Движение бактерий
Несмотря на простоту организации, бактерии могут реагировать на определенные раздражители, двигаясь в направлении увеличивающейся концентрации пищи или кислорода. Подвижные бактерии, такие, как Escherichia coli, способны перемещаться к химическим агентам или от них, вращая свои жгутики; каждая клетка Е. coli имеет от шести до восьми жгутиков. Бактерии обладают специфической чувствительностью к различным питательным веществам, например сахарам. После того как клетки получат сигнал о «привлекающих» (аттрактантах) или «отталкивающих» (репеллентах) веществах, они могут выбрать нужное им направление движения.
Джулиус Адлер и его коллеги из Висконсинского университета определили, что Е. coli имеет около 20 различных хеморецепторов белковой природы: из них 12 — на аттрактанты и 8 — на репелленты. Белки, ответственные за связывание сахаров, например галактозы, мальтозы, рибозы, расположены в периплазматическом пространстве между клеточной оболочкой и плазматической мембраной. Другие хеморецепторы (также белки) находятся на плазматической мембране. Информация, получаемая хеморецепторами, неизвестным способом передается жгутикам, и те приходят в движение. Отдельные клетки Е. coli двигаются быстро, совершая при этом криволинейные «пробежки», каждая из которых длится около секунды. Серия пробежек часто прерывается поворотами на месте, «кувырканиями», которые длятся одну десятую долю секунды.
После каждого из них бактерия начинает следующую пробежку в другом направлении. Частота «кувырканий» контролирует длину пробега и, следовательно, общее направление движения. Если бактерия плывет в «верном» направлении, ее перевороты ингибированы, если — в «ошибочном», то частота «кувырканий» увеличивается. Конечная цель подобных перемещений — миграция бактерий к источнику аттрактантов или от источника репеллентов. Аттрактанты вызывают вращение жгутиков против часовой стрелки, а репелленты — наоборот, по часовой стрелке. Таким образом, «пробежки» совершаются за счет вращения жгутиков против часовой стрелки, а «кувыркания» — за счет вращательного движения по часовой стрелке.
При длительном движении жгутики работают вместе и собираются в пучок на заднем конце клетки, несмотря на то что расположены практически по всей поверхности. Когда жгутики вращаются по часовой стрелке, пучок распадается и клетка переворачивается. В этом случае жгутики вращаются независимо. Реакции таких бактерий на внешние воздействия очень сложны (если иметь в виду прокариотический уровень организации) и предвосхищают гораздо более сложные реакции эукариот. Некоторые группы бактерий по-другому реагируют на условия внешней среды. Например, некоторые бактерии, обитающие в воде, содержат кристаллы магнетита (Fe302).
Они способны ориентироваться в магнитном поле земного шара и постоянно плывут в одном направлении. Те микроорганизмы, которые обнаружены в Северном полушарии, движутся на север, следуя линиям магнитного поля, которые направлены под углом к горизонту вглубь водоема. В Южном полушарии аналогичные бактерии плывут к югу. В обоих случаях бактерии углубляются в толщу воды; возможно, магнитотаксис способствует поиску пищи.
Совершенно иной способ движения обнаружен у нитчатых цианобактерий и у бактерий, лишенных жгутиков (см. рис. 11-5). Движение этих микроорганизмов представляет собой скольжение, но может включать и вращение вдоль продольной оси клетки. Короткие сегменты, отчлененные от колонии цианобактерий, могут скользить со скоростью порядка 10 мкм/с. Движению способствуют выделение слизи через поры клеточной оболочки и образование сократительных волн на ее внешней поверхности. Некоторые цианобактерии совершают конвульсивные движения.
П. Рейвн, Р. Эверт, С. Айкхорн, Современная ботаника В 2-х томах, Том 1, Перевод с английского канд. биол. наук В. Н. Гладковой, проф. М. Ф. Даниловой, д-ра биол. наук И. М. Кислюк, канд. биол. наук Н. С. Мамушиной под редакцией акад. А. Л. Тахтаджяна
AOF | 22.11.2020 20:08:02