Текст книги "Сотворенная природа глазами биологов"

Микроорганизмы и клетки

Организация нервной системы и мозга, например позвоночных животных и их аналогов, у одноклеточных творений настолько различна, что, на первый взгляд, представляется несопоставимой. И в то же время для самых разнообразных видов нервной системы, принадлежащих, казалось бы, и совсем простейшим и очень сложным организмам, характерны одинаковые функции.

Дело в том, что органы позвоночного животного, несмотря на некоторую степень самостоятельности, могут функционировать в целостном организме только в связи друг с другом. Поэтому-то такое живое существо наделено этой очень важной организующей и координирующей структурой – нервной системой. С помощью органов чувств и анализирующих систем происходит постоянный сбор и анализ информации о внутреннем состоянии организма и окружающей его среде. А затем формируется целесообразная ответная реакция и поведение животного в целом. Благодаря нервной системе осуществляется его питание, защита, размножение.

А как же тогда живет, например, инфузория туфелька? Ведь нервная система у нее, вроде бы, отсутствует. Однако туфелька движется, питается, выбрасывает наружу непереваренные остатки пищи, размножается. И все эти сложнейшие процессы происходят не хаотично, а в строгой последовательности. Любая реакция определяет последующую. А та, в свою очередь, дает продукт, который необходим для начала очередной реакции.

Рассмотрим некоторые возможности, способности и целесообразные действия микроорганизмов, а также отдельных клеток.

Ведь они, как и многоклеточные животные, получили от Создателя удивительно сложные и для каждого вида по-своему уникальные системы жизнеобеспечения. Это своего рода аналоги нервной системы и даже так называемый «мозговой центр».

К микроорганизмам относится обширная группа живых существ, зачастую различимых только с помощью самой современной исследовательской техники. Это бактерии, так называемые простейшие, микроскопические грибы и вирусы. Поскольку микроорганизмами называют мельчайшие организмы, то к ним, вероятно, можно отнести и сравнительно недавно открытые прионы.

В учебной и популярной литературе настойчиво воспроизводится мнение о примитивности микроорганизмов. Примеров тому множество, вот лишь некоторые из них: «Можно сказать, что бактериальная клетка – просто мешочек, набитый различными веществами» (Энциклопедия для детей, 1998); «Самое простое строение у амебы. Тело амебы представляет собой комочек полужидкой цитоплазмы с ядром посередине» (Детская энциклопедия, 1973).

Может быть такое мнение составителей и авторов основывается только на видимой в микроскоп и схематично изображаемой примитивности строения этих живых творений? Или оно вызвано недостаточным знакомством с научными фактами о сложности их проявлений и о непостижимых для нашего ума возможностях и способностях?

Уже столетия назад ученым было известно об эфемерности видимого в биологии. Да и ведущие современные естествоиспытатели стараются не опираться в своих выводах только на видимое, зависящее от уровня экспериментального оборудования. Они понимают, что в науке о жизни, как и в физике, непосредственная ненаблюдаемость того или иного феномена и невозможность изображения не означает отрицания его существования. На том же основании физиками не могли бы быть открыты элементарные частицы.

И в биологии, если мы даже не видим у живых существ определенных органов, нам все же приходится признавать у них ту или иную деятельность. Дышат все животные, даже те, которые не имеют конкретных дыхательных органов. Они передвигаются без мышц, действуют не только произвольно, но и с определенной целью, принимают пищу и усваивают ее, хотя у них отсутствует пищеварительная система. И все это силами одной-единственной клетки этих малых, но премудро созданных существ!

Еще больше тайн хранит в себе жизнедеятельность прионов, за открытие которых нейробиолог Стенли Прузинер удостоился Нобелевской премии (1997 год). Прионы являются активными, целенаправленно действующими инфекционными агентами, способными к расширенному воспроизводству.

Прионы состоят всего из одной молекулы белка (!), иными словами, они отличаются от всех прочих инфекционных патогенов (вирусов, бактерий и др.) тем, что у них отсутствует какой-либо геном – ДНК или РНК.

Но ведь согласно распространенному мнению, при отсутствии «банка» генетических информационных данных и центра управления организмом любая деятельность живых существ просто невозможна. Однако, как показывают факты, чем проще кажется их устройство, тем более сложные загадки преподносят людям эти Божий творения.

Сложные системы микроорганизмов

Несмотря на то что устройство микроорганизмов кажется примитивным, оно включает в себя строение и функционирование многих жизненно важных систем и органов:

• своеобразные сенсорные системы, в том числе живые приборы, позволяют микроорганизму воспринимать изменения окружающего и внутреннего мира, чтобы адекватно реагировать на полученные раздражения;

• органы движения обеспечивают различные, зачастую целенаправленные, перемещения одноклеточной особи в пространстве и все действия, связанные с ее жизненными потребностями;

• системы координации и управления – сложные комплексы, которые осуществляют организацию и руководство деятельностью всех процессов, систем и элементов даже такого миниатюрного организма.

Кроме того, все микроорганизмы, как и любые живые существа, имеют свои поведенческие особенности. То есть у представителя каждого вида существуют отличные от других врожденные действия и их различные вариации как результат адекватного реагирования на воздействие среды. Сюда входят, например, пищевое поведение, преимущественно связанное с добыванием пропитания; защитное поведение, реализующее оборонительные и защитные возможности организма; репродуктивное поведение и другие поведенческие проявления.

Поведение микроорганизмов в основном строится по наследственной программе – это инстинктивное поведение. И в то же время некоторые из микроорганизмов способны накапливать индивидуальный опыт, приобретать определенные навыки, что соответствует генетически обусловленному поведению на основе научения. Например, те же инфузории, которые, на первый взгляд, кажутся простыми созданиями, способны научиться сортировать взвешенные в воде мелкие частички, отправляя в «рот» съедобные и выбрасывая остальные.

Рассмотрим более детально удивительные возможности систем микроорганизмов, а также для сравнения примеры, демонстрирующие уникальные способности и самостоятельные действия живых клеток.

Как собраться в многоклеточный организм. У некоторых видов амеб существуют две фазы жизнедеятельности:

• фаза их жизни в виде отдельных самостоятельных клеток со всеми функциями одноклеточного организма. Они обитают в теплой влажной среде и питаются бактериями;

• фаза, в которой амебы собираются вместе, образуя многоклеточный организм. Эта вторая фаза связана с недостатком их пищи – бактерий. Так, например, образуется слизистый грибок миксомицет-диктиостелиум.

Сначала его будущие клетки живут самостоятельно, ползая по почве в виде миксамеб. Затем, когда наступают неблагоприятные условия для их жизнедеятельности, одна или несколько этих амеб начинают выделять вещество акразин. Это служит сигналом для их сородичей, и они начинают ползти навстречу друг другу. Ведь рецепторы акразина имеются на поверхности всех амеб. Кто назначает некоторых амеб на роль главных организаторов коллектива, ученым не известно.

Собравшиеся вместе миксамебы готовы к сборке нового организма. И в этом им помогают структурные и молекулярные приспособления, позволяющие клеткам узнавать друг друга и ассоциироваться. Миксамебы постепенно образуют многоклеточный плазмодий, который становится червеобразным слизевиком. Он превращается в маленький грибок с округлой головкой, где находятся споры. Головка гриба стоит на тонкой ножке, а сам он не более двух миллиметров.

Интересно, что этот многоклеточный организм собирается из отдельных клеток-амеб буквально на глазах. Причем благодаря генетической информации процесс самосборки исключает хаотичность при их взаимодействии. Идут строго упорядоченные и отлаженные механизмы формирования отдельных органов и всего организма в целом.

Новое живое существо имеет уже свои жизненные задачи – пережить период с недостатком пищи и произвести на свет споры. При благоприятных условиях во влажной среде из спор появятся молодые миксамебы. И таким образом замкнется жизненный цикл этих маленьких, премудро созданных животных.

Восстановление целого организма из его части. В условиях предыдущего эксперимента с миксамебами ученые решили сократить количество сливающихся клеток до половины. И оказалось, что из этой половины миксамеб получился той же формы грибок, но вдвое меньшего размера. Когда оставили четвертую часть клеток, они вновь собрались в совсем маленький грибок со всеми присущими ему формами.

Это говорит о том, что каждая клетка несет информацию о форме тела грибка данного вида, которую нужно совместно сложить.

Правда, существует предел, когда клеток для построения миксо-мицета не хватает.

Не менее интересны опыты, проведенные с плоскими червями планариями. В эксперименте планарию разрезали на множество кусочков произвольных размеров и оставили их в покое. И оказалось, что клетки в каждом кусочке ткани планарий стали изменять свою специализацию и перестраиваться в целое животное.

Прошло три недели, и по дну сосуда поползли едва заметные глазу планарии-крошки разных размеров. У них, к радости сердобольных исследователей, была даже видна головка с глазами и расставленными в стороны обонятельными «ушками». Эти животные продемонстрировали, что способны воспроизвести свой облик даже из 1/300 части тела планарий.

В этом эксперименте открылся еще один немаловажный факт: каждое новое существо восстановилось из разного количества клеток в зависимости от размера отрезанного кусочка тела планарий. Но все организмы получились как по одному «чертежу». Значит, во всяком кусочке ткани появлялся организующий центр, который, используя клеточную информацию о форме целого организма, управлял его сборкой из существующего количества клеток.

Подобные опыты ставились и с одноклеточными существами – с крупными, в 2 миллиметра длиной, инфузориями спиростомами. Инфузорию разрезали микроскальпелем на 60 частей, и по прошествии определенного времени каждый кусочек восстанавливался в целый организм.

Но как это возможно? – спросите вы. Ведь вся генетическая информация об этом одноклеточном организме как раз и заключена в его единственной клетке. И 1/60 часть инфузории должна была содержать только малую часть данных о будущем живом существе. Но это факт, и он еще раз показывает нам сложность и совершенство сотворенного микромира.

А вот еще эксперимент, в котором участвует инфузория трубач размером около 0,5 мм. Если ее разрезать на части, то в течение нескольких часов полученные кусочки округлятся и начнут быстро превращаться в трубачей меньших размеров.

Здесь также происходит восстановление одноклеточного существа из его малой части. Вначале идет сложнейший процесс изменения специализации различных участков бывшего тела трубача. Каждая часть в пространстве даст свою форму. Например, в том кусочке, где было скопление ресничек, происходит сужение конца трубача, а в другом – наоборот.

Многочисленные исследования и выдвинутые теории так и не смогли ответить на вопросы – какие приборы следят за формой восстанавливающейся клетки, откуда подается команда, как вести себя той или иной части клетки и т. п.

Координация движений. Хотя простейшие, как явствует из классификации, принадлежат к наиболее примитивно устроенным живым организмам, однако это не всегда соответствует действительности. Достаточно посмотреть на грациозные плавательные движения инфузорий, которые осуществляются благодаря координированным биениям ресничек.

Организованное движение подразумевает существование у этих организмов системы, которая служит аналогом нервной системы у высших животных. Это относится ко всем простейшим с координируемыми движениями. Однако нервной системы как таковой у них нет. Вместо нее имеются нервоподобные волокна, нейрофибриллы, идущие от контролирующего центра к усикам.

Так, клетки эуплотеса имеют очень высокую степень координации движения для такого, казалось бы, примитивного простейшего. То же самое можно сказать и в отношении обычных инфузорий. Экспериментально доказано, что нейроподобные волокна у них функционируют так же, как и нервы. Специальным инструментом, применяемым в клеточной хирургии, на клетке были сделаны надрезы между контролирующим центром и усиками. После этого клетки утрачивали способность к координированному движению. Аналогичные надрезы в других местах клетки не влияли на координацию движения, если целостность нейро-фибрилл не нарушалась.

Биохимический парадокс. Подобно множеству других одноклеточных форм, тетрахимена передвигается с помощью ресничек и питается более мелкими организмами, главным образом бактериями. Тщательные исследования показали, что для жизнедеятельности тетрахимены необходимы те же аминокислоты, минеральные соли, витамины и сахара, что и для высокоразвитого животного.

Однако это микроскопическое живое творение не может синтезировать необходимые химические соединения. Поэтому тут мы имеем дело с развитым одноклеточным гетеротрофным (от греч. heteros – другой) организмом, который с точки зрения биохимии почти так же сложен, как и животное, состоящее из триллионов клеток.

Так ли уж проста тетрахимена как форма жизни?

«Разборчивая» туфелька. Эти одноклеточные организмы тоже не так примитивны, как можно было бы думать. Так, парамеция туфелька глотает далеко не все, что попадается ей на пути. У туфельки хорошо развит вкус, и то, что ей не нравится, во временные «желудки» к ней не попадает. Парамеции вылавливают из воды бактерий, лакомятся растертым куриным желтком и почему-то охотно поглощают краситель кармин, в отличие от крупинок серы и микроскопических кристалликов солей.

Чтобы выяснить, каким образом пищевые вещества оказываются «во рту» парамеций и каким образом туда не попадают несъедобные частички, провели следующий эксперимент.

В каплю воды, где плавали инфузории, ввели смесь из равных частей тщательно размельченного кармина и серы. В микроскоп было отчетливо видно, что реснички ротовой впадины без разбора загоняли в глотку все, что плавало на воде, но красные частички кармина скапливались на дне глотки и через каждые минуту-пол-торы попадали во вновь образующиеся «желудочки», а желтые частицы серы, не задерживаясь, выбрасывались наружу.

Однако разгадать, как удается туфельке рассортировать взвешенные в воде частички, пока не удалось.

Действие «боевых стрел» инфузорий. Удивительно сложные защитные устройства и действия присущи инфузории-туфельке.

Кроме многочисленных ресничек, инфузория получила и бессчетное количество стрекательных палочек – трихоцист (от греч. trichos – волос). Они представляют собой цитоплазматические органеллы особой «конструкции» (из белковых телец длиной 2–6 микрометров) с плотными острыми наконечниками. Трихоцисты выполнены как боевые стрелы и предназначены в основном для защиты жизни миниатюрного животного.

Эти устройства предусмотрительно спрятаны в глубине крохотных отверстий на одноклеточном теле инфузории. А в цитоплазме они находятся в полной готовности, располагаясь перпендикулярно поверхности тела.

Стоит только коснуться тела инфузории даже тончайшим волоском, как это миниатюрное животное тотчас же ответит на раздражение залпом своего стрекательного оружия. При выстреле эти белковые тельца вытягиваются в нить длиной 20–60 микрометров, увеличиваясь в 10 раз. Поскольку наконечники «стрел» маленькой инфузории, так же как и стрелы индейцев, содержат ядовитое вещество, то они отравляют нападающего.

Трудно себе представить, какая мощная генетическая программа заложена в этом животном, так несправедливо называемом простейшим. В этой программе заключена не только «документация» на изготовление «боевых стрел» довольно сложного строения и яда определенного химического состава, но и определен сам защитный механизм скоординированного залпа. Ведь он обеспечен целым комплексом целесообразных устройств и согласованных действий цитоплазматических образований, заменяющих одноклеточным животным мышцы.

Как видите, даже одноклеточное существо не оставлено Творцом беззащитным.

Эти удивительные бактерии

Об основной части (99,9 %) всех видов бактерий мы ничего не знаем, так как они в основном не культивируются в лабораторных условиях. Знания наши основаны на 0,1 % видов бактерий (а их – миллионы видов). Но и это позволяет понять, что мир живого непостижимо сложен и поистине неисчерпаем!

Какую степень сложности должно иметь живое создание, чтобы обладать подобием органов чувств, правильно воспринимать среду обитания и определять собственные потребности, иметь кратковременную и длительную память, принимать правильные решения, чтобы адекватно реагировать на любые воздействия, да и вообще проявлять индивидуальные черты? – задались вопросом ученые. И сами же на него с изумлением ответили: достаточно быть одноклеточным организмом, той же бактерией. Как уже было сказано, по традиционным понятиям, ограниченным рамками существующих концепций, они представляют собой простейшие и бесчувственные формы жизни.

«Окна» в мир у бактерий. Как ни удивительно, но одноклеточным животным тоже даны «окна» в мир, способность ощущать среду обитания и неплохо в ней ориентироваться. Для этого они имеют высокочувствительные рецепторы, которые и играют роль органов чувств, а также систему для анализа полученной информации.

Например, рецепторы реагируют на строго определенные молекулы, и такая химическая чувствительность подобна восприятию запаха и вкуса. Как уже говорилось, запах может определяться вибрационными свойствами молекул и их составляющих. И любой аромат связан с конкретными частотами (волновыми числами) инфракрасного диапазона. Поэтому специфические рецепторы (хеморецепторы) способны реагировать на присутствие в среде химического вещества даже на расстоянии.

А далее воздействие вещества на рецептор запускает последовательную цепь таких сложных реакций, которые, казалось бы, не должны происходить у одноклеточных организмов. Но все то сложное и целесообразное, что происходит с микроорганизмами, еще и еще раз подтверждает, что каждое, даже очень малое, существо является уникальным Божиим творением.

Химическая ориентация. Каким же образом применяют микроорганизмы свои «органы чувств» при химической ориентации. Для многих из них характерен хемотаксис – процесс ориентации под влиянием химических веществ и полей различной природы. Он осуществляется с помощью хеморецепторов, расположенных прямо на самой клетке.

Хемотаксис лучше всего наблюдать на одноклеточных – инфузориях и амебах. Хорошо видно, как они убегают от одних химических веществ и движутся к другим, переходят из области низкой концентрации в высокую, или наоборот. Исследования показывают, что хеморецепторы очень чувствительны к изменению и концентрации и химического состава вещества вокруг этих животных. Часто они ощущают буквально считанные ионы, присутствующие в среде.

Такой таксис одноклеточных существ сравним с наведением ракеты на цель. В случае живых организмов он самоуправляем и сходен с действием той ракеты, у которой программа наведения рассчитана, например, на инфракрасное излучение. Одноклеточный организм принимает сигнал и либо движется навстречу передатчику и стыкуется с ним, либо движение происходит от передатчика, так как он старается избежать встречи.

Если таксис положительный, то приемник сигнала (в данном случае микроорганизм) обязательно должен найти передатчик. И куда бы тот ни отклонялся в определенных пределах, все равно будет найден стремящимся к нему животным. Иными словами, когда происходит перемещение передатчика сигнала, то, как и в случае с самонаводящейся ракетой, происходит корректировка траектории микроскопического организма, который до сих пор многие считают примитивным.

Такое поведение одноклеточных существ помогает ученым представить, как, используя хемотаксис, передвигаются в человеческом организме различные клетки, относящиеся к имунной системе (макрофаги, лимфоциты и др.) – Они призваны защищать организм от «непрошеных гостей». Поэтому клетки-спасатели должны на расстоянии узнавать о появлении болезнетворных агентов и целенаправленно двигаться в их сторону.

Высокая чувствительность и «эффект домино». Среди микроорганизмов можно найти немало рекордсменов, способных ощущать отдельные молекулы и улавливать наиболее слабые из известных нам, а возможно и неизвестных полей.

Так, бактерии дана способность ощутить разницу между одной и двумя частицами среди 10 тысяч таких же частиц. Представьте для сравнения, что перед вами две стеклянные банки, заполненные монетками, и вам нужно «почувствовать», в какой из них ровно 10 000 монет, а в какой их 9999!

Загадочную способность бактерии откликаться на одну-единственную молекулу ученые пытаются объяснить, прибегая к различным теориям, в том числе к «эффекту домино».

Рецепторы на поверхности клетки соединены в гигантский кластер (сложно организованную группу). И стоит только одной из молекул вещества вступить во взаимодействие с определенным рецептором, как срабатывает пресловутый эффект домино. Тогда весь кластер перестраивается согласно «указаниям» заложенной Творцом в одноклеточный организм генетической программы. Причем это происходит не произвольно, а строго определенным образом.

В результате изменяется состояние всей поверхности бактериальной клетки. И соответственно меняются некоторые организменные процессы, а также поведение этого живого существа.

Перевод химического языка на световой. Чувствительность к внешнему воздействию обнаруживают и другие микроорганизмы. Например, ночью на море можно увидеть слабый мерцающий свет. Это светятся одноклеточные ночесветки. Если ударить чем-либо по воде, то свечение в этом месте станет значительно интенсивнее, и вода вспыхнет голубоватым светом. Это ночесветки «зажгут» свои клетки-фонарики в ответ на механическое раздражение.

Таким же свечением они ответят даже на самое незначительное повышение ионов натрия или сахара в воде, то есть на химическое раздражение. Ведь их хеморецепторы являются приемным устройством в системе анализа химических соединений. А они редко ошибаются.

Опыты говорят не только об очень тонком механизме хеморецепции, но еще и о передаче информации другим одноклеточным существам. Вспышка ночесветок при введении в воду химических веществ – это перевод информации химического языка полученного сигнала, посланного веществом, на электромагнитный – световой. И тогда загоревшийся фонарик ночесветки становится сигналом своим соплеменникам. Он даст им предупреждение о возможной опасности, связанной с изменением состава химических соединений в водной среде.

Восприятие различных видов энергии. Молекулярные «органы чувств» бактерии информируют ее о различных внешних событиях не только благодаря химическому взаимодействию с сигнальными веществами. Бактерия дифференцированно воспринимает в виде раздражения и многие виды энергии: световые волны, звуковые колебания, гравитацию, вибрации, угловые ускорения и т. п.

Больше того, бактерии могут предупреждать нас и о всплесках солнечной активности за неделю до их появления. Эти микроскопические животные, способные менять свою окраску, служат главной «деталью» сверхчувствительного прибора. На что они реагируют – на изменение электромагнитных полей или на сигнальные частицы, летящие от Солнца, – пока не выяснено.

А организм бактерий, проживающих в соленых водах, специально создает крохотные цепочки магнитных кристаллических частиц – магнетосом. Они содержат железо в виде магнетита и помогают бактерии ощущать магнитные поля, чтобы направлять ее движение с помощью геомагнитного поля Земли. Благодаря своему чувствительному компасу миниатюрные существа легко ориентируются и быстро мигрируют в нужном направлении.

Наследственная способность бактерий создавать для себя настоящий компас – факт сам по себе удивительный. Заслуживает внимания и то, что представители трех видов бактерий, которые обитают в водах, насыщенных серой, строят свои компасы не из окиси железа, а образуют кристаллическое вещество греигит, соединяя железо с находящейся вокруг в избытке серой. Причем бактерии создают свой собственный кристалл греигита по уникальной, пока не разгаданной людьми микротехнологии.

Механизмы построения каждой разновидности таких кристаллов идентичны в любом организме бактерий конкретного вида. И эти технологические процессы изготовления собственных «приборов» с такой же точностью воспроизводятся у потомков бактерий. А эти потомки и дальше понесут эстафету, врученную когда-то первой появившейся на свет бактерии этого вида.

Такая неукоснительно соблюдаемая преемственность поколений заложена Создателем в организм этих отнюдь не примитивных существ. Для Него нет ни больших, ни малых творений – для Него все едины и каждому дано все необходимое, в том числе и «окна» в мир, чтобы жить своей полноценной жизнью.

Аналог нервной системы бактерии. Вот еще один парадокс, связанный с организмом бактерии. Восприятие этим одноклеточным существом окружающего мира происходит под воздействием самых разных сигналов. Циркуляция таких информационных сигналов внутри бактериального организма представляет собой весьма сложную систему со многими связями.

Чтобы правильно реагировать на поступающие сигналы, клетка бактерии должна решить несколько задач:

• воспринять сигналы, часто несущие огромное количество информации;

• доставить их по назначению;

• обработать полученную информацию;

• адекватно отреагировать на получение сигналов;

• выключить системы реагирования после исчезновения сигналов. Постоянная переработка всей информации чрезвычайно важна для жизнедеятельности бактерии. Для решения множества задач у такого, казалось бы, просто устроенного организма, также как и у многоклеточного животного, существует аналог нервной системы.

Устройства для целенаправленных движений. Поскольку у бактерии «в одном лице» представлены и клетка и организм в целом, то, восприняв раздражение, они каждый по-своему автоматически реагируют на него. Клетка переходит в состояние возбуждения – к активной физиологической деятельности, выражающейся, например, в возникновении биоэлектрического потенциала, способного к распространению, а организм – к активному движению.

Одни бактерии способны к скользящему передвижению за счет специально существующей слизистой капсулы на поверхности клетки. Другим же даны особые органы движения – жгутики (от одного до пятидесяти). Они берут свое начало под цитоплаз-матической мембраной, закрепляясь там с помощью пары дисков. Вращая эти жгутики, бактерия может достаточно активно передвигаться, причем направление их вращения периодически меняется.

Осуществлять движения бактерии помогает очень тонкая и сложная наследственная система управления организмом. Она-то и направляет определенные сигналы к так называемым «ротационным моторам» жгутиков. Один такой сверхмалый «мотор» размером до 30 нанометров (в 1 миллиметре – 30 тысяч таких моторчиков) может достигать 100 оборотов в секунду! Вращается он как вперед, так и назад, позволяя бактерии осуществлять четко направленные движения. Для «микропроизводства» такого «ротационного двигателя» должны быть закодированы тысячи специфических внутриорганизационных структур, так что жгутики – это совершенно уникальное образование.

С помощью длинного подвижного жгутика, находящегося на одном из концов тела, плавают и жгутиконосцы. Его устройство позволяет малышам развивать поразительно большую для их размеров скорость. За секунду эти микроорганизмы покрывают расстояние в 30 миллиметров, что в 50–70 раз превышает длину их тела. Для сравнения: автомобиль длиной около 5 метров при скорости 90 километров в час, то есть 25 метров в секунду, проходит расстояние всего лишь в 5 раз превышающее собственную длину.

Если бы жгутиконосцы были размером с этот автомобиль, то они за час пробегали бы дистанцию в 1000 километров, то есть со скоростью самолета.

А у инфузорий нет жгутика, зато все тело как шерсткой покрыто 10–15 тысячами ресничек, работающих подобно веслам. Движения ресничек великолепно координируются. Их взмахи равномерными волнами прокатываются вдоль всего тела инфузорий, позволяя им развивать немалую скорость – 2 миллиметра в секунду. Конечно, инфузории плавают медленнее жгутиконосцев, но тоже очень неплохо. Они за секунду покрывают расстояние, в 6—15 раз превышающее собственную длину, что соразмерно скорости автомобиля.

Память бактерий. Механизм, обеспечивающий бактерии возможность находиться в постоянном движении, казалось бы, прост. Но даже в нем есть тонкости, которые трудно ожидать от столь миниатюрного существа. Так, его действие зависит не от абсолютной концентрации какого-то вещества, а от ее изменения. Хотя мера возрастания или убывания концентрации, ее градиент – явление пространственное, бактерия воспринимает его во времени, так как она плывет. Бактерия замечает, что концентрация становится выше или ниже, чем была перед этим.

Иными словами, у бактерии есть что-то вроде памяти. Поэтому можно пространственный градиент заменить временным. Если взять аминокислоту и добавить фермент, разрушающий ее с подходящей скоростью, то концентрация аминокислоты будет снижаться. Бактерии отвечают на это изменением направления движения так, как будто они плывут в зону с более низкой концентрацией.

Бактерия – это индивидуальность. Существовало мнение, что бактерия – это своего рода подвижный самоуправляемый модуль, «биочип», который объединяет в себе сенсор, логическое и исполнительное устройство, а также системы подвижности.

Однако более поздние исследования показали, что на самом деле бактерии обладают не только памятью, но и проявляют определенные особенности, свою индивидуальность. Если понимать индивид как отдельный организм, элементарную единицу жизни, имеющую все признаки, свойственные ее виду, и в то же время наделенную собственными особенностями, отличающими ее от других таких же организмов этого вида, то бактерии принадлежат к их числу. Установлено, что молодые бактерии способны к научению и запоминанию, чего лишены их более старые сородичи. Если они не освоили чего-то в юности, то уже не смогут сделать этого никогда.