Мы привыкли думать, что для того, чтобы увидеть живую клетку, понадобится микроскоп. Но это не всегда так. Например, самая большая клетка человеческого тела, яйцеклетка, достигает в диаметре 0,1 мм и вполне различима невооруженным глазом. Самой крупной клеткой вообще обычно называют страусиное яйцо, хоть это и «читерство»: клетка в нем действительно одна – зародыш будущей птицы – но львиный объем яйца приходится на запасы питательных веществ. Но в природе есть и настоящие великаны, полноценные живые клетки, которые можно не только увидеть, но и просто взять, ощутив тяжесть в своей ладони.
Самые большие клетки на Земле: таких крупных одноклеточных вы точно еще не видели!
Рассказываем о рекордсменах среди одноклеточных – бактериях размером с ноготь и водорослях размером с мяч – а также о главной угрозе существованию этих великанов микромира.
Типичные размеры клеток, органелл, вирусов и молекул
Бактерии: клетки до 2 см
В отличие от грибов, растений и животных, бактериальные клетки не содержат ядер, и их ДНК находится прямо в цитоплазме. Кроме того, они значительно мельче, обычно не более нескольких микрон – как отдельные органеллы, работающие в клетках эукариот. Но вот недавно, изучая микрофлору мангровых зарослей на Карибских островах, биологи открыли крайне необычные бактерии, набирающие в среднем около сантиметра длины. Внешне Thiomargarita magnifica похожи на мелкие плесневые грибки: одним концом они крепятся к субстрату – палым листьям мангровых растений – и постепенно удлиняются. Самые крупные экземпляры вырастают до 2 см при диаметре в 0,15 мм, словно тонкие нити. Ближе к концу на них постепенно образуются перемычки, от которых время от времени «отпочковываются» новые клетки бактерий.
Все это сильно напоминает прошлого рекордсмена размеров среди прокариот, Thiomargarita namibiensis, найденных в донных осадках близ побережья Намибии и достигающих 0,75 мм длины. И те, и другие накапливают кристаллы серы, благодаря которым их нитчатые клетки переливаются на свету всеми цветами радуги. Благодаря этому эффекту они и получили родовое название Thiomargarita – «серная жемчужина». Интересно, что эти бактерии содержат нечто вроде ядер – мембранные структуры, внутри которых находится ДНК. Клетка может иметь около 700 таких «псевдо-ядер» и несут около 11 тысяч генов, что тоже весьма немало для прокариот. Впрочем, эти великаны микробного мира все-таки не идут ни в какое сравнение с одноклеточными эукариотами.
Каждая нить Thiomargarita namibiensis – отдельная бактериальная клетка
Водоросли: клетки до 20 см
В тропических морях довольно широко распространена валония пузатая (Valonia ventricosa), она же «глазное яблоко моряка» – водоросль, сферические клетки которой достигают 5 см в диаметре. Но если уйти на большую глубину, куда не достигает солнечный свет, можно обнаружить еще более экзотических существ. Местные ксенофиофоры могут вырастать с небольшой мяч – до 20 см – при этом оставаясь одной и полностью самостоятельной клеткой. Ксенофиофоры встречаются на глубинах вплоть до 10 км, покрывая целые участки дна, крайне бедного питательными веществами и жизнью, настоящими «лугами» из клеток самых разных изменчивых форм.
Ксенофиофоры питаются, отфильтровывая из воды органику, опускающуюся с поверхности. Как и у других фораминифер, на их поверхности откладывается хрупкий «скелет» из известняка, связанного органическими клейкими адгезивами. Клетка ветвится, заполняя каждый участок своего собственного лабиринта. А мелкие рыбки Paraliparis из семейства морских слизней откладывают сюда свою икру. Эти рыбы имеют особый яйцеклад, длинный и полый, словно игла шприца. Он позволяет им заносить икринки в самые неожиданные места: внутрь неподвижных губок или раковин моллюсков, на жабры ракообразных – и под экзоскелет ксенофиофор.
Придонный «ковер» из одноклеточных ксенофиофор вперемежку с марганцевыми конкрециями
В защиту одноклеточных
Здесь же ютятся и другие глубоководные жители, находящие приют бок о бок с гигантскими одноклеточными: рачки и моллюски, многощетинковые черви и губки. Одна клетка ксенофиофоры может соседствовать с сотнями таких многоклеточных размерами меньше нее, и не все эти животные описаны наукой. Неудивительно, что в Международной информационной системе по сельскому хозяйству и смежным с ним отраслям (AGRIS), которая развивается под эгидой ООН, ксенофиофоры названы одними из индикаторов устойчивости морских экосистем, наряду с кораллами. Их повреждение и разрушение «оазисов одноклеточных» на дне ставит под угрозу целые группы местных организмов.
А между тем, самые роскошные придонные сады ксенофиофор, какие пока что удалось найти, находятся как раз в местах, полных риска – например, на абиссальных равнинах Зоны разлома Клиппертон, к востоку от Гавайских островов в Тихом океане. Здесь они покрывают миллионы квадратных километров, причем на каждом квадратном метре умещается дол 12 гигантских одноклеточных. Угроза находится тут же, в форме тяжелых сфер – конкреций полезных минералов, медленно кристаллизовавшихся из воды. Такие образования сложены ценными металлами, такими как марганец, и привлекают огромный интерес.
Целый ряд компаний – таких как Nautilus Minerals – занимаются созданием технологий и роботизированной техники для разработки таких глубоководных месторождений. Такие проекты представляют огромную угрозу для всей придонной жизни, а особенно – для больших, но чувствительных одноклеточных ксенофиофор, от которых зависит множество соседей. Впрочем, перспективы подводной добычи ресурсов и борьбы с ними – это совсем другая история, о которой мы как-то уже рассказывали.