Archive

Posts Tagged ‘водоросли’

Эволюция полового размножения водорослей

ЭВОЛЮЦИЯ ПОЛОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ ВОДОРОСЛЕЙ

Зеленые водоросли возникли раньше других растений на Земле. Поэтому у них мы встречаем много разных способов полового размножения. На водорослях природа как бы испытывала его разные варианты. У зеленых водорослей впервые возникли такие удачные черты полового размножения, которые закрепились и используются у более высоко организованных растений.

Половое размножение зеленых водорослей усложнялось по двум направлениям.

Первое направление — это появление специальных клеток для полового размножения. У примитивных многоклеточных водорослей, например улотрикса, все клетки тела одинаковы, и каждая может начать образовывать споры или гаметы. У более развитых, например вольвокса, происходит «разделение труда» между клетками – одни клетки выполняют только функции питания и движения, а другие — только размножения. Второе направление — это постепенный переход от образования внешне совершенно одинаковых гамет (таких как у хламидомонады и улотрикса) к образованию гамет двух разных типов — мелких подвижных мужских и крупных неподвижных женских гамет (как у вольвокса). Это дает явные преимущества — многочисленность и подвижность сперматозоидов (мелких мужских гамет) обеспечивают их встречу с яйцеклеткой (крупной неподвижной женской гаметой), а большие размеры и запасы питательных веществ яйцеклетки обеспечивают зиготу питанием до тех пор, пока она не сможет самостоятельно питаться.

Эволюция водорослей

Эволюция растений была изучена по ископаемым остаткам древних растений и с помощью тщательного сравнения строения разных современных растений. По-видимому, первыми примитивными растениями были морские одноклеточные зеленые водоросли. Они перемещались с помощью жгутиков. У некоторых из них появилась жесткая клеточная стенка. Она служила для защиты от механических и химических повреждений. Но клеточная стенка у жгутиковых водорослей не могла быть полностью замкнутой, потому что подвижные жгутики — это выросты цитоплазмы, и они должны проходить через отверстия в клеточной стенке. Попав в пресный водоем, такие водоросли должны были погибать из-за проникновения в них пресной воды, стремящейся разбавить содержимое клетки. Приспособиться к жизни в пресных водоемах смогли только такие водоросли, у которых появилась способность откачивать накапливающуюся воду клеток с помощью пульсирующих вакуолей. Так как это делают современные хламидомонады. Но на откачку воды у жгутиковых водорослей тратится очень много энергии. Поэтому растения нашли другой способ избежать избыточного проникновения воды в клетку — клеточная стенка замкнулась. Но при этом клетки потеряли способность к активному передвижению, так как лишились жгутиков. Представителем таких одноклеточных водорослей является, например, ныне живущая хлорелла.

От одноклеточных водорослей произошли многоклеточные.

Повысить сложность строения в пределах одной единственной клетки трудно. Некоторые организмы увеличивали свои размеры не делясь на дочерние клетки, а образуя внутри тела многочисленные ядра и другие структуры. Такие организмы могут иметь довольно сложную форму. Например, у водоросли botridium — тело состоит из грушевидного пузырька величиной с булавочную головку и отходящих от него в почву бесцветных ветвистых ризоидов. Внутри тела нет никаких клеточных перегородок. Еще сложнее устроена морская водоросль каулерпа, достигающая 10-50 см. Ее тело состоит из стелющегося по дну моря горизонтального таллома, похожего на корневище, от которого вверх отходят ответвления, похожие на листья. Однако у каулерпы внутри тела тоже нет никаких клеточных перегородок. Организмы, подобные ботридиуму и каулерпе, получили название неклеточных. Неклеточные организмы не могут образовывать специальных тканей и, кроме того, они очень уязвимы, если их поранить, то страдает живое содержимое всего тела.

Самым удачным стал другой путь повышения сложности строения — это появление многоклеточности. Благодаря многоклеточности появилась специализация.

Специализация — это превращение одинаковых частей в неодинаковые для выполнения различных функций. Например, у улотрикса все клетки одинаковые, потому что они выполняют одинаковые функции. У вольвокса одни клетки выполняют функцию  питания и движения, а другие — только функцию размножения. Поэтому они различаются по внешнему виду и строению.

Значит, у вольвокса появилась специализация клеток. Переход от одноклеточных к многоклеточным водорослям осуществлялся через колониальные формы. Сначала после деления дочерние клетки не отделялись друг от друга и жили вместе одной колонией, скрепленные только слизью. Затем связи между клетками усилились и образовались многоклеточные организмы. В густых зарослях или при расселении на глубину водоросли испытывали недостаток света. Поэтому водоросли, которые в погоне за светом могли удлиняться с большей скоростью, имели больше шансов выжить. Сначала такое удлинение происходило только за счет деления клеток. Но потом наряду с этим появился новый, значительно более быстрый способ — удлинение за счет растяжения клеток путем образования крупной центральной вакуоли. Так в растительной клетке появилась крупная вакуоль.