Антропология и концепции биологии

Курчанов Николай Анатольевич

Пластиды

Фотосинтезирующие автотрофные организмы (растения и некоторые протисты) имеют свои характерные органоиды клетки – пластиды. Их форма, размеры и окраска весьма разнообразны. Классифицируют пластиды по наличию в них тех или иных пигментов. У растений различают пластиды трех видов: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Размер пластид составляет 4–6 мкм. Возможно взаимопревращение разных видов пластид. Наиболее законченную структуру и основное функциональное значение в жизни клетки имеют хлоропласты.

Хлоропласты – носители основного пигмента фотосинтеза хлорофилла,

который маскирует присутствие каротиноидов. Общий план строения хлоропластов различается у разных организмов. У растений они окружены двумя мембранами (наружной и внутренней), которые ограничивают внутреннюю среду хлоропласта – строму. У протистов встречается от двух до четырех мембран. В строме имеется своя мембранная система – система тилакоидов. В мембранах тилакоидов локализованы фотосинтезирующие пигменты и переносчики электронов, осуществляющие ключевые процессы фотосинтеза. Тилакоиды находятся в строме либо поодиночке, либо собираются в стопки, формируя граны. Число тилакоидов в гранах может сильно варьироваться.

В строме хлоропластов находятся ферменты цикла Кальвина и происходит темновая фаза фотосинтеза. Здесь же откладывается крахмал.

Как и митохондрии, хлоропласты имеют собственную генетическую и белоксинтезирующую системы – ДНК, все виды РНК (и-РНК, т-РНК, р-РНК) и рибосомы, синтезируя 100–130 собственных белков.

Как и другие виды пластид, хлоропласты происходят от предшественников пластид из образовательных тканей – пропластид, лишенных пигментов. Если структура пропластид сохраняется в зрелых клетках, образуются лейкопласты. В лейкопластах запасаются питательные вещества – белки, липиды, углеводы. Хромопласты имеют пигменты желтого и оранжевого цвета – каротиноиды, которые становятся видимыми после разрушения хлорофилла. Хромопласты определяют окраску плодов растений. Их можно представить как дегенерирующий хлоропласт. Все виды пластид генетически связаны между собой, а процесс их взаимопревращений можно представить как ряд изменений, идущих в одном направлении – от пропластид до хромопластов.

Несмотря на наличие собственных генетических систем, большая часть белков, митохондрий и хлоропластов синтезируются в ядре клетки. Поэтому они получили названия полуавтономные структуры.

Теория симбиотического происхождения эукариотической клетки

Кольцевая структура ДНК, структура рибосом и ряд биохимических особенностей, общие у прокариот, митохондрий и пластид, послужили доводом теории симбиотического происхождения эукариотической клетки, предложенной Л. Маргелис. Эта теория объясняет возникновение митохондрий, пластид и микротрубочек интеграцией эукариотической клеткой определенных прокариот. Хлоропласты, вероятно, произошли от разных фотобактерий. На роль предшественников митохондрий «выдвигаются» пурпурные несерные бактерии, микротрубочек – спирохеты (Маргелис Л., 1983).

Отвергнутая первоначально большинством ученых, гипотеза Л. Маргелис в настоящее время находит широкую поддержку относительно возникновения митохондрий и пластид. Теория симбиотического

происхождения микротрубочек не разделяется другими авторами. В отличие от полуавтономных структур, не обнаружена особая «центриолярная» ДНК, хотя равномерное распределение структур микротрубочек при делении может свидетельствовать об их генетической автономности. Объяснение, предлагаемое Л. Маргелис, заключается в полной интеграции ДНК спирохет-симбионтов с ДНК хромосом, за исключением кинетохора, который она относит к системе ундулиподий (а не хромосом).

Анализ этой проблемы представляет большой общетеоретический интерес.

6.4. Многоклеточные организмы

Многоклеточные организмы обычно ассоциируются в массовом сознании с понятием «живая природа». Именно они формируют «флору» и «фауну» Земли. Как уже говорилось выше, многоклеточные представляют собой несколько независимых направлений эволюции на древе эукариот. Три их основные группы до недавнего времени формировали три самостоятельных царства: растения, грибы, животные. В настоящее время таксономический статус этих групп пока не ясен, поэтому рассмотрим их без названий таксона.

Растения

Растения – это многоклеточные организмы с фотоавтотрофным типом питания. Запасное питательное вещество – крахмал. Для жизненных циклов характерно чередование поколений с разным соотношением диплоидного (спорофит) и гаплоидного (гаметофит) поколений.

Особенности растительной клетки: наличие специальных органоидов пластид и клеточной оболочки из целлюлозы поверх плазмолеммы. Клетки не имеют центриолей. До 90 % объема клетки занимает особая структура – вакуоль, покрытая мембраной – тонопластом.

В настоящее время не вызывает сомнения происхождение наземных растений от зеленых водорослей, с которыми они имеют много общего и сейчас практически во всех системах входят в одно царство. Объединение растений с красными водорослями находит поддержку не у всех систематиков. Сами наземные растения имеют две независимые линии эволюции и происхождения.

Bryophyta – мхи – лишены проводящей системы, доминирующее поколение – гаметофит (гаплоидное).

Tracheophyta – сосудистые растения – с проводящей системой, представленной ксилемой и флоэмой, доминирующее поколение – спорофит (диплоидное). Высшие представители сосудистых растений имеют семя – зародыш с запасом питательных веществ. Сосудистые образуют многочисленные отделы вымерших и ныне живущих растений.

По старой традиции в ботанике принято типы называть отделами, а отряды – порядками, что создает определенные неудобства и мешает унификации таксономии.

Пересмотр традиционных взглядов коснулся и систематики высших растений, что привело к разделению сборного отдела «голосеменные» на самостоятельные отделы, эволюционно весьма далекие друг от друга. Учитывая это изменение, можно выделить следующие отделы современных сосудистых растений.

Систематика Tracheophyta:

1) Lycophyta – плауны;

2) Sphenophyta – хвощи;

3) Pterophyta – папоротники;