Ученые из Геологического института Кольского научного центра РАН детально изучили рост колоний зеленого жгутиконосца пандорины и пришли к выводу, что колонии растут в соответствии с принципом, сформулированным в 1894 году Пьером Кюри применительно к росту кристаллов. Согласно принципу Кюри, кристалл под влиянием внешнего воздействия изменяет свою симметрию таким образом, что сохраняются лишь элементы, общие с элементами симметрии воздействия. Применительно к живому организму это означает, что если среда совершенно симметрична, то и организм примет самую симметричную форму из всех возможных.

В отличие от вольвокса, в колониях которого может быть свыше тысячи клеток, зрелые колонии пандорины состоят всего из 16 клеток. На фотографии видны жгутики — едва заметные тонкие линии, отходящие от некоторых клеток (© UT–Austin; фото с сайта www.zo.utexas.edu)

В отличие от вольвокса, в колониях которого может быть свыше тысячи клеток, зрелые колонии пандорины состоят всего из 16 клеток. На фотографии видны жгутики — едва заметные тонкие линии, отходящие от некоторых клеток (© UT–Austin; фото с сайта www.zo.utexas.edu)

«Среда» пандорины, внешняя и внутренняя, действительно совершенно симметрична в том смысле, что живет это существо в толще воды, все клетки в колонии одинаковы по строению и функции, у колонии нет предпочтительного направления движения, и она может плыть в любую сторону, не поворачиваясь вокруг своей оси.

Ученые использовали культуру Pandorina morum, полученную в лаборатории альгологии МГУ. Жгутиконосцев выращивали в специальной питательной среде и изучали строение колоний на всех стадиях развития. Выяснилось, что колонии растут путем последовательных неравных делений клеток. Клетки «молодых поколений» обычно мельче «старых», но впоследствии дорастают до стандартного размера, так что в зрелой колонии все клетки одинаковы.

В каждый момент времени в культуре наблюдается неравное число колоний разного возраста: преобладают всегда восьмиклеточные колонии, и затем, в порядке убывания, четырехклеточные, шестиклеточные и зрелые шестнадцатиклеточные. Встречаются и все остальные варианты (двух-, трех-, пяти-, семи-, девятиклеточные и т. д.), но гораздо реже. Очевидно, развитие колоний идет неравномерно, в нем есть периоды быстрых преобразований и более долгие стабильные периоды, соответствующие стадиям 4, 6, 8 и 16 клеток.

Основное внимание авторы уделили стереометрии зрелых 16-клеточных колоний. Вначале эти колонии имеют вид довольно бесформенных комков из 16 шарообразных клеток, но затем, по мере роста, промежутки между клетками исчезают, клетки приобретают очертания многоугольников, а сама колония становится похожа на многогранник (полиэдр).

Авторы указывают, что существует три теоретически возможных типа полиэдрических 16-клеточных колоний: 1) с типом симметрии  –43m (наиболее симметричный, с четырьмя шестиугольными гранями и 12 пятиугольными, причем шестиугольники не контактируют друг с другом); 2) менее симметричный с типом симметрии 222, тоже с четырьмя шестиугольными гранями и 12 пятиугольными, причем шестиугольники попарно контактируют друг с другом; 3) наименее симметричный (тип симметрии –7m), с 14 пятиугольными и двумя семиугольными гранями, расположенными друг напротив друга.

Теоретически возможные типы полиэдрических 16-клеточных колоний. Слева направо: –43m, 222, –7m (рис. из обсуждаемой статьи)

Теоретически возможные типы полиэдрических 16-клеточных колоний. Слева направо: –43m, 222, –7m (рис. из обсуждаемой статьи)

Авторы проанализировали в общей сложности 114 16-клеточных колоний. Оказалось, что 73 из них имели первый тип симметрии, 24 — второй, 2 — третий, и у 15 колоний тип симметрии определить не удалось (так как они были еще не вполне сформированы и между клетками сохранялись просветы). Таким образом, большинство колоний «избрали» наиболее симметричную из возможных конструкций. Втрое меньше колоний «выбрали» менее симметричный тип 222, в котором, однако, имеются три взаимно перпендикулярные оси симметрии, что обеспечивает свободное вращение организма в трехмерном пространстве. Последний, третий тип симметрии –7m почти не встречается в популяции. У таких колоний резко выделяются две семиугольные клетки, расположенные на противоположных сторонах шара, что делает их менее свободными в выборе направления движения в толще воды.

Колонии пандорины на разных стадиях развития. Цифрами обозначено число клеток в колонии (фото из обсуждаемой статьи)

Колонии пандорины на разных стадиях развития. Цифрами обозначено число клеток в колонии (фото из обсуждаемой статьи)

Кроме того, необходимо учитывать еще одно обстоятельство, делающее тип симметрии –7m малореальным. Все клетки в колониях пандорины по сути своей изначально одинаковы, и они стремятся приобрести примерно одинаковый размер, тогда как две семиугольные клетки в колонии типа –7m волей-неволей должны быть больше всех остальных.

Авторы проанализировали также архитектуру восьмиклеточных колоний, и пришли к выводу, что и здесь наблюдается то же самое: большинство колоний построено по принципу максимальной симметрии.

Таким образом, колонии пандорины, подобно кристаллам, растут в соответствии с «принципом Кюри»: обычно избирается наиболее симметричный вариант развития из всех возможных. Едва ли в данном случае можно говорить о какой-то особой адаптации или о целенаправленном генетическом контроле архитектуры колонии (хотя степень наследуемости типа симметрии колонии было бы очень интересно проверить). Скорее всего, выявленная закономерность — не более чем тривиальное следствие того обстоятельства, что у пандорины совершенно не развита дифференциация клеток, все клетки идентичны, и нет никаких специализированных систем, регулирующих рост отдельных клеток в зависимости от особенностей клеточного окружения — то есть тех систем, которые направляют индивидуальное развитие настоящих многоклеточных организмов.

Вместе с тем было бы любопытно выяснить, каким будет соотношение колоний с разным типом симметрии в различных средах, в том числе в средах с ярко выраженной анизотропностью, резкими градиентами условий: не вырастет ли в этом случае доля менее симметричных колоний?

Источник: Ю. Л. Войтеховский, М. Г. Тимофеева, Д. Г. Степенщиков. Принцип кюри и морфологическое разнообразие колоний Pandorina morum (Mull.) Bory (Volvocaceae) // Журнал общей биологии. Том 67, 2006. № 3. Стр. 206-211.

Александр Марков Источник : www.elementy.ru  

Ещё в разделе

У фитопланктона соотношение размера и численности то же, что и у млекопитающих

При изучении проб морского фитопланктона выяснилось, что чем больше размер клеток того или иного вида водорослей, тем ниже их численность. Удивительно, но это сни жение численности происходит пропорционально массе клетки в степени –0,75 — точно такое же

Как правильно выбрать партнера (полезные советы для девушек)

На какие признаки обращают внимание девушки при выборе партнера? С эволюционной точки зрения наиболее важными являются его здоровье, которое определяется качеством его генов, и его готовность к заботе о потомстве. Но как оценить эти важные характеристики

Лекарство от наследственных болезней будут выделять из паразитического жгутиконосца

Индийские ученые показали, что белковый комплекс RIC, выделенный из одноклеточных паразитических жгутиконосцев лейшманий, нормализует обмен веществ в клетках людей, страдающих тяжелыми наследственными заболеваниями — так называемыми «митохондриальными бол

Обитатели земных недр не нуждаются в солнечном свете

Глубокая скважина, пробуренная южноафриканскими старателями, позволила ученым обнаружить подземное микробное сообщество, которое просуществовало в полной изоляции от остальной биосферы как минимум три миллиона лет. В сообществе преобладают бактерии, получ

В подводном грязевом вулкане обнаружены неизвестные микробы

Большой грязевой вулкан километрового диаметра, расположенный на дне Баренцева моря, оказался населен тремя типами микробных сообществ, живущих за счет окислени

Люди будут выращивать дома на деревьях

В будущем люди смогут вырастить свой дом, не прибегая к услугам строительных подрядчиков. Профессия строителя исчезнет навсегда, считают архитектор Митчелл Джоачим и его единомышленники.

Фекалии домашних клещей разрушают защитные свойства кожи человека

Клещи, обитающие в домашней пыли, оставляют не только следы. Испражнения пылевых клещей, попадающие на нашу кожу, могут делать ее более уязвимой для различных ал лергенов и раздражителей, говорится в новом исследовании.

Чем больше у жуков рога, тем меньше у них яички

Исследования навозных жуков подкрепляют стереотип о мужчинах с большими спортивными машинами. Согласно новому исследованию, самцы жуков, которые щеголяют сам ыми устрашающими и внушительными рогами, расплачиваются за это самыми крохотными яичками.

Для чего медузам сложные глаза?

Кубомедузы отличаются активным охотничьим поведением и хорошо развитыми камерными глазами, сходными по строению с глазами позвоночных. Однако выяснилось, что фокусное расстояние превышает расстояние до сетчатки, поэтому глаз не может видеть мелких деталей

Разгадана тайна микроба, не боящегося радиации

Уникальная способность микроба Deinococcus radiodurans переносить огромные дозы радиации основана на высокоэффективной системе репарации (починки) ДНК.

Под Землей обнаружено огромное количество новых живых существ

Под Землей обнаружено огромное количество новых живых существ

К открытию ежегодной конференции Американского геофизического союза ученые объявили о своем открытии. «Земли населяет огромное количество живых существ».

3,5 млрд лет оксигенного фотосинтеза

3,5 млрд лет оксигенного фотосинтеза

История фотосинтеза древнее, чем предполагалось ранее, считают авторы статьи Early Archean origin of Photosystem II (Раннее архейское происхождение фотосистемы II), опубликованной в журнале Geobiology.

Клетки крови человека превратили в стволовые клетки нервной системы

Клетки крови человека превратили в стволовые клетки нервной системы

Ученые из Немецкого центра исследования рака в Хайдельберге перепрограммировали клетки крови человека и фибробласты в стволовые клетки нервной системы гомогенного типа.

Дельфины устанавливают между собой график охоты

Дельфины устанавливают между собой график охоты

9-летнее исследование выявило необычное поведение дельфинов (рода Афалины), обитающих у побережья Словении. В пределах одной популяции этого вида животные разделились на две группы, которые избегают контакта, охотясь в разное время дня - социальная стратегия, не известная у морских млекопитающих.

Оказывается, поведение пауков изучено еще не полностью

Оказывается, поведение пауков изучено еще не полностью

Как известно, представители рода Черных вдов отличаются своим уникальным поведением, которое предвещает так называемый половой каннибализм: после копуляции самка поедает самца.

У венериной мухоловки могут быть «друзья»

У венериной мухоловки могут быть «друзья»

Американские ученые из штата Северная Каролина выяснили, какие насекомые опыляют венерину мухоловку. В ходе этого эксперимента биологи заметили одну интересную особенность – растение не поедает своих опылителей.

Жуки-бомбардиры могут спасаться даже после съедения

Жуки-бомбардиры могут спасаться даже после съедения

Японские ученые обнаружили уникальную способность жуков-бомбардиров спасаться из желудка проглотившей их жабы. Как известно, жуки-бомбардиры принадлежат к подсемейству Brachyninae семейства жужелиц. Свою известность насекомые заработали благодаря методу активной обороны.

Раскрыты новые способности хамелеонов

Раскрыты новые способности хамелеонов

Ученые из Германии смогли доказать, что у некоторых видов хамелеонов гребни и бугорки на теле способны светится синим цветом в ответ на ультрафиолетовое излучение. Данное явление называется флуоресценцией. Иногда такое свечение можно встретить у водных организмов, значительно реже оно замечается среди наземных животных.

Акулы тоже могут «сидеть» на диете

Акулы тоже могут «сидеть» на диете

Ученым из Калифорнийского университета в Ирвайне при помощи экспериментов удалось подтвердить, что малоголовая молот-рыба может прекрасно себя чувствовать употребляя до 90% исключительно растительной пищи.

Станет ли человек бессмертным?

Станет ли человек бессмертным?

Группа ученых из Великобритании и Голландии провела исследование, целью которого является детальное изучение среды кишечника. В результате проведенного эксперимента биологам удалось увеличить продолжительность жизни червей и мух. Осуществить вышесказанное ученые смогли путем уменьшения активности фермента, который вырабатывается у всех живых существ и, люди, в данном случае, не стали исключением.

Оценка:

Пока комментариев нет