http://elementy.ru/genbio/synopsis?artid=10

Популярные синопсисы

По статье:

А. В. Макрушин, И. В. Лянгузова

Оболочка пропагул беспозвоночных и растений: избирательная проницаемость и барьерные свойства

Том 67, 2006. № 2, март-апрель. Стр. 120-126

Резюме. Abstract

Елена Наймарк

Хитрые покровы спасают эмбрионы от яда

Были поставлены опыты, в которых исследовалось выживание зародышей беспозвоночных и растений в ядовитой среде после выхода из стадии покоя. Оказалось, что зародыши как ни в чем не бывало продолжают развиваться при концентрациях ядов в десятки тысяч раз превышающих предельно допустимые! Однако развитие немедленно прекращается, как только нарушается целостность оболочки.

Известно, что многие животные и растения имеют специальную стадию в своем жизненном цикле, позволяющую пережить ухудшение условий среды. Это так называемые пропагулы — зимующие яйца многих беспозвоночных и семена растений, способные пережить морозы, яйца членистоногих, выживающие в зараженном илу. Яйца и личинки некоторых мух не умирают даже в спирте и формалине. Пока пропагулы находятся в состоянии покоя, оболочка надежно защищает их от разнообразных неприятностей. Но вот приходит время — повышается температура или концентрация кислорода — и яйца выходят из состояния покоя. Зародыш в яйце начинает развитие. Оболочка покоящегося яйца должна пропускать необходимые для роста воду, газы и биогены. Является ли оболочка на этой стадии достаточным барьером для вредных веществ? На этот вопрос смогли ответить сотрудники института Биологии внутренних вод (г. Борок) и Ботанического института РАН (Санкт-Петербург) А. В. Макрушин и И. В. Лянгузова.

Были поставлены опыты, в которых исследовалось выживание зародышей беспозвоночных и растений в ядовитой среде после выхода из стадии покоя. Губки, мшанки, ветвистоусые рачки (дафнии, босмины, артемии, моины) — яйца этих животных помещали в ядовитые среды. Концентрацию ядов — медного купороса, хлористой ртути, формалина, нитрата серебра и др. — увеличивали самым безжалостным образом. Оказалось, что зародыши как ни в чем не бывало продолжают развиваться при концентрациях ядов в десятки тысяч раз превышающих предельно допустимые! Однако развитие немедленно прекращается, как только нарушается целостность оболочки. Когда это происходит, зародыш (личинка или проросток) тут же умирает.

Кстати, непроницаемость оболочек покоящихся стадий может служить ключом к разгадке нахождения древнейших многоклеточных в докембрийских отложениях. Древнейшие представители многоклеточных известны только на стадии яиц и ранних зародышей. Более поздние онтогенетические стадии, равно как и взрослые животные неизвестны. Специалисты считают, что отсутствие взрослых стадий связано с нарушением целостности оболочек яиц.

В связи с этим экспериментом исследователи ставят два глобальных вопроса. Первый: как в ходе эволюции могла сформироваться непроницаемость оболочек к антропогенным ядам? Ведь эти яды появились много позже, чем сами животные. Ответ на этот вопрос кажется весьма тривиальным. Как еще прежде говорили эволюционисты, «надежно работающая система приспособлена избыточно». Достаточно было того, что та или иная стадия развития организма должна пройти в крайне агрессивных условиях среды — пониженная температура, илистый осадок, пищеварительный тракт животного и т.д. Второй вопрос относится к механике защитной функции оболочки: как оболочка может преградить путь одним веществам, пропуская другие? Если этот способ связан с избирательной проницаемостью оболочек, то каким способом происходит фильтрация? Вероятно, отделение нужных веществ от вредных происходит не как простая фильтрация по размеру пор, а активным образом. Только неясно, как зародыш обслуживает этот энергозатратный процесс. Барьерная функция может также объясняться постоянной внутриклеточной нейтрализацией проникающих вредных веществ. Впрочем авторы публикации считают этот путь маловероятным, так как ранние зародыши внутри яйца чрезвычайно чувствительны к химическим воздействиям.

Несмотря на то, что механизм избирательной фильтрации оболочек неизвестен, очевидно, что само свойство важно не только для отдельного организма, но и для вида. Удобная сверхустойчивость позволяет животным и растениям пережить неблагоприятные условия и широко расселиться.

Комментировать