Г.Н. ТИХОНОВА

Такие непростые простейшие

Радиолярии, зарисованные с живых объектов

Много лет назад, в XVII в., торговец из города Дельфта Антони ван Левенгук взял да и удивил человечество, подарив ему микроскоп. Поговаривают, правда, что Галилео Галилей изготовил сей оптический прибор на несколько десятков лет раньше. Но, видимо, не сумел должным образом представить свое изобретение широкой публике... Свободное от торговли, а позже – и от обязанностей судебного чиновника время Антони Левенгук посвящал шлифовке увеличительных стекол. Созерцание через них окружающей действительности он называл усладой взора и души. Совершенствуя мастерство, Левенгук изготавливал линзы со все большим увеличением и, наконец, благодаря совершенной шлифовке добился результата по тем временам совершенно исключительного – увеличения в 270 раз. Это сейчас подобная цифра не впечатляет, а тогда такое казалось людям настоящим чудом. Вделав линзу в основу, позволявшую рассматривать помещенные перед стеклом мелкие предметы, Антони с завидным энтузиазмом начал использовать созданный прибор. С любопытством ребенка он разглядывал под микроскопом всё подряд: пыль, плесень, крылья бабочек и мух, паутину и прочие полезные вещи. А однажды ему в голову пришла мысль рассмотреть под микроскопом каплю застоявшейся воды из кадушки… и перед его взором возникла жизнь, доселе не ведомая никому. Антони увидел в воде множество разнообразных и забавных существ, или, как он их ласково назвал, «анималькулей» – «зверюшек».

Это историческое событие произошло в сентябре 1675 г. – Левенгук обнаружил совершенно новый мир живых существ и, что называется, открыл на него глаза людям. Даже изумленный Карл Линней воскликнул «Natura im minima miranda!», т.е. «Природа удивительна в малом!»

И тут нечего возразить. Действительно, этот не видимый невооруженным глазом мир не переставал удивлять ученых последние 330 лет. Именно столько времени прошло с момента его открытия. Осенью этого года – очередной юбилей.

Невидимое царство (зачастую этим созданиям придают именно такой таксономический ранг, отделяя их и от животных, и от растений) одноклеточных (но имеющих в клетке ядро) существ, Простейших, или Протист, включает несколько групп: саркодовых – Sarcodina, жгутиконосцев – Mastigophora (часто их объединяют в одну группу Sarcomastigophora), споровиков – Sporozoa, инфузорий – Ciliophora, микроспоридий – Microspora и книдоспоридий – Cnidospora.

Описывать их можно очень долго – уж очень они разные. И по строению, и по образу жизни, и по особенностям размножения, и по отношению к человеку. От совершенно безобидных до смертельно опасных – таких, как дизентерийная амеба, трипаносома, вызывающая у человека страшное заболевание – сонную болезнь, малярийный плазмодий… В этой статье мы остановимся на рассмотрении только одной группы – существах совершенно безвредных и, несомненно, ласкающих взор, устремленный на них через оптический прибор.

Речь идет о радиоляриях, или лучевиках. Эти удивительные, фантастически красивые создания относятся к группе саркодовых. Обитают лучевики исключительно в морях, где ведут планктонный образ жизни, плавая в толще воды. Самые крупные из них иногда достигают 1 мм и даже более – гиганты среди простейших. Это – одиночные животные. Но среди лучевиков встречаются и колониальные формы, образующие колонии размером до 2 см!

Большинство радиолярий имеют шаровидную форму. У всех без исключения есть центральная капсула. Это своего рода скелет, образованный прочной органической мембраной, охватывающей ядро и часть цитоплазмы. Другая часть цитоплазмы находится снаружи. Капсулу пронизывают отверстия – поры, сквозь них проходят нити цитоплазмы, связывающие наружный и внутренний слои.

Наружный слой цитоплазмы радиолярий значительно больше внутреннего и составляет основную массу их тела. Живое вещество здесь представлено тонкими слоями и содержит большое количество включений, главные из которых слизистые и жировые. Эти включения делают организм радиолярии легче воды и позволяют свободно парить в ее толще.

Многие радиолярии «украшают» себя разноцветными одноклеточными водорослями более мелких размеров, чем они сами. Зеленые «сожители» называются зоохлореллами, а красные, оранжевые и желтые – зооксантеллами. Водоросли получают от радиолярий защиту, некоторые питательные вещества и необходимый для фотосинтеза, но не нужный хозяину углекислый газ, а сами обеспечивают лучевиков кислородом. Но водоросли встречаются только в телах тех радиолярий, которые держатся в море относительно недалеко от поверхности. Глубоководные, обитающие ниже границы проникновения света, формы, по понятным причинам не могут завести себе маленьких помощников.

Из тела радиолярий тончайшими лучами расходятся псевдоподии (ложноножки). И это не украшение, а средство для добычи пищи. Красота и изящество миниатюрных животных удачно сочетаются с удивительно рациональным устройством их организма. Скелеты радиолярий легки, прочны и надежны. У большинства видов они образованы оксидом кремния, реже – солями стронция.

Класс лучевиков (Radiolaria, или Actinopoda) включает в себя четыре отряда¹.

У спумеллярий (Spumellaria) преобладают виды со сферическими кремневыми скелетами – прекрасными ажурными шарами. У некоторых видов эти шары вставлены один в другой, как у Perypanicium amphocorona, да еще и соединены радиальными лучами, как у Hexancistra quadricuspis.

Лучевики из отряда насселярий (Nasselaria) имеют весьма разнообразные и причудливые формы скелетов. Тело радиолярии Dorcadospyris dinocerae чем-то напоминает изысканное украшение в виде диадемы с двумя дугами и сферой посредине. Скелет Calocyclus monumentum имеет форму ажурного колокола с многочисленными изящными расходящимися шипиками. Кремневый скелет Coronidium acacia образован тремя пересекающимися тонкими кольцами с выростами. Похожая конструкция у Tympaniscus tropodiscus дополнена радиальными вторично ветвящимися лучами.

Скелет радиолярий из отряда акантарий (Acantharia) состоит из 20 радиальных игл, основу которых образуют соли кремния, легко растворимые в морской воде. Именно поэтому мертвые акантарии не образуют осадка на дне океана, в отличие от представителей других отрядов лучевиков. Иглы разной длины складываются в пять поясов – по четыре в каждом. А у Acanthomerta tetracopa имеется еще и дополнительное украшение в виде ярко окрашенной центральной капсулы. У Arachnocorys circumtexta капсула напоминает шлем с расходящимися длинными иглами – красный изнутри и с желтой оторочкой. Тончайшие псевдоподии Diplocercus fuscus имеют разную длину, а капсула благодаря водорослям окрашена в зеленый цвет.

Не менее прекрасны радиолярии из отряда феодарий (Pheodaria). Весьма своеобразно выглядит лучевик Auloceras arborescens – с коричневой центральной капсулой и тончайшими ветвящимися иголочками по ее окружности. Два других представителя данного отряда, Tuscarilla nationalis и Lithoptera mulleri, похожи на цветные снежинки... В отличие от всех остальных лучевиков, у феодарий в центральной капсуле нет множества мелких пор, а имеются всего 1–3 крупных отверстия. Внутри капсулы феодарий присутствует федиум – скопление пигмента яркого цвета, резко выделяющегося на фоне бесцветной эндоплазмы. Функции этого образования пока еще не выяснены.

Радиолярии вообще весьма загадочные существа. Их очень трудно изучать. В аквариумах они быстро гибнут, и еще никому не удавалось длительное время содержать культуру этих удивительных морских животных, несмотря на то, что их пытались исследовать многие зоологи мира. Тем не менее, некоторые особенности размножения лучевиков выяснить удалось. Виды, минеральный скелет которых состоит из отдельных игл, могут размножаться бесполым путем – простым делением надвое. Но такой способ невозможен, если скелет радиолярии образован единым кремниевым «монолитом». У них есть другой вариант бесполого размножения – внутри клетки формируются несколько десятков амебовидных зародышей, снабженных жгутиками. Они носят трогательное название – «бродяжки». Бродяжки через устья камеры выходят наружу и постепенно взрослеют.

Русский ученый, профессор В.Т. Шевяков (1859–1930), утверждал, что у радиолярий есть и половой способ размножения. Он обнаружил жгутиковые гаметы, которые, копулируя, образовывали зиготу. А из нее впоследствии формировалась радиолярия. До сих пор никто не смог ни опровергнуть, ни подтвердить данный факт. Сделать это очень непросто.²

Изучение размножения лучевиков очень запутывает и осложняет то обстоятельство, что многие из них обильно «заселены» симбиотическими и паразитическими жгутиконосцами – как «растительными» (одноклеточные водоросли), так и «животными». Все эти организмы тоже размножаются, образуя бродяжек. Поэтому и не представляется порой возможным определить, чьи они: самой радиолярии или одноклеточного жгутиконосца.

При бесполом размножении лучевиков может происходить задержка деления внешнего слоя цитоплазмы, и тогда образуются колонии, состоящие из множества центральных капсул, погруженных в общую студенистую массу цитоплазмы.

Большинство радиолярий – теплолюбивые существа, тяготеющие к тропическим морям, в которых их в 10 раз больше, чем в водах умеренных широт. Еще меньше лучевиков в Арктических широтах. Например, в нашем северном Карском море установлено обитание только 15 видов.

Но на больших глубинах температурные различия северных и южных морей стираются – вода здесь одинаково холодная. Исследованию глубинного распределения радиолярий ученые уделяли много внимания. Особенно хорошо этот вопрос был изучен нашими отечественными зоологами на примере Курило-Камчатской океанической впадины (достигающей глубины 10 км). Было выявлено две разных группы видов. Одни, получившие название эврибатных, могут существовать на разной глубине, другие – стенобатные – только на определенной. Русские исследователи обнаружили и такие виды, которые встречались лишь на глубине более 4 км (максимально – 7 км). Эти, самые глубоководные (абиссальные), формы постоянно живут при температуре воды около 2 °С. Среднеглубинные – при 3,5 °С. В условиях самых высоких температур обитают лучевики поверхностных слоев. Летом в районе Курило-Камчатской океанической впадины вода, в зависимости от широты, может прогреваться до 10 и более градусов при среднегодовом значении около 3 °С. То есть радиолярии сталкиваются здесь с довольно существенными сезонными колебаниями, которые в тропиках практически не выражены.

Профессор В.Т. Шевяков в течение длительного времени изучал вертикальное распределение теплолюбивых акантарий в водах Средиземного моря. Ему удалось выяснить, что радиолярии данного отряда очень чувствительны к условиям среды. Они чутко реагируют на соленость воды, отрицательно относясь к опреснению. Во время проливных дождей акантарии, обычно обитающие в верхних слоях моря, «спасаются бегством» от опреснения и по нескольку дней «отсиживаются» на глубине до 200 м. Когда соленость верхних слоев моря приходит в норму, они возвращаются к поверхности. Акантарии реагируют и на морские волнения и прячутся от штормов на глубине 10–15 м.

Возможность совершать вертикальные перемещения в толще воды радиоляриям обеспечивают специальные приспособления. Так, у прелестной, похожей на звездочку или снежинку акантометры (Acanthometra pellucida) к изящным радиально расположенным иглам прикрепляются особые «мускульные» волоконца – миофриски, идущие от поверхности цитоплазмы. Их сокращения растягивают наружный слой цитоплазмы, в результате чего объем животного значительно увеличивается, и оно легко и грациозно «воспаряет» к поверхности воды. Расслабляясь, миофриски уменьшают объем, следовательно, и плотность лучевика, и тот начинает погружаться.

Радиолярии остальных трех отрядов не так тяготеют к поверхности, как акантарии, и встречаются, главным образом, в глубинных слоях.

Среди морей, окружающих нашу страну, самое богатое видовое разнообразие лучевиков можно встретить на Дальнем Востоке, в холодных северных морях их мало, а в Каспийском море эти животные вообще не обнаружены – вероятно, из-за сильного опреснения вод, лишенных связи с океаном.

Радиолярии – очень древние животные. Их ископаемые остатки встречаются в осадочных породах, начиная с кембрийских отложений. Эти породы получили название радиоляриты и обнаружены в силурийских и девонских отложениях Урала и Западной Сибири, в пермских отложениях Дальнего Востока и Малых Антильских островов в бассейне Карибского моря. Эти острова почти полностью состоят из трепела – породы, образованной скелетами радиолярий, которые также входят в состав известняков, мела, сланцев и т.п.³

Трепел, или горную муку, добывают у нас в Заволжье и на Урале. Его используют для шлифовки металлических изделий и в других технических целях.

В природе радиолярии – важное звено экосистем многих незамерзающих морей, так как составляют в них (особенно в тропиках) значительную часть зоопланктона.

¹ Систематика лучевиков и саркодовых в целом достаточно запутана. Помимо того, что выделяемым группам придается разный ранг, сами эти группы или их отдельные представители объединяются в более крупные в разных сочетаниях, причем эти более крупные группы получают разные названия. Приводимая автором система является распространенной, но далеко не единственной. – Прим. ред.

² Ядра некоторых «взрослых» лучевиков содержат одинарный, а других – двойной набор хромосом. В последнем случае логично предположить, что гаплоидные бродяжки представляют собой гаметы, в какой-то момент сливающиеся попарно. Да и гаплоидные взрослые формы также могут возникать в результате полового процесса – если за ним еще до начала роста следует редукционное деление (подобное известно для ряда других простейших или, например, для мхов). Однако это только предположения, проверить которые пока не удалось. – Прим. ред.

³ Причудливые скелеты лучевиков – приспособление к парению в толще воды на той или иной глубине. Но плотность воды меняется еще и в зависимости от температуры и солености. Поэтому по преобладанию в осадочных породах форм простейших с «широким» или «узким» скелетом можно судить об этих важных характеристиках древних морей. – Прим. ред.