Тема 2. Одноклітинні організми. Перехід до багатоклітинності

Вивчаючи цю тему, ви дізнаєтеся про:

світи мікроскопічних організмів;
будову та життя бактерій, одноклітинних твариноподібних організмів та водоростей;
небезпеку та користь тих, кого без збільшувальних приладів ми не бачимо

§ 11. Бактерії — найменші одноклітинні організми

Ви довідаєтеся: що таке бактерії, у чому особливості їх будови, як вони розмножуються; а також дізнаєтеся, скільки саме бактерій нас оточує.

Що таке бактерія? Який вигляд мають бактерії? Які їхні особливості? Якого розміру найбільша і найменша бактерія? Із чого вони складаються і як розмножуються?

У навколишньому світі ми спостерігаємо чимало рівних живих організмів — рослин, тварин, грибів. Але, хоча в це важко повірити, нас оточує набагато різноманітніший світ живих істот, яких ми взагалі не бачимо. Ці організми присутні в кожній грудочці землі, в кожній краплині води, потрапляють в наше тіло при кожному подиху. Вони мешкають на нашій шкірі, і навіть у нашому тілі. Їх знайдено на суходолі й в океанах, в гарячих джерелах і в льодових пустелях, у нафтових родовищах та у надсолоних озерах. І при цьому у величезній кількості. Ці організми — бактерії.

Вперше бактерії побачив Антоні ван Левенгук при спостереженні в оптичний мікроскоп природної води та зубного нальоту. Проте засновником науки про бактерії — мікробіології — вважають французького вченого Луї Пастера (1822-1895 рр.), який розробив методи дослідження бактерій та з’ясував, що ці організми є причиною ряду захворювань (сибірської виразки, холери та ін.) та деяких явищ (зокрема, бродіння). Він також розробив перші методи боротьби з бактеріями.

Клітини бактерій дуже дрібні. Так, розмір бактеріальної клітини зазвичай становить від 0,5 до 2 мкм. Це у 10-100 разів менше, ніж середні розміри клітини рослин чи тварин.

Малі габарити надають бактеріям чимало переваг: вони здатні швидко поглинати багато речовин всією поверхнею, швидко ділитися, швидко поширюватися (наприклад, тваринами або навіть вітром), легко проникати у тіла великих організмів. Проте дрібні розміри мають також і недоліки — малі клітини, наприклад, легко стають здобиччю більших за розміром істот.

Клітини бактерій за формою можуть бути кулястими (їх називають κоки), паличкоподібними (бацили), вігнутими (вібріони) або спіральними (спірили). Клітини бактерій бувають поодинокими або з’єднаними у пари, четвірки чи більш чисельні групи (мал. 29).

Мал. 29. Основні форми клітин бактерій

Клітина бактерій вкрита клітинною мембраною, має цитоплазму з органелами та носія спадкової інформації — молекулу ДНК. Бактерії не мають ядра, і тому ДНК розташовується безпосередньо в цитоплазмі (мал. 30).

Maл. 30. Будова клітини бактерії

Через відсутність ядра клітини бактерій отримали назву прокаріотичні (від грецького «про» — до, перед та «каріон» — ядро).

У більшості бактерій над клітинною мембраною, подібно до клітини рослин, знаходиться міцна клітинна оболонка; але у деяких її немає. З органел у бактеріальній клітині наявні лише рибосоми. А мітохондрії, хлоропласти, лізосоми, вакуолі з клітинним соком взагалі відсутні. Деякі бактерії здатні до активного руху за допомогою джгутиків або шляхом червоподібного вигинання клітини. Таким чином, бактерії мають найпростішу будову.

Джгутики — це органели, що забезпечують рух одноклітинних організмів.

Не зважаючи на простоту будови, клітини бактерій живляться — поглинають із зовнішнього середовища речовини, синтезують із них власні органічні речовини, за рахунок яких ростуть, виділяють шкідливі продукти життєдіяльності у зовнішнє середовище, виробляють необхідну хімічну енергію, подвоюють ДНК і розмножуються.

Прокаріоти, або доядерні організми, — це організми, клітини яких не мають ядра.

Розмноження бактерій відбувається шляхом поділу клітини навпіл. Проміжок часу між поділами у них може бути дуже коротким. Наприклад, бактерія кишкова паличка за сприятливих умов здатна ділитися кожні 20 хв. За таких темпів розмноження маса нащадків лише однієї материнської клітини могла б перевищити масу всієї нашої планети через дві доби. Цього не трапляється тому, що сприятливі умови виникають лише тоді, коли водночас збігається чимало факторів: наявна волога та поживні речовини, є доступ до джерел енергії та сприятлива температура, відсутні ті, хто сам живиться цими бактеріями або заважає їх розвитку іншими шляхами.

За несприятливих умов бактерії здатні переходити у стан анабіозу — тимчасового припинення життєдіяльності організму. Для перенесення несприятливих умов чимало бактерій здатні утворювати особливі клітини, що спочивають.

Кількість бактерій навколо нас величезна, хоча й коливається у широких межах. У таблиці 2 наведені приблизні оцінки кількості бактерій навколо нас.

Таблиця 2

Середовище	Орієнтовна кількість клітин бактерій
Родючі ґрунти	3-6 млн в 1 г
Бідні ґрунти	0,5-1 млн в 1 г
Фасована вода	до 20 в 1 мл
Питна водопровідна вода	до 50 в 1 мл
Чиста природна вода	до 100 в 1 мл
Брудна вода*	100 тис. в 1 мл
Повітря над морем	10-1000 в 1 м³
Повітря в провітреному приміщенні	3-5 тис. в 1 м³
Повітря в непровітреному приміщенні*	300 тис. - 1 млн в 1 м³
Прибрана підлога	500 на 1 см²кв.
Поверхня парти або стала	20-3000 на 1 см²
Папір зі щойно розпакованої пачки	до 10 на 1 см²

* Залежно від ступеня і характеру забруднення, може коливатися більш ніж у 100 разів.

ВИСНОВКИ

1. Бактерії є найменшими живими, переважно — одноклітинними, організмами.
2. Бактерії належать до прокаріот — їхні клітини не мають ядра та багатьох органел.
3. Бактерії здатні до швидкого росту та розмноження.
4. Бактерії поширені практично повсюди.

ТЕРМІНИ І ПОНЯТТЯ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАСВОЇТИ

Бактерії, джгутики, прокаріоти, анабіоз.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Чим клітини бактерій принципово відрізняються від клітин рослин та тварин?
2. Чому бактеріальну клітину називають прокаріотичною?
3. Які процеси, притаманні бактеріальній клітині, свідчать про те, що бактерії є живими організмами?

ЗАВДАННЯ

Від школярів надійшов ряд запитань:

1. «Який максимальний період життя бактерії?»
2. «Чому бактерії невидимі?»
3. «Чи є таке місце, де немає бактерій?»
4. «Чи присутні бактерії у воді?»
5. «Чи вмирає бактерія, коли ми її заливаємо водою?»
6. «Скільки ми вдихаємо бактерій за один лише вдих?»

Спробуйте самостійно на них відповісти. Перевірте, наскільки ваші відповіді збігаються з варіантами, наведеними нижче.

Відповіді на запитання школярів

1. Клітина бактерії живе від поділу до поділу: за сприятливих умов — лише кілька десятків хвилин. Проте у стані анабіозу бактерії мажуть перебувати необмежено довго.

2. Через свої мікроскопічні розміри.

3. Такого місця немає. Бактерії відсутні хіба що в деяких лабораторіях, де за допомогою спеціальних засобів забезпечується режим стерильності.

4. Так. І їх кількість залежить від чистоти води (табл. 2).

5. Ні, не вмирає. Як правило, навпаки, адже саме нестача вологи найчастіше стримує ріст бактерій.

6. При розрахунку треба прийняти до уваги: по-перше, кількість бактерій в одиниці повітря залежить від того, наскільки чистим воно є; по-друге, об'єм повітря, яке вдихає людина за один раз, в середньому становить біля 0,5 л. Результати розрахунку: приблизно від 1-2 клітин у добре провітреному приміщенні, до 150-500 клітин у приміщенні зі спертим та затхлим повітрям.

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

Бактерії найменші та найбільші

Найменший теоретично можливий діаметр клітини, при якому вона ще здатна розмножуватись — 0,15-0,2 мкм. За менших розмірів у клітині просто не вистачить місця для розміщення рибосом, ДНК та мінімального набору необхідних білків.

Розмір бактерії мікоплазми грибоподібної, яка спричинює запалення легень у великої рогатої худоби та кіз, наближується до мінімальної теоретично можливої межі: її клітини мають діаметр лише близько 0,25 мкм.

Найбільшими серед відомих бактерій є епулопісций фішельсона та намібійська сірчана перловиця. Перша живе у травному тракті тропічної риби-хірурга і має клітини до 0,5 мм завдовжки. Друга знайдена в океанічних донних відкладах поблизу Намібії: її клітини сягають діаметра майже 1 мм і розрізняються без збільшувальних приладів.

ГДЗ до підручника можна знайти тут.