І. РОЗМАЇТТЯ ТВАРИННОГО СВІТУ

Глава 1. НАЙДАВНІШІ МЕШКАНЦІ ЗЕМЛІ (ПІДЦАРСТВО НАЙПРОСТІШІ)

При слові «тварина» більшість з нас уявляє щось чотириноге і вкрите шерстю або принаймні лускою. Але таке уявлення, хоч і дуже поширене, невірне, про що ми вже говорили. Тваринний світ надзвичайно різноманітний. Чотириногі і взагалі хребетні істоти – лише невелика його частинка. Знайомство з тваринним світом нашої планети ми почнемо з тих, кого вчені називають Найпростішими.

Представники підцарства Найпростіші – це тварини, тіло яких складається з однієї клітини. Тому найпростіших називають ще одноклітинними. За цією дуже важливою ознакою вони й відокремлені від інших тварин, що об’єднуються в підцарcтво Багатоклітинні.

У 1953 р. французький геолог Ж. Мерсьє знайшов у Сирії залишки одноклітинних організмів, діаметр яких становив 16 см.

Звичайно? клітина має невеликі розміри. Тому найпростіші тварини дуже малі – мікроскопічні (тобто такі, що їх можна побачити лише в мікроскоп). Частіше за все їх розміри коливаються в межах від 0,05 до 0,15 мм. Але трапляються серед них «карлики» розміром в кілька мікронів (тисячних часток міліметра, мільйонних – метра) і «велетні», що сягають зросту 10 і навіть 60 мм.

Слід сказати, що вивчення будови навіть цих велетнів серед найпростіших неможливе без мікроскопа. Проте без мікроскопа неможливе ретельне вивчення й будови тіла таких справжніх велетнів, як слони або динозаври. Це зрозуміло, адже тіло всіх тварин побудоване з клітин. Якщо бути точним – усіх, за винятком найпростіших. Бо їхнє тіло і є єдиною, однісінькою, клітиною. У тілі таких складно побудованих тварин, як, приміром, риби, птахи, звірі, комахи, є органи – серце, легені, шлунок тощо. Матеріалом для цих органів служать тканини, складені з клітин певного типу (наприклад м’язових або нервових). Зрозуміло, що тіло, у складі якого є лише одна клітина, тканин мати не може. Тож не може мати й справжніх органів. За органи найпростішим правлять так звані органели. У клітинах усіх тварин присутні такі органели: ядро, ядерце, рибосоми, мітохонд-рії, лізосоми, комплекс Гольджі та ендоплазматична стінка, клітинна оболонка.

Ядро. У ядрі на хромосомах записана генетична інформація про будову і роботу тіла тварини. Це щось на зразок креслення, «технічної докуметації», за якими будують і ремонтують машини і механізми. На відміну від машин і механізмів, створених людьми, тварини «ремонтують» себе самі й самі ж створюють нові «живі механізми» – своїх нащадків.

Ядерце. Це щільніша за ядро ділянка, яка має відношення до копіювання «технічної документації» хромосом.

Рибосомами називають пристрої, що відповідають за зчитування «технічної документації», яка записана на хромосомах, для «ремонту» або створення нової клітини.

Мітохондрії – це органели, які виробляють необхідну клітині енергію. їхнє призначення подібне до призначення електричних генераторів, електростанцій у технічних системах.

Лізосоми – це пухирці, що перетравлюють їжу, щось подібне до шлунка у більш складно побудованих тварин – така собі камера згорання.

Комплекс Гольджі та ендоплазматична сітка виконують роль транспортних комунікацій. У досить складних за будовою тварин таку функцію виконує кровоносна система, її аналогом у техніці можуть бути транспортні системи.

Інфузорія туфелька – великий весельний корабель у «просторі» краплини води з калюжі

Клітинна оболонка тримає форму клітини й забезпечує обмін речовин з навколишнім середовищем. За своєю функцією клітинна оболонка дещо подібна до шкіри вищих тварин.

Інфузорії, які живлятъся, відфільтровуючи з води дрібнеткі частки їжі

Найпростіші мають також органели, притаманні тим чи іншим їхнім групам. На думку деяких учених, підцарство Найпростіші має у своєму складі один-єдиний тип з тією ж назвою. Нині більш поширеною є точка зору, згідно з якою в підцарстві Найпростіші слід вирізняти такі три типи: Сар-коджгутикові, Інфузорії, Споровики. Іноді ці три типи вважають підрозділами типу Найпростіші.

Характерною рисою споровиків є істотне спрощення будови тіла, пов’язане з паразитичним способом існування в організмі іншої живої істоти (яка зветься хазяїн). Паразитуючи на хазяїні, споровик не потребує спеціальних органел травлення або ж руху. Натомість він створює у своєму життєвому циклі особливі, призначені для розмноження форми – спори. Це клітини, що несуть спадкову генетичну інформацію й покриті дуже щільною оболонкою. Один з видів споровика (малярійний плазмодій) є збудником малярії.

Інфузорії – найскладніші з найпростіших. Вони мають спеціальні органели травлення й виділення – вакуолі (пухирці в тілі, що перетравлюють здобич, збирають і виводять відходи життєдіяльності). Є в них також спеціальні органели руху – війки (інфузорія дещо нагадуєдавній багатовесельний корабель).

Деякі найпростіші, об’єднавшись у групи з 10—20 істот, здатні нападати на багатоклітинних тварин, наприклад на дрібних рачків.

На поверхні тіла розташовані навіть спеціальні органели нападу та захисту – тро-хоцисти, що «стріляють» отруйними нитками (на давніх галерах і триремах теж були стрільці). Серед інфузорій є як вільноживучі, так і паразитичні види.

Саркоджгутикові також бувають вільноживучі й паразити. В них є спеціальні органели руху – джгутики та несправжні ніжки, а також спеціальні органели травлення й виділення – вакуолі. Деякі представники цієї групи, наприклад евглена зелена, мають хлоропласти – органели фотосинтезу – риса, що поєднує їх з рослинами. До саркоджгутикових належить такий представник світу найпростіших, як амеба. Ця тварина весь час перебуває в русі і не має постійної форми.

З усіх боків її оточують відростки, так звані несправжні ніжки. Основна маса тіла поступово перетікає в якусь із ніжок. Таким чином амеба рухається – повільно, але невідступно. Натрапивши на їжу (менший за неї мікроорганізм або шматочки загиблих істот), вона обтікає її з усіх боків і, захопивши, перетравлює у вакуолі.

Вогняне море та кольоровий сніг

Амеби

Часто одноклітинні організми викликають у нас досить похмурі асоціації. Ми добре знаємо, що деякі з них є причиною тяжких хвороб, які можуть спричинити смерть іншим тваринам та людині. Недаремно саме одноклітинних, а не хижих вовків чи отруйних змій називають найнебезпеч-нішими для людей тваринами. Але найпростіші спричиняють не самі лише неприємності, вони також причетні до такого чарівного природного явища, як нічне світіння моря. Це феєричне видовище можна спостерігати і на близькому до нас Чорному морі, але в більш теплих південних морях світіння води значно яскравіше. Хвилі, випліскуючись на берег, раптом спалахують яскравим зоряним світлом, кораблі та риби залишають на воді сяючий слід.

Річ у тім, що в морській воді мешкає безліч мікроскопічних істот, у клітинах яких є особлива масляниста речовина, котра має властивість світитися за певних умов. Іноді морською водою з мікроорганізмами насичується пісок берега, тоді людина, що йде вночі пляжем, залишає за собою вогняні сліди. Світіння води, поширене здебільшого в теплих морях, не є виключно південним явищем. Морякам доводилося спостерігати на узбережжі острова Шпіцберген сніг, що світився.

Ночесвітка – живий ліхтарик. Море світиться вночі, коли ці Найпростіші розмножуються у великих кількостях

Сніг є для нас звичним символом білизни, але завдяки мікроорганізмам він може стати не лише світосяйним, як ми щойно розповіли, а й кольоровим. Таке трапляється, наприклад, в Альпах, де в певній місцевості можна час від часу спостерігати червоний, зелений та синій сніг.

Війки інфузорії і скелетні елементи, що їх підтримують

Краса під мікроскопом

Деякі з найпростіших мають тонкий скелет або черепашку, що складається з кремнезему. Щоб побудувати його, тварини поглинають дрібні частинки піску.

Схована від неозброєного людського ока краса архітектурних витворів природи. Вапняні скелети, що тримають конструкцію тіла форамініфер – найпростіших, що за десятки й сотні мільйонів років утворили на морському дні поклади крейди

Ось такими різними можуть бути черепашки форамініфер

Форма цих істот складна й вигадлива, і під мікроскопом вони виглядають дуже живописно. До таких тварин належать, наприклад, променяки. Дно Індійського й Тихого океанів на значній глибині все вкрите особливим мулом, що утворився зі скелетиків цих тварин. Крихітні створіння стали свого часу джерелом натхнення для видатного натураліста і художника ХІХ ст. Ернеста Гекеля. Використовуючи свої знання зоолога, цей художник створив цікавий альбом малюнків, який назвав «Краса форм у природі». Значне місце в альбомі було відведено променеви-кам, які Гекелю здавалися особливо привабливими.

Хижі інфузорії

Інфузорії, які мешкають у піску

Глава 2. ЖИВІ ФІЛЬТРИ (ТИП ГУБКИ)

Чи помічали ви, діставши з річки стару гілку чи очеретину, що її вкриває шар якоїсь дивної губчастої речовини сіруватого або білуватого кольору. Більш за все вона нагадує мох, але слизька на дотик. Напевно помічали. Але чи знаєте ви, що насправді це зовсім не речовина, а жива істота, і навіть не рослина, а тварина, вірніше, колонія тварин. Ці незвичні на вигляд тварини мають назву губка.

З усіх сучасних багатоклітинних тварин губки найпростіші за будовою тіла. Виникли губки на нашій планеті дуже давно. їхні скам’янілі рештки знаходять у геологічних породах, що утворилися понад півмільярда років тому на дні давніх, нині зниклих, морів (у геологічному періоді, що зветься кембрій). Губки, разом з кишковопорожнинними, належать до підцарст-ва Двошарові тварини, тобто до таких, чиє тіло має лише два шари клітин: внутрішній і зовнішній. Між цими двома клітинними шарами є третій шар – з виділеної клітинами неклітинної речовини, що має наукову назву мезоглія. Неклітинний середній шар мезоглії створює основну масу тіла. В ній розташований скелет, побудований із голок та волоконець, які в різних губок бувають вапняні, кремінні (подібні за хімічним складом до кременю, або гірського кришталю), а частіше – це особлива органічна речовина, схожа на шовк. У товщі неклітинної речовини мезоглії знаходяться також окремі клітини – нервові й такі, що звуться амебоїдними (через схожість з амебами, про яких можна прочитати в розділі, присвяченому одноклітинним тваринам).

Личинка губки

Ось із таких «конструктивних елементів» побудувала губок Природа. Ці «конструктивні елементи», або, скажімо так: «комплектуючі деталі», можна вважати досить простими, примітивними. Звичайно, лише коли порівнювати з «деталями», що з них побудовані тіла інших тварин (деталі всіх створених людьми машин і механізмів значно простіші). Примітивність «конструктивних елементів» обмежує можливості всієї «конструкторської розробки». Губки не мають чогось подібного до м’язів для забезпечення руху. В них немає здатної керувати рухом нервової системи (лише окремі клітини). Тому губки – нерухомі тварини, прикріплені до одного місця (через це їх тривалий час вважали не тваринами, а чимось середнім між тваринами і рослинами). Звісно, така нерухомість повинна дуже обмежувати можливості цих істот, зокрема можливість добувати собі їжу. Але ця проблема долається за допомогою вельми дотепного «конструктивного рішення».

Будова тіла губок. Стрілками показано рух води

Тіло губки схоже за формою на келих. Один з найбільших за розмірами різновидів, що зустрічається в морях поблизу Антарктиди, навіть має поетичну назву – Келих Нептуна. Можна також сказати, що губка чимось нагадує старовинну гармату. Ця гармата до того ж стріляє водою через єдине велике «жерло», що зветься устям. Але, щоб гармата стріляла, її треба зарядити. «Гармата» тіла губок «заряджається» через численні невеликі пори. «Заряджається» водою, а також поживними частинками, які дають необхідну для «пострілу» енергію (гармата теж заряджається зернятками пороху, який дає енергію, необхідну для того, щоб із жерла вилітав снаряд, – як вода з устя губки). «Порохом» для губки є, як ми вже казали, поживні частинки – живі й мертві клітини водоростей, бактерій, малесенькі шматочки мертвих тіл інших істот, які мешкають у воді або якось потрапили у воду з суходолу – були змиті дощем, занесені вітром тощо. Нагадаємо, що губки – тварини, тож живитися можуть тільки готовими органічними речовинами. Щоб частинки цих готових органічних речовин потрапили до тіла губки, слід підтримувати постійний струмінь води через пори. Постійність цього струменя забезпечують численні клітини із джгутиками. Вони здебільшого становлять внутрішній шар тіла губки. Клітини із джгутиками підбирають їжу (готові органічні речовини), що її приносить вода. Такий спосіб живлення чимось нагадує відкидання локшини через друшляк, але має і наукову назву – фільтрація.

Губка Келих Нептуна

Невеличка морська губка Суберітес домункула здатна протягом години пропустити через себе і очистити 240 л води. Це у 40 тис. разів перевищує об’єм її власного тіла.

Струмінь води потрібен також для того, щоб винести з тіла губки частки перетравленої їжі. (Коли й далі порівнювати тіло губки з гарматою, можна порівняти частинки перетравленої їжі з пороховою кіптявою. Тут, мабуть, доречно зауважити, що як старовинні, так і сучасні гармати треба після стрільби ретельно чистити від порохової кіптяви.) У найпростіших і найдавніших губок є, на зразок старовинних гармат, лише одна велика порожнина тіла. «Більш сучасні моделі» мають складну систему порожнин, пов’язаних з головною – найбільшою. Втім, правомірніше, мабуть, буде порівняти губку не з гарматою, а з пічною трубою, з якої струмінь гарячого повітря виносить дрібні шматочки кіптяви, що ми їх називаємо димом. Адже сила водного струменя, який виходить з устя, зовсім невелика, але рух води відбувається постійно, що й забезпечує життєдіяльність тварини.

Кисню губкам потрібно зовсім небагато, бо вони не рухаються. Вистачає того, що розчинений у воді, – через пори він потрапляє в тіло губки. Тому ніяких спеціальних пристроїв для подачі кисню, тобто органів дихання, губкам не потрібно. Великий конструктор Природа зайвого не робить. Тож якогось спеціального органу дихання губки не мають. Взагалі в губок тільки два шари клітин: 1) зовні – пласкі покривні клітини, 2) усередині – клітини із джгутиками. (Ми про них уже розповідали – вони забезпечують струмінь води через пори, потрібний для фільтрації часток їжі, вони ж і перетравлюють ці частки; такий спосіб перетравлювання називається внутрішньоклітинним. Це найпростіший спосіб травлення їжі. Ним користуються також і представники типу Найпростіші.) Два шари клітин різними тканинами вважати ще не можна, бо різниця між клітинами зовнішнього і внутрішнього шарів не завжди суворо дотримується.

Але й відносно прості конструкції за певних умов успішно виконують свої функції. Губки, які існують на нашій планеті вже понад півмільярда років, це підтверджують. Вони посідають своє скромне, але досить помітне місце на Землі. Яскраві приклади цього ми наведемо далі. А поки що поговоримо ще про одну проблему, притаманну живій природі, але водночас і техніці.

Будь-яка машина, будь-який пристрій, навіть найпростіші з них, з часом псуються й руйнуються, їх ремонтують, а потім, зрештою, замінюють на нові. Сучасні технічні пристрої не здатні створювати подібних до себе. (Одна з причин – вони для цього занадто прості, простіші навіть за представників типу Найпростіші.) Машини, які були б здатні породжувати такі самі машини, існують тільки у творах пись-менників-фантастів (які почасти малюють з цього приводу картини просто жахливі). У «живих машин» для цього є системи розмноження. У губок одним із способів самовідтворення є регенерація, тобто відновлення усього тіла з найменшої його частки. Якась здатність до регенерації є у всіх тварин, навіть у найскладніших. Є вона і в нас – людей. У здорової людини затягуються рани, відростають волосся й нігті, регенерує навіть такий важливий орган, як печінка. А чи можливо, щоб із шматочка тіла виросла людина? Сучасна наука не заперечує такої можливості. Зветься це кло-нуванням. Здійснено вже клонування вівці – славнозвістної Доллі (вона виросла навіть не із шматочка, а з окремої клітини). Технічна можливість клонування людини досі сумнівна, хоч і є окремі повідомлення про його здійснення. Постає до того ж питання про заборону законом клонування людини.

Регенерація губок чимось схожа на клонування. Але, на відміну від нього, не потребує спеціальних умов і складного устаткування. Можна протерти тіло губки через дуже рідке ситечко. І з шматочків, що пройшли через сито, у звичайній морській воді з’являються з часом нові губки. Отак просто! Мають губки й інші способи самовідтворення. Найскладніший – статеве розмноження, що передбачає злиття двох статевих клітин – чоловічої і жіночої. Ці клітини народжуються в мезоглії. Який спосіб самовідтворення кращий – простий чи складний?