Определяющая особенность одноклеточной жизни — её индивидуальность. Причем это относится не только к более совершенным эукариотическим (ядерным) клеткам, но и к их доядерным собратьям — прокариотам, или, попросту говоря, бактериям. Однако доказать эту индивидуальность пока никто не пытался.
Международная команда исследователей из США и Швеции решила изучить взаимодействие бактерий, специально создав для этого микроскопические камеры, в которые помещались бактерии. Все камеры были разной формы и размеров, что позволило ученым культивировать бактерии в незначительных объемах среды. Работа исследователей была опубликована в последнем выпуске PLoS Biology.
Выяснилось, что в неблагоприятных условиях простейшие образуют особые биопленки, защищающие их от антибиотиков.
С точки зрения медицины, именно такие пленки играют ключевую роль в воспалении при муковисцидозе, инфекциях мочеполовой системы и других тяжелых и трудно поддающихся лечению заболеваниях.
или доядерные (Prokariota) — организмы, не обладающие типичным клеточным ядром и хромосомным аппаратом. К ним относятся бактерии, синезелёные водоросли, риккетсии, микоплазмы и другие.
Согласно новейшей системе классификации органического мира, эта группа обладает рангом царства или надцарства, противопоставляемая другому царству или надцарству - эукариотам (ядерным).
Материальный субстрат, связанный с передачей и реализацией наследственной информации, представлен у поркариот нитью дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), имеющей обычно кольцеобразную форму и локализованной более или менее в центральной части организма. Эта часть, называемая нуклеоидом, не отграничена мембраной от цитоплазмы, как это сделано у ядерных. ДНК у прокариот, в отличие от эукариот, обычно не связана с белками гистонами (не образует нуклеогистон), и регуляция работы генов осуществляется через метаболиты. У доядерных нет также митохондрий и сложно устроенных жгутиков.
Кроме того, что бактерии куда древнее эукариотических организмов, синезелёные водоросли были, вероятно, первыми автотрофными организмами, появившимися на Земле в процессе эволюции жизни.
БСЭ
У американских и шведских учёных бактерии развивались непосредственно на столике микроскопа в небольшом прозрачном термостате. При этом современные оптические методы — поляризации, фазового и хоффманского контрастирования — позволяли с высокой точностью различать даже отдельные живые клетки. Ходжун Чхо, аспирант Левченко, в течение 24 часов неотрывно записывал на видео самоорганизацию и поведение культуры.
Оказалось, что в зависимости от формы и объема камеры, клетки организовывали свои колонии по-разному. Например, в округлых камерах клетки располагались случайным образом, тогда как в углах квадратных выстраивались упорядоченно. При этом атипичные палочки — слишком короткие или слишком длинные — не включались в эту структуру. И чем дольше популяция клеток оставалась в камере, тем более организованной становилась структура образуемой ими пленки.
— одно- или многоклеточные растительные и животные организмы, у которых тело клеток, в отличие от клеток прокариот, дифференцировано на цитоплазму и отграниченное мембраной ядро. Это царство или надцарство, включают царства животных, грибов, растений.
Генетический материал ядра эукариот организован в хромосомы, способные к удвоению и распределению путем митоза между дочерними клетками. Молекулярную основу хромосом составляет дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), тесно ассоциированная с гистонами и другими белками.
У большинства эукариот есть типичный половой процесс (со слиянием клеточных ядер при оплодотворении и редукционным делением в процессе мейоза); цитоплазма клеток, в отличие от цитоплазмы клеток прокариот, обладает сложной системой мембран, формирующих эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохондрии и другие органоиды.
БСЭ
Всё это напоминает поведение предшественников многоклеточной жизни — колоний одноклеточных водорослей.
Впрочем, о дифференцировке клеток пока говорить нельзя, поэтому учёные удерживаются от сравнений. Кроме того, учёным не удалось сделать главного — выявить причины такого поведения бактерий.
Возможно, эти неясности сможет разрешить статья специалистов из Британского института эволюционной биологии, опубликованная в последнем номере Nature. Ученые выявили реакцию культуры P.aeruginosa на вещества, выделяемые другими организмами при изменениях в окружающей среде.
Оказалось, что эта реакция была сильнее всего, если штаммы бактерии были генетически ближе друг к другу.
Таким образом, бактериям проще всего влиять на поведение своих ближайших родственников. Означает ли это, что такие примитивные существа, как бактерии, способны к коллективной жизни, пока не ясно. По крайней мере, многоклеточные организмы, клетки которых не имеют ядер, науке неизвестны.
колониальная пресноводная зеленая водоросль. Колония выглядит как полый шар (диаметром не более 3 мм), поверхность которого образована клетками, соединенными между собой тяжами протоплазмы.
Предполагается, что колониальные формы такого рода - одно из звеньев, связующих одноклеточные и многоклеточные организмы.
Клетки колонии специализированны, часть из них отвечает за передвижение, часть за фотсинтез, часть за восприятие света. Размножение протекает с помощью формирования внутри родительской колонии дочерних.
Кругосвет
В любом случае, изучение плёнок, образуемых бактериями, имеет большое значение для медицины. Как показал микробиолог Дон Монро, работа которого опубликована в том же выпуске PLoS Biology, что и статья группы Левченко, подобные пленки образуются и развиваются практически при всех инфекционных заболеваниях. По мнению Монро, именно они, а не сами бактерии, должны быть основным объектом для целенаправленного лечения.
