.
Контент, который может быть интересен каждому. Без ограничений по темам, форматам и стилям подачи.
Говорят, что диатомовые водоросли живут в стеклянных домиках. И действительно, уникальная особенность этих одноклеточных организмов – панцирь из прозрачного кремнезема, состоящий из двух частей, одна из которых как крышка накрывает другую. Через отверстия в стенке живая клетка обменивается химическими сигналами с окружающим миром и получает пищу, кислород и углекислый газ для фотосинтеза.
Чтобы разделить половинки коробочки и соединяющие их пояски и изучить их в деталях, клетки диатомей кипятят в кислоте. Пустые клеточные стенки заливают смолой с высоким коэффициентом преломления – это позволяет лучше рассмотреть их орнамент. В зависимости от мощности микроскопа в строении клеточных стенок можно увидеть большее или меньшее количество деталей, по которым определяется вид диатомей.
После гибели диатомей их пустые прочные кремнистые створки прекрасно сохраняются в осадках. Причем зачастую неповрежденными остаются даже мельчайшие элементы структуры ископаемых стенок диатомей, что позволяет идентифицировать их до вида спустя миллионы лет.
С помощью метода молекулярных часов удалось установить, что диатомовые появились около 230 млн лет назад. Вероятно, первые диатомеи были обнаженными жгутиковыми клетками (в настоящее время их относят к Heterokonta – разножгутиковым, так как на некоторых стадиях жизненного цикла они имеют один жгутик с тончайшими волосками).
Самые ранние отложения диатомей были найдены в Корее в осадках, сформировавшихся на суше. Была высказана гипотеза, что океан, отступивший около 230 млн лет назад, оставил за собой лужи, где и обитали жгутиковые диатомеи. Они стали использовать кремнезем, тормозящий процесс старения, чтобы переживать в стадии покоя неблагоприятные условия.
Древние диатомеи потребляли так много кремнезема, что он начал осаждаться в клетках, по-видимому сначала в виде маленьких чешуек, которые выдавливались из клеток и создавали вокруг них защитную оболочку, препятствующую обезвоживанию при высыхании мелководных водоемов. В конце концов две чешуйки превратились в створки панциря, соединенные друг с другом подобно половинкам капсулы для лекарств, а остальные – в поясковые ободки, соединяющие створки.
Cтенки диатомей настолько малы и прозрачны, что их удалось впервые обнаружить тогда, когда был изобретен микроскоп – в XVII в. А в следующие столетия стенки диатомей уже использовали для оценки качества линз микроскопов. По мере совершенствования микроскопа удавалось наблюдать все новые и новые детали строения диатомовых стенок.
В XIX в. в Германии, Англии, Франции и Америке было налажено серийное производство микроскопов, в результате чего они появились в домах большинства представителей среднего класса. Микроскописты того времени интересовались различными мельчайшими биологическими объектами. Препараты панцирей диатомовых считались ценным приобретением, что ускорило обмен информацией об их строении между энтузиастами, членами обществ микроскопистов, которых было много тогда в больших городах. Данные диатомистов-любителей публиковались в периодических научных журналах.
Постоянными препаратами диатомей обменивались так, как сейчас обмениваются марками. Индивидуальные клетки обводились на стеклах кружками с помощью алмазного резца. Диатомисты вовсю торговали порошками высушенного материала диатомей, снабженного этикетками с указанием объекта и места находки. Некоторые продавали орнаменты, составленные в виде рядов или узоров из одиночных клеток и сопровождавшиеся списком с названиями видов.
Клетки выбирали вручную, используя волоски из ресниц свиньи или микроманипулятор, а затем помещали их на предметное стекло микроскопа с мельчайшей капелькой смолы кустарника трагаканта с высоким индексом преломления. Чтобы зафиксировать препарат, достаточно было просто подышать на стекло – смола застывала, удерживая клетки в определенном положении.
По характеру узоров ребер и пор на лицевой части створки диатомеи можно разделить на две большие группы – центрические и пеннатные. Однако анализ родственных взаимоотношений путем сравнения геномов показал, что диатомовые водоросли разделяются не на две, а на три группы. Две из них являются центрическими, а одна – пеннатной, причем каждой группе свойственен и определенный тип полового размножения. На молекулярных родословных деревьях диатомовых самая ранняя форма – современный морской род Ellerbeckia, прежде обитавший в водоемах суши. Это подтверждает наземное, а не океаническое происхождение диатомей. Следующие ископаемые формы – уже исключительно морские – начинают встречаться с периода раннего мела. Похоже, ранние наземные диатомеи были смыты в океан, когда его уровень вновь поднялся. Эти диатомеи очень сильно отличались от современных, имея необычайно толстые, орнаментированные клеточные стенки, которые соединялись в цепочки. Судя по их тяжелым створкам, они обитали в морских прибрежных зонах с турбулентным потоком воды.
Отложение створок диатомей происходило во все геологические периоды вплоть до настоящего времени. Сегодня диатомеи встречаются во всех природных водах и на любых постоянно увлажненных твердых поверхностях, поэтому было бы справедливо сказать, что каждый второй глоток кислорода, который мы вдыхаем, создан этими невидимыми тружениками.
Но этим роль диатомовых в биоценозах не ограничивается. Диатомеи поедаются зоопланктоном. Как создатели первичной органической продукции мирового океана они являются главными участниками глобальных циклов биогенных элементов, образуя основу пищевых цепей водных экосистем.
Поскольку в результате обычного клеточного деления клетки диатомовых водорослей уменьшаются в размерах, то, в конце концов, они могли бы стать такими маленькими, что не смогли бы выжить. Но этого, к счастью, не происходит. Эволюция обошлась с диатомеями милостиво: они изобрели способ вновь становиться из маленьких большими – с помощью полового размножения с образованием так называемых ауксоспор (растущих спор). Во время полового процесса клетки сбрасывают стенки, становясь гаметами (мужскими либо женскими), находят партнера и сливаются, образуя зиготу – аналог младенца. Обнаженная зигота набухает и увеличивается в размерах благодаря большой центральной вакуоли – полости, постепенно заполняемой водой. Став достаточно большой, клетка заново формирует кремнистые створки и снова вступает в обычный жизненный цикл.
К настоящему времени у двух видов диатомей полностью расшифрована наследственная информация. Структура геномов указывает на то, что диатомеи – наполовину животные, наполовину растения. Кстати сказать, вопрос о систематическом положении диатомей – принадлежат ли они к растительному или животному царству – широко обсуждался еще первыми диатомистами. Этот факт отражает эволюционную историю диатомовых: много миллионов лет назад некое жгутиковое одноклеточное животное поглотило одноклеточную водоросль и заимствовало у нее фотосинтезирующие органы, хлоропласты, сохранив их для себя в качестве неисчерпаемого источника пищи.
Поэтому в диатомеях обнаружены как гены, принадлежавшие животному-хозяину, так и гены поглощенной водоросли. Они умеют производить мочевину в точности так же, как это делают животные, но, в отличие от последних, ее не выделяют, а используют как исходное вещество для синтеза. Зачем они это делают, пока непонятно. Более того, сегодня ученым удалось определить назначение лишь около 60% идентифицированных у диатомей генов. И кто знает, какие еще продукты вырабатывают оставшиеся неопознанными гены? Древние и по существу бессмертные, диатомеи не перестают нас удивлять.
Платформа предназначена для свободного распространения информации, собранной из доступных сетевых источников. Мы стремимся дать пользователю выбор и разнообразие, не навязывая тематику и формат.
Дайджесты по темам, вызывающим интерес у широкой аудитории.
Справочная информация по бытовым, культурным, технологическим вопросам.
Подборки контента, отобранного по тематике и релевантности.
Хронологическая лента публикаций без ограничений доступа.
📍 г. Челябинск, ул. Рубежная, д. 5, офис 122
☎ +7 (351) 800-54-91
📧 info@site.ru
🕓 Время приёма: ежедневно с 09:00 до 21:00
Сайт использует контент, размещённый в открытом доступе. Мы не проверяем его происхождение вручную и не редактируем содержимое. Материалы обрабатываются в автоматическом режиме.
Если вы считаете, что ваши права нарушены, пожалуйста, сообщите нам — информация будет проверена и при необходимости удалена.
Ресурс не является СМИ и не осуществляет журналистскую деятельность.