| Тема 3. РАЗНООБРАЗИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ: ВИРУСЫ, БАКТЕРИИ, ГРИБЫ, РАСТЕНИЯ И ЖИВОТНЫЕ (4 часа) План: 1. Неклеточные формы жизни и прокариоты. 2. Особенности строения грибов. 3. Царство растений. 4. Царство животных. В процессе длительного эволюционного развития органического мира на Земле появились разнообразные живые организмы, их видовой и количественный состав непрестанно меняется. В настоящее время на Земле существуют как примитивные, так и высокоорганизованные живые организмы, которые находятся в сложных взаимоотношениях друг с другом и с веществами неживой природы, образуя сложный круговорот.
ВИРУСЫ – Vira, Virus (от лат. — яд) – неклеточные формы жизни, являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне. Субмикроскопические объекты доклеточного уровня организации, способные проникать в определенные живые клетки и размножаться только внутри клеток (облигатные паразиты). Вирусы устроены очень просто. Они состоят из фрагмента генетического материала, либо ДНК, либо РНК, составляющей сердцевину вируса, которая окружена защитной белковой оболочкой, ее называют капсидом. Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом. У некоторых вирусов (герпес, грипп) есть еще дополнительная липопротеидная оболочка, которая возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина. Все активные процессы вирусов протекают в клетке-хозяине. Попав внутрь клетки-хозяина, они «выключают» инактивируют хозяйскую ДНК и, используя свою собственную ДНК или РНК, дают клетке команду синтезировать новые копии вируса. Вирусы передаются из клетки в клетку в виде инертных частиц. Некоторые вирусы, попав внутри клетки-хозяина, не реплицируются. Вместо этого их нуклеиновая кислота включается в ДНК хозяина и может оставаться в течение длительного времени, реплицируясь вместе с собственной ДНК хозяина. Такой неактивный вирус называется провирусом. ПРОКАРИОТЫ: БАКТЕРИИ Bacteriobionta –одноклеточные организмы самой разнообразной формы: бациллы (палочковидная), кокки (шаровидная), стафилококки (напоминают виноградную гроздь), стрептококки (образуют цепочки клеток), спириллы (спиралевидные) и т. В основе классификации лежит строение их клеточной стенки, которая придает клетке определенную форму и жесткость. Бактерии делятся на грамположительные и грамотрицательные. В клеточной стенке и тех и других есть особая жесткая решетка, состоящая из муреина, который играет роль структурного компонента подобно целлюлозе в клеточных стенках растений, свойствен только прокариотам. Молекула муреина представляет собой правильную сеть из параллельно расположенных полисахаридных цепей, сшитых друг с другом короткими цепями пептидов. Таким образом, каждая клетка окружена сетевидным мешком, составленным всего из одной молекулы. У грамположительных бактерий в муреиновую сетку встроены другие вещества, главным образом, полисахариды и белки. Так вокруг клетки создается сравнительно толстая и жесткая упаковка. У грамотрицательных бактерий клеточная стенка гораздо тоньше, но устроена она сложнее. Муреиновый слой снаружи покрыт мягким и гладким слоем липидов, что защищает их от лизоцима (антибактериальный агент, фермент, разрушающий клеточные стенки бактерий путём гидролиза). Бактериальная клетка имеет специфическое строение: снаружи она окружена плотной оболочкой, иногда покрыта слизистой капсулой. В цитоплазме бактерий нет митохондрий, ЭР. Рибосомы расположены в цитоплазме, оформленное ядро отсутствует, ряд бактерий содержит пигмент бактериохлорофилл, близкий по составу к хлорофиллу. Характерным признаком является образование спор, которые образуются в результате сжатия содержимого клетки и потери воды. Образовавшийся плотный комочек одет плотной оболочкой, которая предохраняет от высыхания. Живут бактерии либо одиночными клетками, либо колониями, окруженными ослизняющимися оболочками (капсулами). Размножаются делением клетки на две части (при благоприятных условиях через 15-25 минут). Бактерии – космополиты, широко распространены на всех материках. По физиологическому разнообразию бактерии превосходят все известные биологические формы. Они получают энергию за счет биологического окисления неорганических соединений (хемотрофы). Бактерии активно участвуют в минерализации органических соединений, образуя необходимые для растений питательные вещества; гнилостные бактерии разлагают белок с образованием аммиака, окисляемого нитрифицирующими бактериями до нитритов, а другими формами – до нитратов и свободного азота. Гниение – это разрушение белковых, азотистых органических веществ, которое осуществляется разными видами бактерий, которые выполняют гигиеническую роль в обезвреживании трупов животных. Брожение – сложный процесс распада углеводистых органических веществ. Бактерии оказывают большое влияние на почвообразовательные процессы. В результате синтетической деятельности бактерий совместно с другими микроорганизмами в почве создается перегной, повышая плодородие. Бактерии подразделяют на 2 группы: аэробные (развиваются при наличии воздуха) и анаэробные (без доступа воздуха). В природе и практике с/х огромное значение приобретают азотфиксирующие бактерии (азотобактер), которые, поселяясь в почве, способны усваивать азот из воздуха, переводить его в связные соединения, доступные растениям, и обогащать ими почву. Немаловажная роль в этом отношении и клубеньковых бактерий, которые вступают в симбиоз с корнями бобовых растений. Бактерии также участвуют в круговороте железа, фосфора, кальция и кремния. Многие из них являются возбудителями тяжелых инфекционных заболеваний – дизентерии, брюшного тифа, туберкулеза и т. Бактерии широко используются в народном хозяйстве: для выщелачивания металлов из руд, получения различных органических веществ. Кроме того они способны синтезировать витамины, антибиотики, ферменты, аминокислоты – с этой целью применяются в современной биотехнологии. Молочнокислые бактерии используются для приготовления кисломолочных продуктов. Все более возрастает значение бактерий как источника пищевого и кормового белка, а также энергетических продуктов – водорода и метана. СИНЕ-ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ – Cyanophyta Algae -распространены повсеместно, растут там, где не могут произрастать никакие другие растения и первыми заселяют вновь образующиеся поверхности Земли. Большинство сине-зеленых водорослей обитает в пресных водоемах. Планктонные виды имеют в клетках газовые вакуоли, благодаря чему всплывают на поверхность воды. Среди сине-зеленых распространен симбиоз.Сине-зеленые водоросли относятся к прокариотам. Размножаются очень быстро, простым делением клеток пополам. Половой процесс — отсутствует. У нитчатых сине-зеленых водорослей размножение происходит участками, на которые распадаются эти водоросли. Такие участки называются гормогониями. При неблагоприятных условиях водоросли образуют споры из обычных клеток, которые покрываются утолщенной оболочкой (как бактерии), что предохраняет содержимое от неблагоприятных условий, благодаря чему длительное время сохраняется их жизнеспособность. Представители этого отдела: Хроококк (chroococcus) — одноклеточная водоросль шаровидной формы. Широко распространена на болотах, между кочками и среди тины. Осциллярия (oscillaria) – нитяатая водоросль, распространена в водоемах со стоячей водой, часто образуя темно-зеленую пленку на поверхности воды. Носток (nostoc) –нитчатая водоросль, нити или цепочки ее соединены в колонии шаровидной формы размером с плод сливы. Снаружи эти колонии покрыты студенистой массой. Встречается по берегам прудов и озер, на влажной почве.
ГРИБЫ Fungi, Mycota – это низшие эукариоты, которые произошли от примитивных водорослей, живших в условиях плохого освещения, потерявших хлорофилл и перешедших на паразитический или сапрофитный образ жизни. Существует около 100 000 видов грибов, разнообразных по внешнему виду и распространению. Все грибы нуждаются во влаге и тепле, оптимальная температура для большинства из них 20 -25 С, свет грибам не нужен. В клеточной оболочке содержится хитин, гликоген – запасное вещество, продукт обмена – мочевина, используют готовые органические вещества, это все объединяет их с животными. Большинство грибов ведет прикрепленный образ жизни, обладает неограниченным ростом, поглощают пищу всей поверхностью тела – это черты растений; поэтому грибы выделяют в самостоятельное царство. Строение. Гетеротрофность – характерная особенность грибов, которая и определила основные черты их строения. Тело гриба – мицелий, или грибница, имеет вид тонких разветвленных нитей, это гифы гриба. Мицелий развивается на поверхности или внутри субстрата и имеет большую поверхность соприкосновения с ним, что обеспечивает осмотическое поглощение питательных веществ. Примитивно устроенные грибы мицелия не имеют. Это одноклеточные организмы. По способу питания грибы разделяются на: 1) облигатных паразитов и облигатных сапрофитов, т.е. ни в одной из фаз развития паразит не становится сапрофитом, а сапрофит паразитом; 2) факультативных паразитов, обычно паразитирующих, но в одной из стадий онтогенеза способных перейти на сапрофитизм; 3) факультативных сапрофитов, ведущих сапрофитный образ жизни, но способных в одной из стадий прибегать к паразитизму; 4) грибы-симбионты, вступающие в связь с растениями. Питание грибов совершается всей поверхностью мицелия путем осмоса, а в некоторых случаях также при помощи всасывающих ризоидов. Отложение запасных питательных веществ сосредоточивается в той или иной части мицелия, в спорах, как зачатках будущих организмов. Основные запасные вещества – гликоген, капли липидов и гранулы белков. Вегетативное размножение у грибов осуществляется различными способами: случайными обрывками мицелия, почкованием, т.е.образованием боковых выростов на мицелии или даже на одной клетке, которые, разрастаясь, превращаются в самостоятельные клетки, отчленяющиеся от мицелия. Половой процесс у грибов очень сложен. Существуют 4 типа половой копуляции: слияние двух одноядерных дифференцированных гамет; слияние дифференцированной гаметы с гаметангием; слияние двух гаметангиев; соматическая копуляция – половое слияние недифференцированных вегетативных клеток. Классификация грибов:
Грибы, как и бактерии, играют важную роль редуцентов в общем круговороте веществ в природе. Многие виды грибов вызывают болезни культурных растений, другие виды грибов незаменимы в получении ценных для человека продуктов питания (хлеб, пиво, сыр), лекарственных препаратов (антибиотики, витамины группы В), стимуляторов роста (гиббереллин), органических кислот. Многие грибы используются в пищу и, несмотря на то, что усвояемость их невелика, имеют значение как источник ферментов и экстрактивных веществ.
НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ Thallophyta – слоевцовые, или талломные – характеризуются отсутствием дифференциации тела на корень, стебель, лист, отсутствием тканей. ВОДОРОСЛИ Algae — представлены на Земле более 20 000 видами. Размножение осуществляется различными способами: вегетативно – разрывом на отдельные участки талломов (фрагментация), либо делением клетки пополам; бесполое – с образованием спор или зооспор. Половой процесс – хологамия (цельный брак) – слияние 2-х одноклеточных особей; изогамия – гаметы одинаковы по величине и строению; гетерогамия, оогамия. Клетки водорослей, в которых вырабатывается гамета, называются гаментангиями. Гаметангии оогамного процесса называются оогониями (вырабатывают яйцеклетки) и антеридиями (вырабатывают сперматозоиды). Есть конъюгация – две вегетативные клетки соединяются направленными друг к другу выростами и протопласты этих клеток сливаются через копуляционный канал. На водорослях можно легко проследить различные пути эволюции: 1 – от одноклеточных форм через колониальные к многоклеточным; 2 – от пассивно или активно передвигающихся форм до прикрепленных к субстрату; 3 – от бесполого к половому размножению, постепенно усложняющемуся. Водоросли – древнейшие фотосинтезирующие организмы на Земле, создавшие ее кислородную атмосферу. ВЫСШИЕ СПОРОВЫЕ РАСТЕНИЯ заселили сушу в середине-конце силурийского периода, около 415-430 млн. лет назад. Как и сейчас, много лет назад наземные условия существования резко отличались от условий жизни в воде. Поэтому переход предков растений в совершенно новые для них условия обитания (воздушной и почвенной) мог произойти лишь при условии появления у них приспособлений для водоснабжения и транспорта питательных веществ, для защиты от высыхания. Сложные дифференцированные многоклеточные организмы, приспособленные к жизни в наземной среде. Архегоний имеет колбообразную форму. Нижняя расширенная часть – брюшко, в нем развивается яйцеклетка, верхняя узкая часть – шейка. Яйцеклетка защищена архегонием, что предохраняет ее от высыхания. У высших растений хорошо выражена ритмическая смена поколений: полового (гаметофита) и бесполого (спорофита). У большинства высших растений доминирует спорофит (исключение – мхи). На гаметофите образуются половые органы, в них развиваются половые клетки, после слияния гамет из диплоидной зиготы развивается бесполое поколение – спорофит. На нем в спорангиях образуются гаплоидные споры. Из споры формируется опять гаметофит. Таким образом, спорофит диплоиден, гаметофит – гаплоиден. Споры у высших растений образуются в специальных образованиях – многоклеточных спорангиях, возникающих на диплоидном спорофите. Споры лишены жгутиков, неподвижны, в разной степени кутинизированы и приспособлены к пассивному распространению (преимущественно ветром). Мхи, плауны, хвощи и папоротники размножаются главным образом спорами, их объединяют в группу высших споровых растений. ГОЛОСЕМЕННЫЕ Gymnospermatophyta, Pinophyta – древняя группа, берущая свое начало с верхнего девона, но их бурное развитие происходит в пермском и мезозойском периоде, когда споровые растения начинают угасать. Их возникновение связано с местными внутриматериковыми оледенениями, виды оказались способными осваивать обширные пространства в умеренных областях Северного полушария, где они и поныне занимают господствующее положение в сложении растительного мира. В конце мезозоя, в меловом периоде, начинают исчезать и некоторые голосеменные (бенеттитовые, семенные папоротники), однако многие хвойные в настоящее время широко представлены на Земле, играют немаловажную роль в жизни природы. Широкое распространение объясняется тем, что размножение у них осуществляется не спорами, а семенами. Новый способ размножения оказался наиболее соответствующим наземному образу жизни растений, и только с приобретением его, высшие растения порвали древнюю связь с водной средой, необходимой в момент оплодотворения, и стали вполне сухопутными. Все голосеменные – разноспоровые растения; имеются микро- и мегастробилы (мужские и женские шишки) различной формы. В микроспорангиях формируются микроспоры. Микроспоры заключены в оболочку и называются пылинками, а их совокупность – пыльцой. Пыльца разносится ветром и попадает непосредственно на семязачаток (женскую шишку). Происходит оплодотворение, из семязачатка формируется семя. Из оплодотворенной яйцеклетки формируется зародыш, состоящий из корешка, стебелька и почечки. Современные голосеменные в подавляющем большинстве растения крупные, древесные, реже кустарниковые. Листья современных голосеменных весьма различны, в виде хвои или чешуевидные, как правило, вечнозеленые (исключение лиственница). ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ РАСТЕНИЯ (Angiospermae, Anthophyta, Magnoliophyta) — наиболее крупный отдел растительного царства, насчитывающий более 350 семейств, 13 тысяч родов и до 240 тысяч видов.
Автотрофные растения – важнейший активный компонент биосферы. От их жизнедеятельности зависит течение общебиосферных процессов обмена веществ и трансформации энергии, газовый состав атмосферы, климат, водный режим суши, характер процессов почвообразования. В наземных условиях цветковые обычно доминируют в растительном покрове, составляют «каркас» большинства экосистем. Они формируют среду обитания животного населения, которые связаны с ними самыми разнообразными трофическими и иными связями. Покрытосеменные растения отличаются необычайным полиморфизмом, удивительной эволюционной пластичностью и могут существовать в самых разнообразных условиях обитания, вплоть до безводных пустынь, скал, солончаков и т.д. Это единственная группа среди высших растений, представители которой сумели вторично освоить морскую среду: в соленых водах морских мелководий вместе с водорослями растут десятки видов покрытосеменных. Разнообразие размеров и жизненных форм растений поражает воображение. Самый крохотный представитель – ряска вольфия достигает 1-1,5 мм в диаметре, гигантские эвкалипты вырастают до 100 м. Деревья, кустарники, кустарнички, полукустарники и травы, плотоядные растения – это общеизвестные примеры. Все это дает цветковым растениям возможность в полной мере реализовать свой эволюционно-адаптационный потенциал. Признаки покрытосеменных — по давней традиции характерным признаком считают цветок, существенные его части – андроцей и гинецей. Важнейшая часть пестика – завязь, в которой, как в замкнутой полости, развиваются семязачатки. Одна из наиболее характерных особенностей покрытосеменных – двойное оплодотворение, одно из следствий которого – формирование питательной ткани (эндосперма). Происхождение покрытосеменных остается тайной до сих пор. В основе родословия современных растений лежала некая вымершая к настоящему времени группа – общий предок, имеющий общий комплекс признаков по отношению ко всем ныне живущим покрытосеменным.
В соответствии с наиболее распространенной классификацией царство животных подразделяют на подцарства Одноклеточные (Monocytozoa), или Простейшие (Protozoa) и Многоклеточные (Metazoa). Все животные (за исключением простейших) являются многоклеточными гетеротрофными организмами, способными к движению. Для них (кроме губок) характерна координация частей тела с помощью нервной системы. Каталог: Content -> userfiles -> files жүктеу/скачать 173.63 Kb. Достарыңызбен бөлісу: |
Открыты рус. биологом Д.И. Ивановским в 1892 г., в 1898 г. М. Бейеринк ввел термин вирус. Вирусы распространены в природе повсеместно, поражают все группы живых организмов, в настоящее время описано около 500 вирусов. Вирусы – возбудители заболеваний растений, животных и человека. Вирусные болезни животных – ящур крупного рогатого скота, чума птиц, рожистое воспаление свиней. У растений вирусы вызывают следующие заболевания: мозаика листьев (желтые пятна на листьях), карликовость или морщинистость листьев. Среди заболеваний человека вирусную природу имеют грипп, оспа, ВИЧ, свинка и др.
В вирусе всегда только один тип нуклеиновой кислоты (либо ДНК, либо РНК), поэтому вирусы подразделяются на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Вирионы самой разнообразной формы и видимы только в электронный микроскоп.
д. Бывают неподвижные, но могут двигаться с помощью жгутиков.
В зависимости от природы окисляемого соединения, используемого в обмене веществ, бактерии делятся на органотрофы (энергетический источник – органическое вещество) и литотрофы (получают энергию за счет окисления неорганического вещества). Бактерии играли важную роль в процессах, происходящих в природе, на протяжении все истории Земли, они сформировали биосферу, от жизнедеятельности бактерий зависит постоянство газового состава атмосферы.
По характеру продуктов распада углеводистых веществ различают несколько типов брожения: молочно-кислое, масляно-кислое, уксусно-кислое.
д. У растений бактерии вызывают заболевания, известные под названием бактериозы.
Бывают одноклеточные, колониальные, нитчатые водоросли. Пигменты, встречающиеся в клетках: хлорофилл А, каротин, фикоцианин, фикоэритрин. Клетки сине-зеленых лишены типичных ядер, митохондрий, хроматофоров, вакуолей с клеточным соком. Оболочка клетки сине-зеленых состоит из пектиновых веществ и снаружи покрыта слизистым веществом. Цитоплазма пропитана пигментами и называется хроматоплазмой. В качестве запасного продукта накапливается углевод гликоген (животный крахмал).
При наступлении благоприятных условий споры прорастают, дают начало новой клетке. По своему упрощенному строению они значительно отличаются от других водорослей и ближе всего стоят к бактериям.
Некоторые виды грибов имеют мицелий неклеточного строения; он сильно разветвлен, но поперечных перегородок гифы не имеют, и весь мицелий представляет как бы одну клетку. Образование поперечных клеточных перегородок (септ) по длине гифы характерно для высших форм грибов, однако эти перегородки часто не сплошные, а имеют в средней части отверстие. Гифы мицелия могут плотно сплетаться, образуя ложную ткань – плектенхиму (белый гриб, подосиновик и др). Оболочка гиф состоит из углеводов, также из пектина, чаще со значительной примесью хитина (характерного для покровной ткани насекомых), что делает такую оболочку непроницаемой для многих веществ. Оболочка гифы часто пропитывается различными веществами, придающими ей прочность, и пигментами, окрашивающими ее в бурый, черный и другие цвета. Мицелий многих грибов обладает свойством вступать при неблагоприятных условиях (наступление зимы, засуха и т.д.) в стадию покоя. При этом он отдает значительную часть воды из своих клеток и тем самым приостанавливает процессы ферментации.
Бесполое размножение у грибов имеет основное значение и происходит посредством образования многочисленных видов спор, характерных для определенных типов грибов. Споры грибов строго дифференцированы как органы размножения и соответственно этому носят различные названия: зооспоры, спорангиоспоры, конидии, хламидоспоры, головневые споры, уредоспоры, телейтоспоры и т.д. (шампиньон в течение 2 суток образует до 2 млрд. спор, плодовое тело трутовика производит до 10 млрд. базидиоспор ежегодно).
Как гетеротрофные организмы грибы ферментативно разлагают сложные органические вещества до углекислого газа и воды, делая их доступными для автотрофных растений. Особенно велика роль грибов в разложении растительных остатков, содержащих целлюлозу и пектин. Обитая в почве, они способствуют повышению ее плодородия.
Обычно водные растения, встречаются также в почве. Это одноклеточные, колонниальные и многоклеточные растения, иногда тканевого строения. Тело водорослей – таллом, слоевище, не имеет настоящих листьев, стеблей и корней, хотя у них есть внешне похожие части. Пластиды у водорослей называются хроматофорами. Представляют собой тело в виде ленты или пластинки различной формы, в хроматофорах находятся тельца, богатые белковыми веществами, называемыми пиреноидами. Кроме хлорофилла, содержат другие пигменты: каротин, ксантофилл, фикоциан, фикоэритрин, фукоксантин. Различная окраска водорослей имеет приспособительное значение. На больших глубинах свет поглощает красный пигмент, поэтому красные и бурые водоросли расположены на больших глубинах. Клетки водорослей отграничены снаружи цитоплазматической мембраной – плазмалеммой. Кнаружи от нее находится клеточная стенка. Нередко в клеточной стенке присутствуют добавочные компоненты: кремний, карбонат кальция, редко хитин, кремнезем. Цитоплазма располагается тонким постенным слоем, в ней хорошо различимы элементы ЭР, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, хроматофоры, ядра.
От них произошли растения, заселившие сушу. Геохимическая роль водорослей связана, прежде всего, с круговоротом в природе кальция и кремния. Крупные водоросли используют в пищу, в медицине, как корм для скота, служат сырьем для получения агара, альгинатов, йода; объект аквакультуры (ламинарии, макроцистис, порфира). Многие водоросли – важное звено в процессе биологической очистки сточных вод, некоторые используются как биоиндикаторы загрязнения водоемов.
Тело растения расчленено на стебли, листья и корни, имеются эпидермис и устьица, комплекс проводящих тканей, многоклеточный зародыш. Эволюция высших растений шла по пути возрастающего приспособления к наземному образу жизни. Выжили те, кто приспособился к новым условиям обитания, благодаря развитию специализированных органов: листьев, при помощи которых осуществляется процесс фотосинтеза; стеблей, на которых формируются листья и благодаря которым осуществляется связь между листьями и корнями в передвижении питательных веществ; корней, расположенных в почве, в которой они закрепляются и из которой поглощают минеральные вещества и воду. Половой процесс усложнился, появились многоклеточные половые органы – архегонии – в них развивается яйцеклетка и антеридии – в которых формируются многочисленные сперматозоиды.
После оплодотворения образуется зигота. Антеридий – орган овальной формы с отверстием для выхода зрелых сперматозоидов.
Высшие растения, имеющие архегоний, называются архегониальными.
Таким образом, молодые растения вступают в самостоятельную жизнь более жизнеспособными, чем споровые растения.
В настоящее время покрытосеменные распространены по всему земному шару.
Эти древние покрытосеменные в свою очередь, берут начало от неизвестного нам предкового таксона, скорее всего от каких-то мало специализированных голосеменных. Возникновение первичных цветковых было результатом мощного арогенеза (быстрый и важный эволюционный скачок), он создал возможности для интенсивной адаптивной эволюции и дифференциации. Необычный полиморфизм цветковых сформировался в основном уже в процессе быстрой эволюции древних покрытосеменных. В итоге эволюционной дифференциации возникло большинство порядков современных цветковых растений. Они представляют собой лучи одного веера, выходящие из одной точки, и практически одновозрастны в эволюционном отношении. Отдел покрытосеменные делится на классы: двудольные Dicotyledoneae и однодольные Monocotyledoneae. Они сформировались и обособились друг от друга на заре эволюции покрытосеменных, образуя как бы две большие семьи.
Многоклеточные подразделяют на животных, не имеющих настоящих органов и тканей (Parazoa), и на настоящих многоклеточных животных (Eumetazoa). Примером первых являются губки, примером вторых – все остальные многоклеточные животные. Наконец, животных подразделяют на беспозвоночных и позвоночных. К беспозвоночным относят животных, не имеющих типичного скелета, к позвоночным – имеющих скелет. Эти подразделения не основываются на естественной системе классификации, но они имеют практическое значение, отражая общие черты организации живого мира.
tilimen.org 2022«Полезные пожиратели». Что будет с нами, если все вирусы исчезнут?
- Рейчел Нюэр
- BBC Future
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, Science Photo Library
Подпись к фото,
Вот так выглядел вирус испанского гриппа, в 1918 году унесшего жизни от 50 до 100 млн человек (по разным оценкам)
Если бы все вирусы вдруг исчезли, мир стал бы совершенно другим — и не факт, что лучше. Что же было бы с нами без вирусов? И что значит «убить победителя»?
Глядя на пугающие картины пандемии Covid-19, разворачивающиеся, благодаря СМИ и соцсетям, перед глазами всего мира, можно подумать, что вирусы только для того и существуют, чтобы поставить человечество на колени и уморить как можно больше людей.
За прошедшее тысячелетие болезни, ими порождаемые, унесли бесчисленное количество жизней. Некоторые из вирусов убивали значительную часть населения планеты: жертвами эпидемии испанского гриппа в 1918 году стало, по разным оценкам, от 50 до 100 млн человек, еще 200 млн, как считается, умерли от оспы только в XX веке.
И нынешняя пандемия Covid-19 — лишь очередной случай из бесконечной серии нападений смертельных вирусов на человечество.
Большинство из нас сейчас, если бы нам вручили волшебную палочку и предложили ею взмахнуть, чтобы избавиться от всех вирусов на планете, с радостью согласилось бы.
Боюсь, это было бы смертельной ошибкой. Фактически, куда более смертельной, чем любой из самых свирепых вирусов.
- Коронавирус: что такое вторая волна, насколько опасной она будет и можно ли ее избежать?
- Уроки «испанки» для тех, кто сегодня борется с распространением Covid-19
- Как ядерная война изменила бы человечество
«Если бы все вирусы вдруг разом исчезли, мир стал бы прекрасен — примерно на день-полтора.
А потом мы бы все умерли, вот и всё, — говорит Тони Голдберг, эпидемиолог из Университета Висконсин-Мэдисон. — Те важнейшие вещи, за которые отвечают вирусы, значительно перевешивают зло от них».
В общем, как говорит Сусана Лопес Шаритон, вирусолог из Национального автономного университета Мексики, «без вирусов нам конец».
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,
Некоторые вирусы сберегают здоровье грибам и растениям
Большинство людей даже не догадывается о том, какую роль играют вирусы в жизни на Земле, обращая внимание только на те из них, которые нас убивают.
Почти все вирусологи изучают исключительно патогены, и только недавно несколько ученых решились исследовать вирусы, благодаря которым живы мы и наша планета.
Благодаря этой маленькой группе исследователей мы, возможно, получим более сбалансированный взгляд на мир вирусов. Оказывается, есть среди них и хорошие, причем таких — подавляющее большинство.
Но одно ученые точно знают уже сейчас: без вирусов наша планета, какой мы ее знаем, перестала бы существовать. Да и если бы мы даже задались целью истребить все вирусы на Земле, это практически невозможно.
Но представив, каким был бы мир без вирусов, мы сможем лучше понять, насколько они важны для нашего выживания, и как много нам еще предстоит узнать об этих микроскопических, простейших формах жизни, с которыми всё непросто.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,
Без вирусов наша планета перестала бы существовать
Для начала скажем, что ученым даже неизвестно, сколько всего вирусов существует. Официально классифицированы тысячи, но их — миллионы.
«Нами открыта лишь малая часть, поскольку мы особо не интересовались этим, — говорит Мэрилин Руссинк, вирусный эколог из Университета Пенн Стейт. — Таково предвзятое отношение: науку всегда прежде всего интересовали патогены».
Неизвестно ученым и то, какой именно процент всех вирусов опасен для человека.
«Если смотреть на большие числа, то статистически процент опасных вирусов приближается к нулю, — говорит Кертис Саттл, вирусолог-эколог из Университета Британской Колумбии. — Почти все существующие вирусы не болезнетворны для нас».
Полезные пожиратели
По крайней мере, нам известно, что фаги (бактериофаги, вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки) — невероятно важны. Их название происходит от греческого «пожираю», и именно этим они и занимаются.
«В мире бактерий они — самые главные хищники, — говорит Голдберг. — Без них нам пришлось бы туго».
Фаги — главный регулятор популяций бактерий в океане, да и, скорее всего, во всех остальных экосистемах нашей планеты. Если бы вирусы вдруг исчезли, некоторые популяции, вероятно, разрослись взрывным образом и подавили бы другие, которые совсем перестали бы расти.
Для океана это стало бы особенно серьезной проблемой, поскольку в нем более 90% всего живого (от общей массы) — микроорганизмы.
И эти микробы производят около половины всего кислорода на планете — процесс, который становится возможным, благодаря вирусам.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,
В океане 90% всего живого — микроорганизмы
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
Эти вирусы каждый день уничтожают примерно 20% всех океанических микробов и около 50% всех океанических бактерий. Этим они обеспечивают достаточно питательных веществ для производящего кислород планктона и тем самым поддерживают жизнь на планете.
«Когда нет смерти, тогда нет и жизни, потому что жизнь полностью зависит от рециркуляции материалов, — подчеркивает Саттл.
— Вирусы очень важны для такой утилизации».
Исследователи, изучающие насекомых-вредителей, также обнаружили, что вирусы критически важны для контроля над численностью популяции.
Если некоторые виды начинают слишком разрастаться, «приходит вирус и уничтожает их», говорит Руссинк. Это очень естественный процесс для экосистем.
Процесс этот называется «убить победителя» и весьма распространен у многих других видов, в том числе и нашего — пандемии тому доказательство.
«Когда популяция становится чересчур многочисленной, вирусы воспроизводятся необыкновенно быстро и снижают ее объем, освобождая пространство для жизни всего остального», — подчеркивает Саттл.
Если все вирусы вдруг исчезнут, самые конкурентоспособные виды разрастутся в ущерб всем остальным.
«Мы быстро потеряем значительную часть биоразнообразия нашей планеты, — говорит Саттл. — Всё захватят несколько видов, остальные вымрут».
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,
По словам экспертов, без вирусов наша планета утратила бы значительную часть биологического разнообразия
Для некоторых организмов вирусы критически важны для выживания или для того, чтобы получить конкурентоспособное преимущество.
Например, ученые предполагают, что вирусы играют важную роль, помогая коровам и другим жвачным животным превращать целлюлозу из травы в сахара, которые метаболизируются и в итоге превращаются в молоко, а также помогают набрать массу тела.
Исследователи считают, что вирусы важны и для поддержания здорового микробиома в организме человека и животных.
«Эти вещи пока еще не до конца исследованы, но мы находим все больше и больше примеров такого тесного взаимодействия с вирусами как важнейшего элемента экосистем», — говорит Саттл.
Руссинк и ее коллеги обнаружили твердое доказательство этому. В одном из исследований они работали с колонией микроскопических грибов, которая сожительствует с определенным видом трав в Йеллоустонском национальном парке (биосферный заповедник в США, знаменитый своим геотермальным ландшафтом и гейзерами — прим. Би-би-си), и обнаружили: вирус, заразивший гриб, позволяет траве более успешно выдерживать геотермальные температуры почвы.
«Когда присутствуют все три элемента — вирус, гриб и трава, тогда травы могут расти на горячей почве, — рассказывает Руссинк. — Один гриб без вируса не способен сделать такое».
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,
В Йеллоустонском национальном парке некоторые виды травы стали более устойчивы к высоким температурам — благодаря вирусу
Руссинк и ее коллеги обнаружили, что грибы обычно передают вирусы «по наследству» — из поколения в поколение. И хотя ученым еще не удалось выяснить функцию большинства из этих вирусов, можно заключить, что они чем-то помогают грибам.
«Иначе зачем растениям за них цепляться?» — рассуждает Руссинк.
И если все эти полезные вирусы исчезнут, то травы и другие организмы, в которых они сейчас живут, ослабнут, а возможно и погибнут.
Под защитой вирусов
Инфицирование человеческого организма определенными безвредными вирусами даже помогает отпугивать некоторые патогены.
Вирус GB типа C, распространенный человеческий непатогенный (в отличие от своих дальних родственников вируса Западного Нила и вируса лихорадки денге) увязывается с замедлением развития СПИДа у ВИЧ-инфицированных.
Кроме того, ученые обнаружили, что люди с вирусом GB типа C с меньшей степенью вероятности погибают, если заражены вирусом Эбола.
Примерно так же и герпес делает мышей менее подверженными определенным бактериальным инфекциям, в том числе бубонной чумы и листериоза (распространенного типа пищевого отравления).
Конечно, проводить на людях похожие эксперименты с заражением вирусами герпеса, бубонной чумы и листериоза неэтично, авторы исследования предполагают, что и у людей была бы похожая картина.
Автор фото, Science Photo Library
Подпись к фото,
Вирус герпеса делает мышей — и, очень возможно, людей — менее подверженными некоторым бактериальным инфекциям
Похоже, что без вирусов и люди, и многие другие виды живых существ были бы более подвержены разным болезням.
Кроме того, вирусы — это одно из самых многообещающих лечебных средств от определенных заболеваний. Фаготерапия (лечение инфекционных больных и бактерионосителей препаратами бактериофага), которую в Советском Союзе начали применять еще с 1920-х годов, использует вирусы для уничтожения бактериальных инфекций.
Сегодня это — быстроразвивающаяся область научного поиска. Не только из-за растущей устойчивости патогенов к антибиотикам, но и потому, что бактериофаги можно точно настраивать на воздействие на определенные виды бактерий — в отличие от антибиотиков, уничтожающих все бактерии без разбора.
«Когда антибиотики ничем не могут помочь, жизни людей спасают вирусы», — подчеркивает Саттл.
Онколитическая вирусная терапия рака, при которой заражаются и уничтожаются исключительно раковые клетки, к тому же менее токсична и более эффективна, чем другие методы лечения онкологии.
Нацеленные на уничтожение вредоносных бактерий или на раковые клетки, терапевтические вирусы действуют как «микроскопические крылатые ракеты, наводящиеся и попадающие точно в цель», отмечает Голдберг.
«Нам нужны такие вирусы, которые выведут нас на новую ступень терапии, терапию нового поколения».
- Коронавирус: поверхности, которые сами убивают микробы
- Коронавирус и мизофобия. Каково во время пандемии людям с боязнью микробов
- Что случится, если мы будем знать, когда и как умрем?
Поскольку вирусы постоянно мутируют и реплицируются (размножаются), они представляют собой огромное хранилище генетических инноваций, которые могут быть использованы другими организмами.
Вирусы внедряются в клетки других существ и захватывают их инструменты размножения.
Если такое случается в клетке зародышевой линии (яйцеклетки и спермы), код вируса может передаваться из поколения в поколение и стать ее постоянной частью.
«Все организмы, которые могут быть заражены вирусами, имеют возможность принять вирусные гены и использовать их в своих интересах, — отмечает Голдберг.
— Включение нового ДНК в геном — это основной способ эволюции».
Другими словами, исчезновение всех вирусов отразится на эволюционном потенциале всей жизни на нашей планете. В том числе и homo sapiens.
Вирусные элементы составляют около 8% человеческого генома, а геномы млекопитающих в целом приправлены примерно 100 000 остатками генов, когда-то принадлежавших вирусам.
Код вирусов — это часто неактивная часть ДНК, но иногда он наделяет организм новыми, полезными и даже важными свойствами.
Например, в 2018 году два коллектива исследователей независимо друг от друга сделали удивительное открытие. Ген вирусного происхождения кодирует белок, играющий ключевую роль в формировании долговременной памяти, передавая информацию между клетками нервной системы.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,
Именно древние ретровирусы ответственны за то, что люди способны к живорождению
Однако самый поразительный пример относится к эволюции плаценты млекопитающих и временным рамкам экспрессии генов во время беременности у людей.
Есть доказательства того, что мы обязаны своей способностью к живорождению частичке генетического кода, взятой у древних ретровирусов, которыми наши дальние предки заразились более 130 млн лет назад.
Вот что писали авторы того открытия в 2018 году в журнале PLOS Biology: «Очень соблазнительно поспекулировать на тему того, что беременность у людей могла бы протекать совершенно иначе (а то и не существовала бы вообще), если бы наших предков в процессе эволюции не затронули бы многие эпохи ретровирусных пандемий».
Специалисты считают, что такие частички генетического кода можно встретить у всех форм многоклеточной жизни. «Вероятно, они несут множество функций, о которых нам ничего не известно», — подчеркивает Саттл.
Ученые только-только начали открывать способы, с помощью которых вирусы помогают поддерживать жизнь. В конечном счете, чем больше мы узнаем о всех вирусах (не только о патогенах, возбудителях болезней), тем лучше мы будем оснащены для того, чтобы использовать определенные вирусы в мирных целях и разработать эффективную защиту от других вирусов, которые могут привести к очередной пандемии.
Более того: изучение богатого вирусного многообразия поможет нам более глубоко понять, как работает наша планета, ее экосистемы и организмы.
По словам Саттла, «нам нужно приложить некоторые усилия, чтобы понять, что происходит и что нас ждет — для нашей же пользы».
Больше статей на подобные темы — на сайте BBC Future.
вирусов, бактерий и грибков: в чем разница?
CS-блог
Cedars-Sinai Блог
17 июня 2020 г.
Cedars-Sinai Staff
Каждый из нас делит воздух, пищу, воду и кров с крошечными колониями микроорганизмов, среди которых вирусы, бактерии и грибки. Большинство этих крошечных микробов безвредны, но некоторые из них являются патогенами — такими, которые могут вызвать у вас заболевание, например, новый коронавирус, вызывающий COVID-19.
.
Что отличает вирус, такой как высококонтагиозный штамм, вызывающий в настоящее время всемирную пандемию, от других микробов, таких как бактерии или грибки? Как каждый из них заражает нас, и как мы можем вылечиться от них?
«Бактерии, вирусы и грибки могут вызывать немного разные формы пневмонии, симптомы немного различаются в зависимости от типа микроба, вызывающего состояние. Как врачи, мы оцениваем, чтобы определить лучшие тесты и методы лечения для каждой инфекции».
Доктор Файаз Суттервала, директор отдела инфекционных заболеваний в Cedars-Sinai, говорит, что инфекции иногда трудно диагностировать. Хотя некоторые микробы могут вызывать очень специфические заболевания, многие другие могут инфицировать любой орган и вызывать аналогичные симптомы и иммунный ответ.
«Например, бактерии, вирусы и грибки могут вызывать немного разные формы пневмонии», — говорит он. «Симптомы слегка различаются в зависимости от типа микроба, вызывающего состояние.
Как врачи, мы оцениваем, чтобы определить лучшие тесты и методы лечения для каждой инфекции».
Ниже мы объясним некоторые различия между этими распространенными микробами.
Вирусы
Распространенные формы : Вирусы вызывают простуду и грипп, а также более серьезные заболевания, такие как ВИЧ/СПИД, Эбола и COVID-19.
Как вирусы делают нас больными
Вирус — это простейший из микробов — это не что иное, как генетический материал, заключенный в белок. Исследователи спорят, является ли вирус вообще «живым».
Сам по себе вирус ничего не может сделать — ему нужно проникнуть в живое существо, чтобы выполнить свою единственную функцию — размножаться. Когда вирус проникает в организм человека, он может захватить клеточный механизм человека, чтобы производить свои клоны, захватывая все больше клеток и продолжая размножаться.
Вирусы также способны заражать любые живые существа, включая бактерии и грибки.
Когда вирус размножается быстрее, чем иммунная система может его контролировать, он начинает разрушать клетки и наносить вред организму.
Вирусы также являются мельчайшими микробами, поэтому с ними легче всего заразиться — они настолько крошечные, что могут распространяться по воздуху при кашле или чихании. Некоторые вирусы также распространяются комарами или через жидкости организма.
Как лечить вирусы
Поскольку все вирусы очень разные, не существует лекарства для борьбы с любым вирусом, который находится в вашем организме. Вакцины обеспечивают превентивную защиту от определенных вирусов, обучая иммунную систему организма распознавать и атаковать определенный вирус.
Прочтите: Спросите врача: при ударе кулаком передается меньше микробов, чем при рукопожатии?
Бактерии
Распространенные формы: Бактерии вызывают пищевое отравление, острый фарингит и инфекции мочевыводящих путей, а также такие инфекции, как туберкулез.
Как бактерии делают нас больными
Бактерии крупнее и сложнее вирусов, хотя они все же могут распространяться по воздуху. Бактерия — это отдельная клетка, и она может жить и размножаться практически где угодно: в почве, в воде и в нашем организме.
По большей части мы мирно живем с бактериями — колонии в нашем кишечнике помогают нам и укрепляют нашу иммунную систему. Но, как и вирусы, бактерии также могут причинить нам вред, быстро размножаясь в нашем организме, убивая клетки. Некоторые бактерии также производят токсины, которые могут убивать клетки и вызывать чрезмерную разрушительную иммунную реакцию.
Как лечить бактериальные инфекции
Антибиотики широкого спектра действия были разработаны для уничтожения бактерий в нашем организме и в продуктах питания путем подавления их роста. Но бактерии чрезвычайно адаптивны и могут быстро эволюционировать, чтобы избежать антибиотиков.
Бактерии делятся друг с другом своими генами устойчивости к антибиотикам, а это означает, что все больше штаммов вырабатывают устойчивость к лекарствам, которые мы используем.
Прочтите: Узнайте, как кишечные бактерии влияют на наше здоровье
Грибы
Распространенные формы: Грибы вызывают такие состояния, как молочница, долинная лихорадка и менингит.
Как мы заболеваем от грибков
Грибы — более сложные организмы, чем вирусы и бактерии — они «эукариоты», то есть у них есть клетки. Из трех возбудителей грибы наиболее похожи по своему строению на животных.
Существует два основных типа грибков: экологические, представляющие собой дрожжевые и плесневые грибы, которые часто обитают в почве и обычно не вызывают инфекции у большинства здоровых людей; и комменсалы, которые живут на нас и в нас и обычно не причиняют нам вреда.
Комменсальный грибок может играть положительную роль в общем состоянии нашего здоровья.
Некоторые грибы, находящиеся в окружающей среде, воспроизводят «споры», частицы, которые могут попасть в наш организм через легкие или на кожу. Эти грибы могут быть особенно опасны для людей с ослабленной иммунной системой, так как грибы могут быстро распространяться и повреждать многие органы.
Другие грибковые инфекции могут быть вызваны разрастанием комменсального грибка.
Как лечить грибковые инфекции
Грибы мутируют медленнее, поэтому с ними легче бороться с помощью противогрибковых препаратов, чем с бактериями с помощью антибиотиков.
Прочтите: Укрощение бугименов: когда медицинские «монстры» приносят пользу
Бактерии, грибки и вирусы: обзор
Понимание различий между бактериями, грибками и вирусами поможет в постановке диагноза
Болезни растений трудно диагностировать. Очень часто они проявляют те же симптомы, что и растения, которые совершенно здоровы, за исключением стрессов, налагаемых на них нашими плохими культурными традициями.
Когда растение болеет, это происходит из-за бактерий, грибков или вирусов. Лучшее понимание каждого из них поможет вам диагностировать и лечить проблему, если это возможно.
Бактерии
Не все бактерии вредны для растений и почвы. На самом деле, большинство из них полезны, и их миллионы! Однако существует около 200 видов бактерий, вызывающих болезни растений. Они наиболее активны в теплой и влажной среде, поэтому именно тогда вы увидите больше всего доказательств их присутствия.
Существует несколько симптомов бактериальной инфекции. Одна пятнистость листьев. В этом случае бактерии, атакующие растения, вырабатывают ядовитое химическое вещество, убивающее окружающие растительные клетки. Затем растение реагирует защитно, убивая окружающие растительные клетки, тем самым изолируя инфицированные клетки. В некоторых случаях эти области мертвых клеток выпадают, создавая в листьях нечто похожее на «дырки от пуль».
Бактерии могут блокировать способность растений доставлять воду и питательные вещества к остальным частям растения.
В конце концов растение начинает увядать или поникать. Этот процесс может происходить быстро, и в течение одного дня вы можете увидеть резкое ухудшение состояния ваших растений.
Другие симптомы вызывают увядание растительной ткани, например язвы и мягкая гниль, которые представляют собой вдавленные участки, образованные мертвой растительной тканью. В других случаях аномальный рост является симптомом, называемым желчью. Растения реагируют на эти бактериальные вторжения, производя быстрое изобилие новых клеток. Об этом часто свидетельствуют необычно большие деформированные наросты где-то на растении или корне.
Бактерии могут распространяться несколькими путями, включая насекомых, брызги воды, другие больные растения или инструменты. Они проникают в растения через крошечные отверстия либо через повреждения или порезы, а также через естественные отверстия в самом растении.
Пораженные растения трудно контролировать. Немедленно удалите зараженные растения или их части из сада.
Не добавляйте эти части в компостную кучу. Вместо этого уничтожьте их. Когда они присутствуют, возможности управления ограничены. Спреи на основе меди оказывают некоторую помощь, но не являются лекарством. Бактерии лучше всего контролировать в качестве превентивной меры, обрабатывая растения еще до того, как они будут повреждены. Кроме того, хорошие культурные обычаи всегда полезны. Это включает в себя санитарную обработку оборудования и удаление всех растительных остатков.
Грибы
Как и бактерии, многие другие грибы действительно полезны для сада. Но, в отличие от бактерий, существуют тысячи грибов, вредных для растений. По этой причине вы чаще всего сталкиваетесь с грибковыми проблемами. Поскольку грибы присутствуют в почве и над землей, симптомы грибкового поражения могут проявляться как над землей, так и под землей. К ним относятся гниющие или отмершие корни или сильное вздутие корней под землей. На уровне почвы новые стебли сеянцев могут сгнить и опрокинуться.
Над линией почвы на растениях могут появляться пятнистости листьев, милдью (белые или серые мучнистые пятна на листве), ржавчина и увядание.
Споры грибов очень малы и легки и могут перемещаться по воздуху на большие расстояния, заражая другие растения или деревья. Они также распространяются водой, животными и насекомыми, людьми.
Лучший способ предотвратить нападение грибков на ваши растения — это по возможности покупать сорта, устойчивые к болезням. Другие способы включают минимизацию количества воды, контактирующей с листвой. Поливайте на уровне почвы и в начале дня. Это позволяет листве быстро высохнуть, если она намокнет. Также полезно обеспечить хорошую циркуляцию воздуха за счет правильного расстояния между растениями и обрезки.
Для борьбы со вспышками грибков, как и с бактериями, удалите все зараженные части растений или растения. Вы также можете применить фунгицид. Есть много продуктов, доступных для лечения, органически (медь, сера и пищевая сода) или синтетически.
Эти обработки лучше всего предотвращают прорастание новых грибковых спор, поэтому применение до возникновения вспышек обеспечит наиболее эффективный контроль.
Вирусы
Даже вирусы при случае могут быть полезными, но в большинстве случаев они являются плохими новостями в саду. Они могут сохраняться в течение многих лет, прежде чем проявятся как проблема, и когда они это сделают, они часто проявляются одним из нескольких основных способов. Во-первых, листва растений может казаться желтой или мозаичными пятнами желтого, светло-зеленого или белого цвета. Далее растение может появиться низкорослым. Кроме того, растения часто деформированы или деформированы. В частности, листья могут быть скрученными, опухшими или сморщенными, или они могут быть ненормально узкими.
В отличие от бактерий и грибков, вирусы не передаются водой или ветром. Вместо этого они должны физически войти на завод. Одним из наиболее распространенных переносчиков вирусов являются насекомые.