В 1866 году выдающийся немецкий биолог Эрнст Геккель (1834-1919) в отличие от многоклеточных животных и растений выделил так называемое третье царство — Протисты (от греч. протистос — самый первый). К этому царству он отнес все одноклеточные организмы, имеющие ядро. Часть современных ученых употребляет этот термин как название дотканевого уровня организации (то есть ткани, образованные специализированными клетками и продуктами их секреции, отсутствуют) преимущественно одноклеточных эукариотических организмов - растений, животных и грибов.

Иногда принадлежность одноклеточного организма к определенному царству, в отличие от многоклеточного, возможно установить лишь после тщательных исследований. Например, особую группу паразитических эукариот - микроспоридии - долгое время считали одноклеточными животными. Хозяин (разнообразные животные, изредка - человек) заражается спорами этого паразита (рис. 37.1). На оболочке спор обнаружили хитин, характерный для клеточных стенок грибов; поэтому часть современных ученых относит микроспоридий к царству Грибы.

Эвглен одни ученые считают животными, другие - водорослями. Среди этих водных эукариот известны как способные к фотосинтезу, так и гетеротрофные, в частности паразитические, виды.

Так называемых слизевиков (рис. 37.2) - паразитов растений, цитоплазма которых окружена лишь плазматической мембраной, - одни ученые считают животными, другие - грибами.

• Особенности организации клеток одноклеточных эукариот. Мы уже упоминали, что клетки эукариот имеют ядро (обычно одно, однако иногда количество ядер достигает сотен и тысяч), хотя некоторые (ситовидные трубки высших растений, эритроциты большинства млекопитающих и т. п.) теряют ядро во время дозревания. Цитоплазма клеток эукариот содержит разнообразные органеллы, большинство которых окружено двумя (митохондрии, пластиды) или одной (эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, вакуоли и т. п.) мембранами. Клетки эукариот делятся с помощью митоза или мейоза.

Поверхностный аппарат клеток различных групп протист отличается по строению. У водорослей и грибов надмембранный аппарат клетки - плотная клеточная стенка, которая препятствует образованию цитоплазматических выростов - псевдоподий. У водорослей она состоит преимущественно из полисахаридов (целлюлозы и пектина). В состав клеточной стенки грибов также входит и содержащий азот полисахарид - хитин. У одноклеточных животных клетка поверх мембраны покрыта тонким пластичным слоем - гликокаликсом и поэтому способна образовывать псевдоподии (например, у амеб). У других видов клетка имеет постоянную форму благодаря наличию плотного подмембранного слоя цитоплазмы (инфузории, эвглены и др.), который у некоторых приобретает особую прочность, образуя своеобразный панцирь (рис. 37.3, А).

Рис. 37.1. Спора одноклеточных паразитических эукариот - микроспоридий: 1 - оболочка споры, в состав которой входит хитин; 2 - амебоидный зародыш с ядром; 3 - трубка, с помощью которой амебоидный зародыш покидает спору

Рис. 37.2. Слизевики из рода Воронина (А) и Плазмодиофора (Б): А - паразит в клетках водоросли; Б - срез через корень капусты (1 - разросшиеся клетки корня, заполненные цистами паразита)

У многих одноклеточных животных, например фораминифер (37.3, Б), клетка находится в защитной раковине. У них основу раковины составляют органические вещества, секретируемые клеткой; раковины часто пропитаны минеральными соединениями или покрыты прилипшими песчинками, иглами губок или другим посторонним материалом.

Почти у всех одноклеточных животных под плазматической мембраной имеется слой сократительных волокон, лучше всего развитый у амебоидных форм. Эти волокна позволяют клетке изменять форму, в частности захватывать твердые питательные частицы и передвигаться. У инфузорий-сувоек (рис. 37.4) есть особый сократительный стебелек, с помощью которого клетка прикрепляется к различным поверхностям (водные растения и проч.).

Ядерные аппараты одноклеточных и многоклеточных эукариот могут отличаться между собой. Так, у инфузорий и фораминифер есть ядра двух типов: вегетативные — отвечают за регуляцию биосинтеза белков в клетке и других процессов обмена веществ, генеративные - хранят наследственную информацию и обеспечивают ее передачу дочерним клеткам при размножении.

У фотосинтезирующих видов одноклеточных в разных комбинациях присутствуют пигменты: хлорофиллы а, b и с, каротины, ксантофилл и др. Ксантофиллы придают разнообразные окраски хлоропластам: красную (красные водоросли), бурую, коричневую (диатомовые водоросли) и т. п.

• Колониальные одноклеточные эукариоты, хотя и состоят из многих клеток одного или нескольких типов, но каждая из них в основном функционирует несогласованно с другими (рис. 37.5). Количество клеток колонии может со временем меняться или остается постоянным (например, у вольвокса). Колонии способны образовывать некоторые инфузории, радиолярии, дрожжи. Связь между отдельными клетками в пределах колоний осуществляется с помощью цитоплазматических мостиков (вольвокс) или общей слизистой оболочки.

Рис. 37.3. Одноклеточные эукариоты - обитатели водоемов: А - пресноводное панцирный жгутиконосец рода Церариум (обитает в пресных водоемах); Б - раковины морских фораминифер

Рис. 37.4. Поселение инфузорий-сувоек: 1 - клетки; 2 - стебельки

Рис. 37.5. Колонии инфузорий из родов Зоотамниум (I), Кархезиум (II), Кампанелла (III) и зеленой водоросли из рода Вольвокс (IV)

Среди вегетативных клеток колонии вольвокса есть клетки больших размеров, обеспечивающие бесполое размножение: за счет их деления образуются дочерние колонии, которые впоследствии оставляют материнскую и выходят наружу.

У инфузорий колонии могут иметь вид кустиков, на верхушках ветвей которых расположены отдельные особи (см. рис. 37.5). Например, колонии рода Зоотамниум имеют вид пальмы с 8-9 листьями, каждый из которых содержит несколько десятков мелких особей и 1-2 больших. Большие особи отделяются от колонии, определенное время плавают с помощью ресничек, потом оседают на субстрат и дают начало новым колониям.

Ключевые термины и понятия. Протисты.

Кратко о главном

• У одноклеточных эукариот тело состоит из единственной клетки, которая в то же время является самостоятельным организмом. Одноклеточные и не образующие тканей многоклеточные эукариоты (растения, грибы, животные) получили общее название «протисты».
• Поверхностные аппараты клеток разных групп протист отличаются между собой: у водорослей и грибов внешний слой, расположенный над мембраной, представлен твердой клеточной стенкой, преимущественно состоящей из полисахаридов (целлюлозы, пектина и хитина). У одноклеточных животных клетка всегда покрыта плазматической мембраной, которая может образовывать ложные ножки или же имеет постоянную форму благодаря наличию плотного подмембранного слоя цитоплазмы (пелликулы).
• Среди одноклеточных известны колониальные виды, состоящие из многих клеток одного или нескольких типов; такая дифференциация связана с обеспечением размножения или расселения.

Вопросы для самоконтроля

1. Чем отличаются между собой одноклеточные и многоклеточна эукариоты? 2. Каковы особенности строения оболочки клетки разных групп протист? 3. У каких одноклеточных организмов существует дифференциация ядер на вегетативные и генеративные? В чем заключается биологическое значение этого явления? 4. В чем разница между колониальными и многоклеточными эукариотическими организмами?

Подумайте

Почему одноклеточный эукариотический организм имеет в целом более сложное строение, чем любая отдельно взятая клетка многоклеточного организма?