Простейшие — обитатели пограничного слоя

Адаптации простейших к жизни в пограничном слое

Представители разных групп простейших неоднократно и независимо переходили к сидячему образу жизни, но при этом сталкивались с одними и теми же проблемами. Первоначально подвижные временно прикрепляющиеся формы оказывались в пределах толщины вытеснения и подвергались воздействию только напряжения сдвига. Чтобы закрепиться на субстрате такие протисты должны были обладать органеллами секреции клейких веществ. Дальнейшая их эволюция проходила, очевидно, в направлении усиления функций таких органелл. Помимо этого, селективное преимущество, вероятно, получали формы с расширенным основанием клетки или с базальными ее выростами (для противодействия напряжению сдвига необходима большая площадь контакта с субстратом). В результате в разных группах сформировались распластанные по субстрату, иногда разветвленные, формы.

На этом этапе освоения адаптивной зоны прикрепившиеся организмы оказались в пределах диффузного пограничного слоя. Выход за его границу в область гораздо более быстрой конвекционной диффузии давал простейшим существенные преимущества в обеспеченности пищей. Вероятно, поэтому следующим этапом эволюции прикрепления у некоторых форм стало увеличение их тела. Так, у инфузорий появился стебелек (за счет усиления все той же секреции), позволивший им подняться над субстратом. Но при этом прикрепленные организмы начали подвергаться воздействию еще одной нагрузки — гидродинамического упора. Напомним, что его значение возрастает вместе с увеличением размеров обтекаемого тела, причем более всего в зоне соединения стебелька и клетки. Понятно, что необходимо было как-то обеспечить прочность именно этой зоны.

Существуют три возможных способа укрепить место соединения стебелька и клетки, и, что интересно, все они реализованы простейшими. Первый вариант — чашевидное расширение вершины стебелька, закрывающее основание клетки. Такое расширение известно у инфузорий (сукторий и перитрих) и называется полураковиной, назначение которой раньше убедительно никто не мог объяснить. В дальнейшем из полураковины сформировалась раковина, покрывающая клетку полностью [5]. Утолщение стебелька иной формы (физон) также известно у инфузорий и тоже выполняет функцию защиты зоны соединения. Второй вариант — внедрение верхней части стебелька внутрь клетки. Подобная структура (эндостиль) есть у сидячих инфузорий — хонотрих и сукторий. Третий возможный вариант — внедрение базальной части клетки внутрь стебелька. Он также реализован у инфузорий (перитрих) в виде проходящего по стебельку сократимого выроста клетки — спазмонемы. Первоначальной функцией спазмонемы, вероятно, было обеспечение прочности соединения стебелька и клетки, но в этом выросте оказались структуры, которые позволили стебельку сокращаться (микротрубочки и цистерны эндоплазматической сети).

Для сидячих простейших (особенно инфузорий) характерно разнообразие структур, защищающих соединение стебелька и клетки. Они развиты тем больше, чем в более экстремальных гидродинамических условиях обитает организм. У перитрихи Pyxidiella tectiformis, обитающей на жабрах ельца, стебелек снабжен асимметричной полураковиной ѕ скорее свидетельство адаптации к гидродинамическому упору, чем защита от хищников. Сходную функцию, вероятно, выполняет утолщение стебелька (физон) другой перитрихи Foisnerella physonica, обитающей на жабрах морской изоподы Gnorimosphaeroma noblei. У хонотрихи Oxychona multifida с рачков рода Nebalia проникающий внутрь клетки вырост стебелька (эндостиль) занимает почти треть клетки, обеспечивая высокую прочность соединения.

Таким образом, у сидячих простейших (в первую очередь инфузорий) сформировалось удивительное разнообразие прикрепительных органелл, которые позволили им приспособиться к гидродинамическим нагрузкам.