Живые организмы — спутники человека - Козлов М.А. 1976
«Невидимки» - знакомые и незнакомые
Простейшие
Побудь средь одноклеточных,
Простейших водяных.
Не спрашивай: «А мне то что?»
Сам знаешь — всё от них.
А. С. Кушнер
Так, побудем, как советует поэт, среди простейших, но не среди всех, а навестим человеческих — тех, кто без нас не может жить на свете. Таких не так уж много, их нетрудно на пальцах сосчитать.
Однако не будем спешить. Сначала выясним, прав ли поэт, когда он утверждает: «Сам знаешь — всё от них». Предоставим слово зоологу Игорю Ивановичу Акимушкину. Предупредим только, что он говорит о самом примитивном простейшем — об амебе:
— Отнеситесь с уважением к странному созданию: ведь так или приблизительно так выглядели два миллиарда лет назад предки всего живого на Земле.
Оказывается, прав поэт. Мнение его совпало с точкой зрения биолога.
Начнем рассказ о простейших нашего организма.
Их всего 29 видов, относящихся к 11 семействам из 4 классов. Здесь мы расскажем о некоторых из них.
Любое простейшее — это самостоятельный организм, одноклеточное существо, которому свойственны все жизненные функции: обмен веществ, раздражимость, движение и размножение. Однако не так просто порой разобраться с простейшими. Так, одно из них — обитатель нашего тела Токсоплазма гонди, хотя и приносит много неприятностей человеку, но ловко скрывает свое происхождение. Не только рядовым ученым, но даже видным зоологам до сих пор не удается выяснить его положение среди простейших.
В организме человека обитают семь видов амеб.
Шесть из них мирно уживаются с нами: не поливают ядами, не вызывают болезней; будучи безобидными «квартирантами», спокойно охотятся в дебрях кишечного тракта и в лабиринтах ротовой полости на бактерий. Эти непоседы передвигаются потихоньку, амебным шагом, со скоростью 10—13 миллиметров в час.
Движение их, называемое в науке амебоидным, очень забавное: тело будто перетекает с одного места на другое.
Что же гонит амеб? Голод, страсть путешествовать, любопытство?.. Нет, торопят их вещества, сходные с теми, которые ответственны за сокращение наших мускулов. Это они вызывают образование ложноножек на теле амебы. Ложноножки — это не только ноги амебы, постоянно меняющие форму и места расположения, но и щупальца, которыми она, как спрут, обнимает, обволакивает свою добычу. В том случае, если бактерия оказалась внутри микроскопического хищника амебы, вокруг нее образуется пищеварительная вакуоль — вместилище, некоторое подобие кишечника. Амеба поглощает добычу и освобождает энергию для повседневных дел. А дел у амебы много, и самое трудное из них — постоянная борьба с собственным наводнением.
Дело в том, что тело у амебы плотнее среды, в которой она живет, и в нем больше органических и неорганических веществ. Вот почему по законам осмоса вода непрерывно просачивается внутрь амебы. Она бы разбухла и лопнула, если бы у нее не было безостановочно работающего насоса, или сократительной вакуоли. Как только в вакуоли вода достигнет дозволенного уровня; включается механизм, дающий команду вытолкнуть лишнюю жидкость наружу. А по совместительству этот насос выполняет еще одну важную функцию — выделительную: выбрасывает из тела отходы.
С дыханием у амеб дело обстоит просто. Им никогда не угрожает кислородное голодание. Вместе с водой в организм амебы поступает растворенный в воде кислород, который она и использует.
Все амебы размножаются простым делением надвое.
Теперь о дизентерийной амебе (рис. 7), проживающей в толстом кишечнике людей всего земного шара.
Рис. 7. Простейшие:
вверху — дизентерийные амебы с просвечивающими «проглоченными» эритроцитами;
внизу — жгутиконосцы трихомонасы.
Из 100 человек в среднем у 10—30 в кишечнике живут дизентерийные амебы. Правда, из этих 10—30 человек заболевают амебиазом — особой формой кровавого поноса — не все, буквально единицы, преимущественно в субтропических и тропических странах.
Дизентерийную амебу открыл и описал в 1875 году русский ученый Федор Александрович Леш. Ему же принадлежит заслуга в выяснении вех творчества амеб по сотворению болезни. Сначала они такие же безобидные «квартиранты», как и остальные амебы нашего тела. Крошки, не больше 20—30 микрометров, словно микроскопические овечки, пасутся на пастбищах толстого кишечника, удовлетворяя неуемный аппетит бактериями. Так они обычно проводят свою травоядную жизнь, не принося хозяину никакого вреда, превращая его, однако, в носителя опасного заболевания.
Но что случилось? Вдруг эти безобидные амебы словно взбесились. У них проснулись страсти вампира, теперь они жаждут крови — вегетарианцы стали кровопийцами. Да еще какими! Добравшись до крови, они избирательно глотают только эритроциты — красные кровяные тельца. Лишь иногда, в виде исключения, они не прочь дегустировать другие элементы крови, главным образом лейкоциты. Эти миниатюрные хищники пожирают именно эритроциты, жизнь которых и так коротка: всего 127 дней. Мы можем утешаться, что эритроцитов у нас много, почти столько, сколько звезд на небе. Если выложить, например, все красные кровяные тельца одного человека в ряд, то они займут расстояние 200 тысяч километров — дистанция от Земли до Луны. Эритроцитов у нас в каждом кубическом миллиметре крови 5 миллионов, а в крови одного человека их 25 триллионов. Разложить бы их вплотную друг к другу, они тогда бы заняли площадь 3800 квадратных метров, что в 1500 раз больше, чем поверхность человеческого тела. Если человек задумает пересчитать количество эритроцитов в крови, он не сможет осуществить поставленную перед собой задачу. Допустим, он начнет считать их с предельной скоростью 100 штук в минуту. Он не успеет за короткую жизнь сосчитать эритроциты крови одного человека. На это понадобилось бы 400 тысяч лет. Эритроцитов в крови много, но ведь и амеб в организме немало. В одном грамме содержимого толстой кишки их скапливается иногда до 6 миллионов.
Надо еще учесть то обстоятельство, что у них энергия размножения неудержима. Человек — носитель амеб — за сутки может выделить несметное количество — до 600 миллионов особей. Катастрофический характер кровопийства дизентерийных амеб станет понятным, если иметь в виду, что одна из них может съесть до 100 эритроцитов; обычно же ее аппетит гаснет, если она проглотит 20—30 красных кровяных телец.
От такого обжорства амебы растут как на дрожжах и вскоре увеличиваются почти вдвое. «Работают» они в тканях толстой кишки и за крупные размеры получают название «магна» в отличие от мелких карликовых собратьев, обитающих в просвете кишечника и носящих имя «минута».
«Магны» и «минуты» — это две формы одного и того же вида дизентерийной амебы, приспособленные к различному добыванию пищи (рис. 8).
Рис. 8. Развитие дизентерийной амебы:
вверху — в организме здорового носителя; внизу — больного амебной дизентерией.
«Минуты» промышляют бактериями, а «магны» охотятся за эритроцитами. Но за судьбу будущих поколений амебы несут ответственность только «минуты». Они и только они могут инцистироваться, чтобы совершить отчаянное путешествие во внешнюю среду. Не приспособленные к активной защите, «минуты» заранее готовятся к пассивной обороне от случайных превратностей судьбы на воле. Тут им приходит на помощь испытанный многими веками метод — сжаться в комочек, обезводиться, оставив минимум воды, чтобы жизнь не угасла совсем, и превратиться в цисты, выделив бесцветную защитную оболочку. Изменяется и ядро амебы, оно распадается на четыре самостоятельные части, из которых разовьются новые амебы. Жару и холод цисты переносят сносно. Если амебы «минуты» на свободе погибают уже через 15—20 минут, то их цисты выдерживают похолодание до 21 градуса в течение 100 дней, а в воде и почве сохраняют признаки жизни 2—3 месяца, чтобы при удобном случае проснуться.
Цисты на воле ждут случая, чтобы попасть в толстую кишку человека. Грязные руки порой добавляют к вкусной еде нежелательные специи — цисты амебы. Разносу цист помогают также мухи.
Амебы «минуты» становятся не только цистами, но и «магнами», если бактерии, проживающие в нас, перепахивают ткани кишечника своими ферментами.
Да и сами «взбесившиеся» амебы приобретают способность налаживать производство жидких веществ, разрушающих ткани тела хозяина.
Попадая любыми способами в наш кишечник, цисты активизируются. Немногие из них станут «магнами», а остальные будут амебами «минутами», порождающими бесчисленные цисты.
Ложноножки носят амебу поистине с амебной скоростью — несколько миллиметров в час. Так далеко не уйдешь и не преуспеешь в жизни. Вот бы простейшим иметь такое, что убыстряет ход! Ну и что же, естественный отбор «щедр»: у некоторых простейших появились жгутики — тончайшие волосовидные выросты цитоплазмы, более совершенные органы передвижения, экономнее тратящие труднодобываемую энергию жизни. В итоге хвостатые простейшие оказались более приспособленными к жизни, чем амебы. В мире жгутиконосцев произошла вспышка видообразования. Их стало 6—8 тысяч, в то время как амеб не больше сотни видов. Эта вспышка всколыхнула у жгутиконосцев даже скрытые в их генах признаки далеких предков — примитивных водорослей, в борьбе за жизнь завоевавших право кормиться углекислым газом, поглощая энергию солнечных лучей. У некоторых жгутиконосцев выявился хлорофилл будто специально для того, чтобы породить спор между ботаниками и зоологами о них. Предмет спора ученых: жгутиконосцы — растения или животные?
— Жгутиконосцы — животные, — говорят зоологи.
И они по своему правы. Их доводы: у жгутиконосцев есть такие части тела, которые присущи только животным и отсутствуют у растений. У них есть глазки — заметные под микроскопом бурые или красноватые пятна, воспринимающие свет. У каждого жгутиконосца есть «ротик», которым он втягивает немало бактерий и мелких водорослей.
— У каких животных вы видели хлорофилловые зернышки? Хлорофилл присущ только растениям, — возражают им ботаники.
Действительно, разве жгутиконосцы — животные, если они могут вести растительный образ жизни?
Может быть, они относятся к полурастениям полуживотным?
Пока ученые в споре отыскивают истину, жгутиконосцы не дремлют. Они, усовершенствовав способы размножения, увеличивают свои ряды, приспосабливаясь к существованию не только в водоемах, но и в самых, казалось бы, невероятных условиях — в тканях растений, в теле животных и человека.
Преобладают свободноживущие жгутиконосцы — их не меньше 5 тысяч видов, каждый из которых за короткий срок может образовать по меньшей мере миллиардное население в водоемах. Среди животных больше всего жгутиконосцев досталось насекомым термитам. Термиты — непревзойденные рекордсмены по содержанию в своем кишечнике простейших, которые составляют почти одну треть их массы. Термиты считаются обладателями свыше 200 видов простейших, да еще каких! Среди них нет ни одного, который бы тунеядствовал за счет термита. Эти насекомые будто наняли их на работу и кормят за добросовестный труд.
Термитные жгутиконосцы — настоящие труженики, в «поте лица» перерабатывающие древесину для питания своих хозяев.
Человек приютил 13 видов жгутиконосцев — безвредных «квартирантов» и паразитов. Шесть видов из них относятся к категории тихих тунеядцев: хотя и живут за наш счет, но не доставляют нам беспокойства. Это — трихомонасы (3 вида), энтеромонас, ретортомонас и хиломастикс (рис. 7, 9).
Рис. 9. Простейшие жгутиконосцы:
вверху (слева направо) — три вида трихомонаса;
в середине (слева направо) — хиломастикс, энтеромонас, ретортомонас;
внизу — трипаносомы, вызывающие сонную болезнь людей.
Трихомонасы — мелкие (8-20 микрометров длины, 3-14 микрометров ширины), сложно устроенные живые «груши» с пятью жгутиками: четыре спереди, пятый направлен назад, прирос к телу при помощи тонкой перепонки, образующей мембрану. Эти существа пробивают себе дорогу в потемках кишечника волнообразными движениями мембраны и вращательными движениями жгутиков. Один жгутик совершает не меньше 10 оборотов в секунду, иногда более резвые трихомонасы доводят число оборотов до 40 в секунду.
Вращение четырех жгутиков вызывает направленный назад ток жидкости, что толкает животное вперед.
Колебания мембраны ускоряют скорость движения трихомонасов. Вдоль основания мембраны через все тело проходит скелет — аксостиль. Как и полагается нормальному жгутиконосцу, трихомонас спереди, вблизи основания жгутиков имеет рот — цитостом.
Жизнь многих бактерий обрывается в нем.
Хиломастиксы, ретортомонасы и энтеромонасы, проживающие в нашем кишечнике, — «бесхребетные» жгутиконосцы. У них нет скелета, поэтому они не обладают постоянной формой тела. В их характере немало амебных черт, которые особенно ярко проявляются в «походке». Передвигаются они при помощи жгутиков и амебоидных движений тела.
Семь видов жгутиконосцев из 13 — наши паразиты.
Шел конец XIX века. Над Африкой царил сон. То был не сладкий сон с приятными сновидениями. Целые племена Экваториальной Африки спали, не просыпаясь днями, неделями, — спали, пока к ним не подкрадывалась смерть. Миру известен стал сон, как болезнь, а не как бодрящее нас чудо. И это в тот самый момент, когда наука раскрывала одну за другой тайны многих болезней!
Вспомните. 1882 год: Роберт Кох открыл и выделил бациллу туберкулеза, а его ученики Леффлер и Фрош расшифровали историю болезни сапа. 1883 год: Эльмар Клебс знакомит мир с дифтерийной бациллой.
1884 год — год каскада успехов бактериологии: разоблачен возбудитель столбняка — Николайер описал столбнячного микроба; Кох сумел поймать смертоносного вибриона холеры; Леффлер вырастил чистую культуру дифтерийной бациллы Клебса; Гаффки получил культуру возбудителя брюшного тифа; Розенбах описал стрептококка. В 1885 году Эшерих открыл колибациллы. В 1886 году в ловушку бактериолога Френкеля попались пневмококки. В 1894 году Александр Иерсен и Шибасабуро Китасато разоблачили жестокого преступника человечества — бациллу чумы.
И, наконец, только в начале XX века, в 1901 году, дошла очередь раскрыть тайну сонной болезни. Доктора Джон Даттон и Форд в крови больного сонной болезнью английского матроса, прожившего шесть лет в Африке, обнаружили существо с «крылышками» и назвали его гамбийской трипаносомой. Это существо оказалось жгутиконосцем, близким родственником трипаносомы Брюса — возбудителя болезни наганы,
убивающей в Африке лошадей и волов. Когда гамбий ские трипаносомы путешествуют в крови, они дают о себе знать приливами холода и жары — эффектом лихорадки, сыпью и увеличением лимфатических узлов. Если же они совершают паломничество в спинной мозг, то больного мучают головные боли, человек погружается во мрак тягостного сна или иногда бессоницы. Силы больного таят так быстро, как снег от жгучих лучей весеннего солнца.
Трипаносомы (рис. 9), вызывающие сонную болезнь, имеют длину 15—30 микрометров и похожи на крохотных змеенышей. От переднего конца их тела вперед выдается короткий жгутик вроде жала змеи.
По организму человека их носят не только потоки кровяного русла, но и волнообразные движения мембраны, расположенной, как и у трихомонасов, вдоль всего тела. Трипаносомы плодятся путем продольного деления. Когда им в организме человека становится тесно, они заражают новых людей. Но как? Очень просто. Трипаносомы используют посредников, чтобы попасть на новые угодья. Такими посредниками — переносчиками паразитов служат кровососущие мухи цеце. Мухи черпают трипаносом из резервуаров — из крови больных африканским трипаносомозом людей, чтобы передать возбудителей болезни здоровым людям.
Прежде чем попасть в человека, трипаносомы в кишечнике мухи начинают жить новой жизнью, образуя так называемое критидиальное поколение.
Единственное, что они здесь умеют делать, — это размножаться. Их потомки покидают кишечник мухи, они мигрируют в ее слюнные железы и хоботок. Уколом хоботка муха цеце вносит в кровь человека представителей уже инвазионного (или, выражаясь языком зоологов, метациклического) поколения трипаносом.
Возбудители сонной болезни поселяются также в крови антилоп. Но эти парнокопытные не страдают от трипаносом. Антилопы превращаются в носителей болезнетворных простейших, в постоянный источник заражения человека. Ведь для мух цеце одинаково вкусна кровь как человека, так и антилоп. Вот и получается, что сонная болезнь представляет собой типичный пример трансмиссивного заболевания с природной очаговостью. Заболевание трансмиссивное по той простой причине, что передается через переносчика, и с природной очаговостью, потому что очаг болезни существует в природе независимо от человека.
На Американском континенте носителей трипаносом больше, чем в Африке. Познакомьтесь с теми, в чьей крови, кроме крови человека, «комфортабельно» устроились трипаносомы Круза — творцы болезни Шагаса, которые раскрыли свою «биографию» только в 1909 году. Вот они: мурлыкающие «квартиранты» — кошки, лающие преданные друзья человека — собаки, свиньи, белые мыши и еще дюжина животных.
Жителей Американского континента трипаносомами одаривают клопы, но только не постельные, а поцелуйные, черпая их из крови больных животных и людей. Клопы «целуют» людей, спящих ночью, в губы и около глаз, проявляя не чувства любви и дружбы, а с низменной гастрономической целью. Американские трипаносомы опаснее африканских.