулканов, на время размножения переселяются поближе к побережьям, где самки откладывают яйца в черный песок пляжей, который хорошо прогревается. Аналогичным образом поступает египетский бегунок, больше известный как крокодиловый сторож. Самки этих птиц откладывают яйца в песок на берегах Нила, закапывая их на глубину 10 см. За яйцами приглядывают самцы. Когда возникает опасность перегрева, они смачивают песок над кладкой своими мокрыми перьями, для чего регулярно бегают купаться.

image l:href="#image43.png"

Сорная кура и схема ее «инкубатора»

Самцы других видов сорных кур сооружают для яиц инкубаторы. Они представляют собой огромные кучи лесного мусора до 15 метров в диаметре и высотой до 1,5 метра. Такую кучу листьев и прелой травы самец сгребает самостоятельно. В ней поселяются сонмища бактерий, вызывающих гниение, и согревают яйца, закопанные в эту кучу.

Чтобы поддерживать процессы гниения на необходимом уровне, самцу весь растянутый период размножения, 11 месяцев в году, приходится трудиться не покладая рук. Он постоянно ворошит мусор, позволяя кислороду проникать внутрь кучи, постоянно подбрасывает в нее «дровишки» – новые порции мусора – или разгребает кучу, чтобы предохранить яйца от перегревания. Для точного определения температуры у самцов есть градусник: измеряя температуру, он засовывает в мусор клюв.

Согревать растущих и развивающихся детей теплом собственного тела умеют многих виды животных. Теплокровным животным согревать зародыш, развивающийся в теле матери, нетрудно. Ведь температура их тел постоянно держится на уровне 37° или выше. Однако этим занимаются даже холоднокровные существа.

Весной в разгар размножения амфибиям тепла не хватает. Трудно выбрать в водоеме место, где солнце весь день согревает воду.

Выход из этого положения – переход к живорождению, чтобы все развитие икринок проходило в теле матери. Вот почему чёрная, или альпийская, саламандра, живущая в суровых горных условиях, вынашивает детенышей в утробе. На это у нее уходит около года, а в высокогорьях иногда целых три. Это абсолютный рекорд продолжительности беременности среди всех позвоночных животных!

Клубок змей

Про человеческий коллектив, в котором постоянно происходят ссоры, говорят, что это «клубок змей». Оказывается, настоящие змеи действительно иногда могут свиваться в большие клубки. Раньше случалось находить 50, 100 и больше змей, переплетенных друг с другом. Никто не знал, с какой целью они это делают, но совершенно очевидно, что не вражда друг к другу, не желание нанести вред своим соплеменникам толкает их на это. Оказавшиеся в клубке змеи ведут себя по отношению друг к другу вполне доброжелательно.

Клубок змей – явление настолько необычное и редкое, что далеко не всем специалистам по змеям случалось наблюдать это явление. Неудивительно, что в конце XIX – начале XX столетия, когда о встрече со свившимися в клубок змеями иногда появлялись сообщения в печати, многие зоологи считали их обычными охотничьими байками. В последние десятилетия также никто не хвастался, что наблюдал в нашей стране или даже в Средней Азии, где змей много, подобное поведение змей. Впрочем, змей стало так мало, что трудно представить, чтобы вместе собралось хотя бы 20 представителей этих существ, яростно преследуемых человеком.

Однако «клубок змей» – не плод человеческой фантазии. Зоологи некоторых стран, где змей еще много, иногда с этим явлением сталкиваются. Австралийские ученые решили выяснить, что заставляет змей собираться вместе. Им помог случай: однажды удалось подсмотреть, с чего начинается образование клубка.

В то утро на глазах у молодого сотрудника зоологической лаборатории Сиднейского университета из расщелины в скале медленно выползла змея и стала взбираться на камень с очевидной целью погреться на солнышке, а за нею стройными рядами выползло еще штук 15 змей. Забравшись на камень, змеи устремились к своему «предводителю» и стали обвиваться вокруг него. Зоолог выловил виновника этой кутерьмы и унес в лабораторию, чтобы выяснить, что же в нем такого необычного, что заставляет других змей собираться вокруг него и льнуть к нему.

Выловленная змея оказалась самцом, но при этом интенсивно выделяла женский феромон, особое пахучее вещество, которое в брачный период выделяют самки, чтобы самцам легче было их разыскивать. В Южной Австралии зимой бывает прохладно, и змеи «падают в спячку. Весной они покидают подъемные убежища не одновременно. Первыми появляются на поверхности самые сильные и здоровые. Через несколько дней вслед за ними выходят хилые. Им очень трудно отогреться, особенно если погода пасмурная. Вот они–то и «притворяются» самками и начинают выделять брачный феромон. Вышедшие первыми и уже успевшие отогреться самцы спешат на призыв обманщиков и, когда их собирается много, возникает клубок. Самки в это время еще не готовы к брачным играм и брачный феромон не выделяют, поэтому все самцы и устремляются к обманщикам.

Известно, что пчелы, сбившись зимой в живой шар, так поднимают внутри него температуру, что матка, которая там находится, не мерзнет даже в сорокаградусные морозы.

Ученые прикрепили к 24 змеиным самкам миниатюрные термометры и пустили их в клубок. В окружении самцов температура этих самок за 30 минут увеличилась на 16 С. Выходит, что сильные здоровые самцы помогают своим хилым братьям отогреться и приобрести спортивную форму. Вот, оказывается, для чего слабые самцы змей притворяются самками.

Процесс пошел!

Зиготам, развивающимся в теле матери, хорошо – они защищены от внешнего мира. Другое дело – яйца, развивающиеся вне материнского организма. Они подвергаются различным опасностям и невзгодам. Таким клеткам требуются особые защитные приспособления, предохраняющие яйцо, а потом и зародыша от механических повреждений, нападения вредителей и высыхания. Ярким примером таких приспособлений служат яйца акул, рептилий и птиц. Строго говоря, большая часть того, что мы называем «яйцом», – его «белок», пленки и скорлупа или кожистый футляр – это яйцевые оболочки, и только желток является истинным яйцом, то есть оплодотворенной яйцеклеткой.

image l:href="#image44.png"

Яйцо акулы, «привязанное» нитями кожистой оболочки к водорослям

Оплодотворенному яйцу, чтобы начать деление, необходима серьезная подготовка. Вот почему между оплодотворением и началом первого деления проходит определенный отрезок времени от 3 часов до полутора суток. А у некоторых животных, например у северных летучих мышей или у соболя, у которых оплодотворение яйцеклеток происходит в осенне–зимний период, развитие зародыша начинается лишь весной, когда будущие матери получают возможность охотиться и хорошо питаться.

Развитие начинается с того, что зигота начинает делиться. Сначала она делится на две клетки. Затем каждая из этих клеток тоже делится на две клетки и так далее. У ланцетников, примитивных хордовых животных, первые 7 делений происходят строго синхронно у всех клеток, в результате образуется пузырек из 128 клеток, полость которого заполнена жидкостью.

image l:href="#image45.png"

Деление зиготы у ланцетника: 1 – зигота; 2 – шарик из нескольких клеток; 3 – полый шар из клеток (бластула)

Так начинают развитие мелкие яйцеклетки. Куриное яйцо сразу разделиться на несколько клеток не может. В крупных яйцеклетках амфибий, рептилий, птиц и акул содержатся большие запасы питательных веществ – желток. Ядра таких яйцеклеток обычно находятся с краю. Отсюда и начинается его дробление. Поначалу между половинками разделившегося ядра возникает крохотный кусочек клеточной мембраны, как бы ширмочка, и только позже, при последующих делениях вновь образуемых ядер, разделение этих клеток завершается.

image l:href="#image46.png"

image l:href="#image47.png"

image l:href="#image48.png"

Дробление у птиц: А – вид сверху; Б – в разрезе

image l:href="#image49.png"

Разные способы, образования двухслойного зародыша ( гаструлы ):А – иммиграция; Б – расслоение; В – впячивание 1 – бластула; 2 – промежуточные стадии; 3 – гаструла; 4 – наружный слой клеток (эктодерма); 5 – внутренний слой клеток ( энтодерма )

На той стороне желтка, где находится клеточное ядро, дробление происходит быстрее, но клетки бывают мелкими. На противоположной стороне они более крупные, перегружены желтком и делятся медленнее. У лягушки в процессе деления образуется около 4000 клеток, из которых примерно 3000 мелких. В этот момент зародыш имеет шарообразную форму с большой внутренней полостью. Стенка этого шара состоит из одного, а у других животных из нескольких слоев клеток. После этого начинается процесс образования первичных органов: зародышевой кожи и кишки.

Этот процесс может происходить несколькими способами. У более развитых животных клетки шара (его называют бластулой) начинают делиться таким образом, что одна из разделившихся клеток остается наверху, а вторая оказывается внизу, формируя второй внутренний слой клеток шара. Из верхнего слоя формируется зародышевая кожа, из нижнего – зародышевая кишка.

Другие животные используют иной способ формирования этих органов. Он состоит в том, что в одном из участков бластулы начинается усиленное деление клеток и вселение их внутрь шара. Они постепенно заполняют всю его полость, а затем внутри них появляется новая полость. И в этом случае из наружного слоя шара формируется кожа, а из внутреннего скопления клеток – кишка.

image l:href="#image50.png"

Зародыш (стадия нейрулы) ланцетника: 1 – нервная трубка; 2 – хорда; 3 – кишка; 4 – зачаток головного мозга; 5 – зачатки мышц; 6 – жаберные щели

Еще один способ образования зародышевой кишки заключается в том, что стенка шара впячивается внутрь, смыкаются и отшнуровываются от верхнего слоя клеток, а полость шара постепенно уменьшается. Эта часть внедрившейся стенки шара и становится кишкой. Возникает овальный зародыш с отверстием на заднем конце, ведущим в полость кишки.

Затем на верхней стороне зародыша опять происходит процесс впячивания. В результате отшнуровавшаяся часть превращается в нервную трубку, а между ней и кишкой появляется длинное образование – хорда. Таков процесс формирования зародыша ланцетника – примитивного существа, которое из всех живущих сейчас на Земле животных, видимо, стоит ближе всех к предкам позвоночных.

image l:href="#image51.png"

Ланцетник

Они узнают друг друга «в лицо»

Мы познакомились с тем, как начинается развитие оплодотворенной яйцеклетки. На начальном этапе развития зародыша его клетки просто делились и оставались «жить» там, где появились на свет. Можно подумать, что эти первоначальные структуры формируются совершенно случайно и образующим их клеткам совершенно безразлично, где они оказались и кто их соседи. Однако это не так. Помогли это выяснить лягушки. Их зародыши обладают удивительным свойством. Если их икринки развиваются в воде, куда добавлено немножко пищевой соды, клетки зародыша между собой не слипаются, как им полагается. Это свойство позволило «разобрать» зародыши лягушки на отдельные клетки. Если эти клетки поместить в специальный питательный раствор, они не погибают, а вновь приобретут способность слипаться между собой.

Разборку на «кирпичики» ученые осуществляли, когда в зародыше было уже три слоя клеток. Верхний, как вы уже знаете, – зародышевая кожа (эктодерма). Внутренний слой предназначен для создания кишечника и его производных (энтодерма). А из промежуточного слоя клеток (мезодермы) образуются мышцы, кости, соединительные и другие ткани.

image l:href="#image52.png"

Зародышевые листки и органы, развивающиеся из них: 1 – эктодерма; 2 – мезодерма; 3 – энтодерма

Как вы думаете, что произойдет, если клетки двух или трех слоев зародыша смешать между собой и поместить в питательный раствор?

Оказалось, что в этом случае клетки рассортируются на два или три сорта и при этом каждый сорт клеток займет соответствующее ему место, то, которое они занимал в зародыше. Так, если смешать клетки всех трех слоев, то из них образуется шарик, похожий на зародыш. Внутри этого шарика окажется крохотный шарик из слепившихся клеток энтодермы. Сверху он будет окружен, хотя, скорее всего, не очень полно, клетками мезодермы. А снаружи шарик окажется покрыт слоем клеток эктодермы.

Интересно, что если взять клетки только двух слоев – наружного и внутреннего, клетки каждого сорта слепятся между собой по отдельности, а друг друга замечать не будут, не проявляя никакого интереса к соседям.

Теперь вернемся к нашему искусственному зародышу из клеток трех слоев. Если клетки среднего слоя не сумели создать вокруг шарика из внутренних клеток сплошной оболочки, то и клетки наружного слоя эту часть шарика, не покрытую мезодермой, тоже оставят голой. Оказывается, клетки зародыша не только способны узнавать своих бывших соседей, но и знают, как им следует относиться к клеткам других слоев зародыша. Клетки верхнего и внутреннего слоев способны вступать в контакт только с клетками промежуточного слоя, зато промежуточные клетки охотно вступают в контакт и с теми, и с другими. Благодаря этому зародыши всегда образуются правильно, и клетки не «путают», где им следует находиться.

image l:href="#image53.png"

Схема опыта с зародышами лягушки

Они не домоседы

В зародыше довольно рано появляются клетки, являющиеся узкими специалистами в каком–либо виде деятельности. Интересно, что появление этих клеток, их формирование часто происходит не там, где им придется работать, а где–нибудь на стороне, иногда довольно далеко от места будущей работы. Когда потребность в их деятельности созреет, этим клеткам приходится перебираться на новое место жительства, к месту будущей работы. Может показаться удивительным, но этот процесс происходит даже у человека.

О миграциях клеток тела в ходе развития организма ученые знали уже достаточно давно, но о том, как путешествующие клетки находят дорогу к месту работы, выяснить было непросто. Проще всего было предположить, что клетки находят дорогу по «запаху». Однако доказать, что именно запах помогает им найти дорогу, крайне трудно. Такая возможность бесспорно доказана лишь в одном–единственном случае: так находят дорогу клетки–предшественники лимфоцитов, белых клеток крови, из костного мозга, где они образуются, в вил очковую железу – тимус, находящуюся у нас между трахеей и грудиной.

Конечно, клетки крови не обладают обонянием. Речь идет о химической чувствительности клеток, об их способности реагировать на определенные химические вещества. Чтобы доказать, что незрелые клетки костного мозга активно разыскивают вилочковую железу, их помещали на границе двух крохотных камер. Если в обеих камерах была плазма крови, клетки костного мозга так и оставались там, куда их помещали. Иначе вели себя эти клетки, когда в одной из камер оказывалась жидкость, взятая из вилочковой железы. Тогда клетки перебирались в эту камеру.

image l:href="#image54.png"

Тимус: А – расположение в организме человека; Б – строение на поперечном срезе

Как происходит поиск нужного органа? Почувствовав присутствие нужного вещества, клетки начинают передвигаться в его сторону, а попав туда, начинают двигаться в ту сторону, где его концентрация выше, пока не обнаружат орган, из которого оно выделяется, и проникают в него. Попав в вил очковую железу, клетки–предшественники лимфоцитов проходят там «специализацию», превращаясь в Т–лимфоциты, которые играют важную роль в формировании иммунитета.

Кто отдает приказы?

Представьте себе станок–автомат для изготовления гвоздей. Что нужно для того, чтобы он приступил к их изготовлению? Во–первых, металл – чтобы было из чего делать гвозди. Во–вторых, электроэнергия – чтобы станок мог работать. А в–третьих... нужно включить станок.

А кто «включает» процесс дифференцировки клеток?

Каждая клетка любого организма имеет полный объем информации о том, как устроен организм, в котором она находится, а также о том, какие функции и каким образом должны выполнять клетки данного организма. Действительно, клетки умеют делать то, что им положено, но кто–то должен им дать команду. Оказывается, команду дают клетки–соседи из тех, кто появился раньше и успел сформироваться.

image l:href="#image55.png"

Развитие нервной трубки зародыша амфибии

Вы уже знаете, что у зародыша довольно рано формируется нервная трубка. Затем на ее переднем конце возникает утолщение – зачаток головного мозга, а чуть позже по бокам этого зачатка возникают глазные пузырьки, зачатки будущих глаз.

Всё, что в глазу непосредственно относится к восприятию света, создается клетками нервной трубки, но создать глазодвигательные мышцы, глазной хрусталик и роговицу, тем более веки и ресницы, клетки нервной трубки не могут. Обязанность создать хрусталик и роговицу возложена на клетки верхнего слоя зародыша, его эктодерму. Естественно, эктодермальные клетки сами решить, когда им надо заняться этой работой, не могут и ждут указаний. Они получают их от глазного пузырька. Создание хрусталика начинается, когда глазные пузырьки подрастут и приблизятся к эктодерме зародыша. Пузырьки и дают команду начать строительство хрусталиков.

Если один из глазных пузырьков удалить, будьте уверены, ни глаз, ни хрусталик на той стороне головы у зародыша лягушки не вырастет. Другое дело, если пересадить глазной пузырек на новое место, скажем, на шею будущего зародыша, – такие операции у них легко удаются, хрусталик будет создан. Сначала клетки оболочки зародыша станут впячиваться внутрь. Затем они замкнутся в пузырек и отшнуруются от образовавших их клеток. Этот крохотный пузырек станет зачатком хрусталика. Позже клетки наружной оболочки зародыша создадут над хрусталиком роговицу.

image l:href="#image56.png"

Образование зачатка глаза: 1 – глазной пузырек; 2 – эктодерма; 3 – зачаток хрусталика; 4 – формирующаяся сетчатка; 5 – формирующаяся роговица

Итак, порядок работ на этом участке строительства глаза следующий. Хорда стимулирует создание у зародыша нервной трубки. Глазные пузырьки, возникшие из нервной трубки, вступают в контакт с наружной оболочкой зародыша, заставляя ее создать хрусталик. В свою очередь хрусталик дает команду на создание роговицы.

Годятся и чужие приказы

Удивительно, но клеткам и тканям организма в их деятельности по созданию организма годятся и чужие приказы. Во всяком случае, ткани кожи охотно выполняют такие распоряжения.

Знаете ли вы, как устроена кожа высших позвоночных? Она состоит из трех слоев: наружного – эпидермиса, среднего слоя – дермы и подкожной клетчатки. Собственно кожей является дерма. Во всяком случае, так переводится это слово с греческого языка. Приставка «эпи» переводится как «на», «над». Следовательно, эпидермис – это то, что над кожей.

image l:href="#image57.png"

Строение кожи: 1 – эпидермис (мертвые клетки); 2 – эпидермис (слой живых, делящихся клеток); 3 – дерма; 4 – подкожная жировая клетчатка; 5 – потовая железа; 6 – сальная железа; 7 – кровеносные сосуды; 8 – нервы; 9 – нервные «окончания» (рецепторы)