Хаусман К., Хюльсман H., Радек Р. Протистология

Подождите немного. Документ загружается.

178 Эволюция и таксономия

кализуется внеклеточно в соединитель-

ной ткани и эпителиальных пластах. В

начале споруляции клеточная стенка

формируется вокруг большого много-

ядерного плазмодия, который становит-

ся затем споронтом. Кариогамия, воз-

можно, идет в молодых споронтах меж-

ду парами ядер каждого диплокариона,

в результате чего образуются крупные

ядра. Эти диплоидные ядра подверга-

ются затем мейозу, что подтверждается

наличием синаптонемальных комплек-

сов. Считается, что последующие ста-

дии жизненного цикла гаплоидны. По-

зднее споронты делятся на одноядер-

ные споробласты. Согласно некоторым

авторам, два споробласта сливаются,

образуя зиготу, которая вскоре принима-

ет форму песочных часов; диплоидное

же состояние сохраняется до конца жиз-

ненного цикла. Пока неясно, оба вари-

анта предполагаемого жизненного цик-

ла или только один из них соответству-

ют действительности. Как бы то ни

было, безъядерная часть клетки спороб-

ласта (эписпороплазма) обрастает ядро-

содержащую часть (спороплазму), и

они разделяются. В результате этого

своеобразного автофагоцитоза, или са-

мозаглатывания, ядеросодержащая клет-

ка локализуется в вакуоли внутри безъя-

дерной клетки. Эписпороплазма выде-

ляет материал стенки споры и затем де-

генерирует. В ходе этого процесса со-

Рис. 149. Haplospora: а — продольный срез споры Minchinia louisiana с оперкулумом (в вер-

хнем правом углу); б — схема строения незрелой споры Minchinia nelsoni. г — гаплоспо-

росома, д — диктиосома, кр — крышечка, кс — клеточная стенка, л — липиды, ли — лига-

мент, ми — митохондрия, пл — плазмалемма, эр — эндоплазматический ретикулум, я —

ядро, яд — ядрышко (а — любезно предоставлен Ф.О. Перкинсом, Глочестер Пойнт; б —

по Перкинсу). Увел.: а и б — 11,000х.

Система протистов 179

здается как специфическая орнамента-

ция стенки (в форме жгутов, нитей или

лент), так и складка крышечки в райо-

не будущей апертуры споры (рис. 149).

О других деталях жизненного цикла

нельзя ничего сказать с определеннос-

тью. Предполагается, что есть промежу-

точный хозяин. Культуры паразита не

были получены.

Гаплоспоросомы обнаруживаются в

цитоплазме споронта и споробласта.

Они представляют собой сферические

ограниченные мембраной электронно-

плотные пузырьки диаметром 70-

250 нм. Внутри находится мембрана

или мембраноподобная структура, а

также аморфный матрикс из гликопро-

теинов. Функция гаплоспоросом неиз-

вестна. За исключением нескольких

временных производных аппарата Голь-

джи (сферулы, сферулосомы), которые

располагаются на переднем конце спо-

ры и набухают при эксцистировании,

другие органеллы не имеют какой-либо

специализации. Кристы митохондрий

трубчато-везикулярного типа. Митоти-

ческое веретено внутриядерное, ядер-

ная оболочка при митозе сохраняется.

Гаплоспоридии являются тканевы-

ми паразитами таких беспозвоночных,

как полихеты, ракообразные, иглоко-

жие, асцидии и особенно моллюски;

распространены всесветно. Представи-

тели Haplosporidium порой наносят зна-

чительный ущерб устричным хозяй-

ствам.

Haplospora вместе с Paramyxea ра-

нее помещались в несуществующий

ныне тип Ascetospora. Выполненный

недавно филогенетический анализ пос-

ледовательности нуклеотидов гена ма-

лой субъединицы рРНК придал вес ги-

потезе, согласно которой тип Haplo-

spora представляет собой монофилети-

ческую группу в пределах Alveolata.

Морфологические синапоморфии —

трубчатые кристы митохондрий, внут-

ренний мембранный комплекс и слой

микротрубочек, подстилающий плазма-

лемму.

Примеры: Haplosporidium, Minchi-

nia, Urosporidium.

Тип CERCOZOA Cavalier-Smith,

1998

Недавно сформированный монофи-

летический таксон объединяет жгутико-

вые и ризоподиальные организмы, ра-

нее относившиеся к Rhizopoda sensu

von Siebold, 1845 и страминопилам

(Heterokonta) или к таксонам неопреде-

ленного таксономического положения.

По общей организации они представле-

ны одноклеточными фаготрофами и

свободноживущими аэробами с мито-

хондриями, диктиосомами и анизоконт-

ными жгутиками. Псевдоподии, если

есть, представлены филоподиальными

выростами (см. рис. 181а). Тип содер-

жит по меньшей мере три крупных суб-

таксона: Phytomyxa, Reticulofilosa и

Monadofilosa.

Подтип PHYTOMYXA Cavalier-

Smith, 1998 (Plasmodiophorea) —

ПЛАЗМОДИОФОРИДЫ

Плазмодиофориды ответвляются в

основании кластера Cercozoa, и их мож-

но рассматривать как сестринскую

группу к двум другим подтипам:

Reticulofilosa и Monadofilosa. Этот так-

сон ранее относили к одной из групп

180 Эволюция и таксономия

гетероконтов или к так называемым

зооспоровым грибам. Они являются

облигатными внутриклеточными пара-

зитами корней сосудистых растений,

где формируют многоядерные плазмо-

дии и сорусы. Плодовые тела содержат

споры, которые попадают в почву пос-

ле того, как растение-хозяин перегниет.

Диплоидные плазмодии следующей ге-

нерации развиваются после полового

слияния зооспор

. Они гетероконтные и

двужгутиковые, но не несут мастиго-

нем, в отличие от настоящих страмино-

пилов. При инвазии клеток хозяина раз-

виваются особые органеллы: наконечник

и трубка. Их можно интерпретировать

как модифицированный эндоплазмати-

ческий ретикулум (рис. 150). Во время

кариокинеза в ядрах плазмодия появля-

ются характерные внутриядерные кре-

сты (известны как кресты плазмодио-

форид), образованные хроматидами, со-

бранными в метафазную пластинку,

и вытянутым к полюсам ядрышком.

В настоящее время для плазмодиофо-

рид уже не предполагается филогенети-

ческого родства с какими-либо гифооб-

разующими организмами из состава так

называемых низших грибов.

Примеры: Plasmodiophora, Soros-

phaera, Spongospora, Tetramyxa.

Подтип RETICULOFILOSA

Cavalier-Smith, 1998

(Chlorarachnida) —

ХЛОРАРАХНИДЫ

В настоящее время этот небольшой

таксон считается сестринским Mona-

dofilosa. К нему относятся всего пять

видов; все обитают в умеренных или

теплых морях. Их значимость для фи-

логении эукариот обусловлена нео-

бычным строением клетки, совмещаю-

щим черты криптомонад и некоторых

ксантофитов (таких как Reticulosphae-

га). Хлорарахниды — химеры, состоя-

щие из эукариотного хозяина и эндоби-

онта, потомка зеленой водоросли. В це-

лом, клетка хозяина похожа на других

филозных амеб. Они могут соединять-

ся друг с другом, формируя общую

плазмодиальную сеть — так называе-

мый сетчатый плазмодий (рис. 151).

В полном жизненном цикле имеются

также коккоидные (инцистированные,

покрытые стенкой) и жгутиковые ста-

дии, но все три стадии присутствуют

В почве покоящаяся спора Plasmodiophora brassica прорастает в первичную зооспору с двумя

анизоконтными жгутиками. Зооспора прикрепляется к корневому волоску растения, втягивает

жгутики и образует адгезорий в виде изогнутой трубки с наконечником. Под давлением увели-

чивающейся внутри зооспоры вакуоли наконечник пробивает клеточную стенку хозяина. Ци-

топлазма паразита переливается по трубке в клетку эпидермиса, где гаплоидные одноядерные

клетки сливаются в плазмодий. Он растет и затем делится на одноядерные клетки. Последние

округляются, одеваются тонкой стенкой и превращаются в зооспорангии, в которых формиру-

ются 4-8 гетероконтных гамет (вторичных зооспор). Гаметы выходят в почву, где попарно сли-

ваются (без слияния ядер). Образовавшаяся двуядерная клетка (планозигота) заражает корень

растения. В клетке паренхимы корня планозигота дает начало вторичному плазмодию с много-

численными ядрами, которые затем попарно сливаются. После этого диплоидные ядра претер-

певают мейоз, плазмодий распадается на одноядерные гаплоидные клетки, которые превраща-

ются в покоящиеся споры. — Прим. пер. — Цит. по: Протесты. 1. 2000.

Система протистов 181

Рис. 150. Cercozoa, Phytomyxa: схема этапов проникновения Plasmodiophora в клетку корня

растения (а-г). ад — адгезорий, в — вакуоль, кс — клеточная стенка клетки хозяина, на —

наконечник, сц — стенка цисты плазмодиофоры, тру — трубка, я — ядро (по Кескин и Фук-

су).

только у Chlorarachnion reptans и Lotha-

rella amoeboformis. Бесполое размноже-

ние осуществляется за счет бинарного

деления амеб или при зооспорогенезе

(когда из одной амебы образуется четы-

ре зооспоры, или тетрада. — Прим.

пер.). Сообщалось также об изогамии

(между амебоидными клетками) и ани-

зогамии (между мужскими амебоидны-

ми и неподвижными женскими кокко-

идными клетками). На стадии зооспо-

ры жгутик обвивается вокруг задней

части плывущей клетки. Он несет тон-

кие латеральные волоски и отходит от

единственной вторично непарной кине-

тосомы, как у некоторых архамеб.

Эндобионт характеризуется наличи-

ем рудиментарного ядра, называемого

нуклеоморфом. В противоположность

криптомонадам, у которых произошло

объединение с красной водорослью,

здесь была захвачена зеленая водо-

росль, которая и сохранилась как полу-

автономная пластидная органелла. Пла-

182 Эволюция и таксономия

V г-Щ 1 Ух

!.©! x

1 1 i A I J <

\__^4 я ЛТ ji^f]^

*~~"^ \ _y эн/Js^

1 ©* 1

Рис. 151. Cercozoa, Reticulofilosa: фрагмент

плазмодия Chlorarachnion: сеть ризоподий

связывает между собой цитоплазматиче-

ские островки, содержащие ядро (я) и эндо-

бионтов (эн) (по Хибберду). Увел.: 1 500х.

стиды окружены, по меньшей мере, ча-

стично, четырьмя мембранами, а нукле-

оморф лежит в пространстве между

второй и третьей мембранами. Парал-

лельная эволюция нуклеоморфов крип-

томонад и хлорарахнид, которые у тех

и у других имеют сильно редуцирован-

ный набор собственных генов, считает-

ся очень важной для понимания приоб-

ретения хлоропластов и латерального

переноса генов из генома хлоропласта

в геном хозяина. Однако систематичес-

кое положение предка симбионта до

сих пор неясно: в качестве кандидатов

рассматриваются празиномонады, уль-

вофитовые и требуксиевые. Несмотря

на приобретение хлоропластов, амебы

хлорарахнид продолжают свой фагот-

рофный образ жизни и способны загла-

тывать других протистов.

Примеры: Chlorarachnion, Lotha-

rella, Gymnochlora.

Подтип MONADOFILOSA

Cavalier-Smith, 1998

В этот подтип входят раковинные

филозные амебы, или тестации (отряд

Gromiida) прежнего класса Filosea Leidy.

1879 (кроме голых и безраковинных

представителей, которые сейчас поме-

шены вблизи ответвления Fungi/Meta-

zoa), а также саркомонады. Это еще раз

подтверждает, что наличие филоподий

больше не указывает на общее филоге-

нетическое происхождение. Тестации.

обладающие филоподиями, встречают-

ся в морских и пресноводных биотопах

и являются важным компонентом на-

земных экосистем, особенно часто об-

наруживаются во мху. Раковинки могут

быть органическими (Lecythium), аг-

глютинированными (Pseudodifflugia)

или силикатными (Euglypha, рис. 152).

Наиболее примитивный (первый ответ-

вившийся) род в пределах группы со-

держит вид Paulinella chromatophora с

W Щ

Рис. 152. Cercozoa, Monadofilosa: раковин-

ка Euglypha (любезно предоставлен К. Ра-

енбуш, Эрланген). Увел.: 980х.

Система протистов 183

Рис. 153. Monadofilosa: рисунки церкомо-

над: 1 и 2 — ползающие формы Cercobodo*

draco с многочисленными псевдоподиями;

3-5 — С. varians; 6-9 — С. norrvicensis; 10

и 11 — С. pyriformis (по Скуя). Увел.: 1-11 —

1 ОООх.

первичными эндосимбионтами, кото-

рые похожи на цианеллы глаукофи-

товых.

Монадные формы (Sarcomonadea)

представлены родами

Cryothecomonas,

Thaumatomonas

(покрытыми кремние-

выми чешуйками)

и Cercomonas

(голые

формы). Последний таксон объединяет

виды с ярко выраженной способностью

к амебоидному движению (рис. 153).

Примеры: Cyphoderia, Euglypha,

Lecythium, Paulinella, Pseudodifflugia,

Trinema (раковинные амебы); Cerco-

monas, Cryothecomonas, Thaumatomonas

(жгутиконосцы).

Тип FORAMINIFERA d'Orbigny,

1828 (Granuloreticulosa) —

ФОРАМ ИНИФЕРЫ

В соответствии с последними дан-

ными молекулярной филогении по гену

актина, фораминиферы, вероятно, долж-

ны быть помещены рядом с Cercozoa в

качестве сестринской группы. Все пред-

ставители этого безусловно монофиле-

тического таксона строят сеть псевдо-

подий, диаметр которых постепенно

уменьшается в направлении от центра

к периферии до <1 мкм (рис. 154).

Опорными и локомоторными элемента-

ми в них служат одиночные микротру-

бочки и группы рыхло расположенных

микротрубочек. Апоморфный признак

гранулоретикулоподий (см. рис. 22д, 23

10) — это особый тип движения внут-

ри псевдоподий: одновременный дву-

направленный поток цитоплазмы, в ко-

торый обычно вовлечены все клеточ-

ные органеллы за исключением ядер.

Клетки или плазмодии содержат от од-

ного до многих тысяч ядер. Ядра лежат

либо внутри толстых центрально распо-

ложенных в пределах плазмодия тяжах

;

Название рода Cercobodo невалидно, поскольку является младшим синонимом Cercomonas. —

Прим. пер.

• Диаметр самых тонких псевдоподий фораминифер составляет 0,035-0,040 мкм, т.е. это одна

микротрубочка, одетая мембраной. — Прим. ред.

184 Эволюция и таксономия

Рис. 154. Foraminifera: плазмодий Reticulomyxa filosa. а — ретикулоподии (сканирующая

электронная микроскопия); б — псевдоподиапьные стволы с ядрами в центральной зоне;

в — периферические псевдоподии без ядер; г — микротрубочки (мт) и актиновые фила-

менты (аф) на продольном срезе ретикулоподии. пл — плазмалемма. Увел.: а — 100х, б —

200х, в — ЗЗОх, г — 70 ОООх.

Система протистов 185

Рис. 155. Foraminifera: рисунок Lieberkuhnia.

pa — раковинка (по Ферворну). Увел.: 220х.

цитоплазмы, либо в участке цитоплаз-

мы, укрытом раковинкой

В ранних схемах классификации

Granuloreticulosa sensu de Saedeleer на-

личие раковинок и особенности их

строения использовали в таксономии.

На этой основе выделяли три подгруп-

пы: Athalamea (без раковинки), Мопо-

thalamea (с однокамерной органической

раковинкой, рис. 155) и Foraminifera (в

основном с многокамерными раковин-

ками). Такое подразделение более не

считается валидным, т.к. неизвестно с

определенностью, является ли отсут-

ствие раковины у многих ныне живу-

щих гранулоретикулозных амеб (Biomy-

ха, Pontomyxa, Reticulomyxa) примитив-

ным признаком. В случае гигантской

пресноводной ризоподиальной амебы

Reticulomyxa (рис. 154) было показано

молекулярно-генетическими методами,

что этот вид относится к группе фора-

минифер Allogromiida, объединяющей

преимущественно однокамерные виды

морского происхождения. Считается,

что и однокамерные роды (Lieberkuhnia,

Microgromia) относятся к аллогромии-

дам. Этот отряд представляет в настоя-

щее время таксон с широчайшим эколо-

гическим многообразием среди Forami-

nifera: его представители встречаются

не только в морских, но и в пресновод-

ных и влажных наземных биотопах.

Остальные фораминиферы — исключи-

тельно морские формы.

Фораминиферы представляют со-

бой крупный таксон. Их часто обыз-

вествленные раковинки переходят в

окаменевшее состояние и сохраняются

в напластованиях горных пород. В на-

стоящее время известно более 36 тысяч

вымерших видов. Среди современных

фораминифер насчитывают около 4000

морских видов и примерно 50 пресно-

водных. Большинство морских предста-

вителей бентосные, немногие являются

планктонными формами. Отдельные

особи могут жить несколько месяцев и

даже лет, при этом их раковина дости-

гает размера до 20 см в диаметре.

Раковинка фораминифер часто пер-

форирована множественными порами

или несет орнаментацию. Некоторые

раковинки состоят из одной камеры,

другие являются многокамерными. Ра-

ковинка имеет одно или, реже, много

крупных отверстий (апертур), через ко-

торые выходят псевдоподии. Многока-

Первый вариант характеризует лабораторные культуры безраковинной фораминиферы Reticu-

lomyxa filosa, второй — всех раковинных фораминифер. — Прим. ред.

186 Эволюция и таксономия

' J; .•••«!

Рис. 156. Foraminifera: а — слегка абради-

рованная раковинка Sorites; б —схема стро-

ения раковинки Orbitolina; в — аралдитовый

слепок внутренних полостей раковинки

Parrellina hispidula (б — любезно предостав-

лен Л. Хоттингером, Басл; в — из: Hottinger:

SchweizerischePalaont.Abh. 101 [1980] 115).

Увел.: а — 20х, б — Зх, в — 140х.

мерные раковинки формируются за счет

построения новой камеры спереди от

старых камер или рядом с ними. Поло-

сти соседних камер сообщаются через

отверстия — форамены (отсюда назва-

ние таксона). Форамены представляют

собой бывшие апертуры. Стенки камер

некоторых фораминифер пронизаны

лабиринтом каналов (рис. 156), которые

заполнены цитоплазмой. Цитоплазма

заполняет также и полость камер, за ис-

ключением одной или двух последних.

Псевдоподии охватывают площадь суб-

страта вокруг раковины в сотни квад-

ратных сантиметров. Они служат для

питания, локомоции, собирания частиц

для построения раковинки и транспор-

та мелких расселительных стадий.

Ископаемые фораминиферы служат

надежными индикаторами в таких стра-

тиграфических исследованиях, как раз-

ведка нефти. Это объясняет, почему

столь хорошо изучены детали строения

раковинки, используемые в таксономии.

По микроструктуре и составу стенки

различают следующие основные конст-

рукции раковинок:

• органическая раковинка (иногда с

одиночными включениями инородного

материала);

• агглютинированная раковинка,

построенная из различных сцементиро-

ванных между собой инородных частиц

(например, минеральных зерен песча-

ной или пылевой размерности, фраг-

ментов разных скелетных образований,

игл губок и т.д.), заключенных в орга-

нический матрикс. Цемент может со-

держать также железо или кремний;

• известковые раковинки, состоя-

щие их карбоната кальция, который от-

кладывается на органическую основу.

В классических системах эти харак-

теристики строения раковинки часто

используются для подразделения всех

вымерших и современных Foraminifera

на пять субтаксонов (два с необызвеств-

ленными и три с известковыми рако-

винками), которые названы по имени

типичных родов:

• Allogromiida (раковинка однока-

мерная органическая, форма преимуще-

ственно трубчатая или округлая, иног-

да раковинка вторично утрачена). Изве-

стны с кембрия до современности.

Система протистов 187

Рис. 157. Foraminifera: морфологические ряды, иллюстрирующие геометрию раковины

некоторых фораминифер (по Покорный).

• Textulariida (агглютинированные

раковинки). К этой группе принадлежат

фораминиферы размером до несколь-

ких сантиметров. Предварительно сюда

также отнесены Xenophyophorea (слабо

изученный таксон крупных глубоковод-

ных организмов). Известны с кембрия

до современности.

• Fusulinida (преимущественно с

веретеновидной раковинкой из микро-

гранулярного кальцита). Вымершая

группа; с каменноугольного до пермско-

го периода.

• Miliolida (с неперфорированной

раковинкой из блестящего фарфоровид-

ного кальцита). Известны с каменно-

угольного периода, но в основном с

юрского периода до современности.

• Rotaliida (бентосные формы обла-

дают многокамерной спирально закру-

ченной раковинкой, а планктонные —

раковинкой с пузыревидными камера-

ми, расположенными по расходящейся

спирали; те и другие из гиалинового

[прозрачного] кальцита [или арагони-

та. — Прим. ред.]). Известны с перм-

ского периода до современности.

Представления о филогении фора-

минифер, базирующиеся на палеонтоло-

гической летописи и на сиквенсах рДНК