Ирина Лагунина: Мы вновь возвращаемся сегодня к разговору о современной классификации живых существ на Земле, которые делятся отнюдь не только на растения и животных. Кандидат биологических наук, заместитель декана биологического факультета МГУ Галина Белякова рассказывает об новых открытиях, которые привели к разделению всех земных организмов на несколько доменов и империй. С Галиной Беляковой беседуют Ольга Орлова и Александр Марков.
Ольга Орлова: Галина Алексеевна, вы говорили о том, что все живые организмы делятся на три домена, а как происходит разделение дальше?
Галина Белякова: Домен эукариот, его дальше можно разделить на таких пять крупных империй. Первая империя - это одножгутиковые, куда в качестве двух таких ветвей входят с одной стороны грибы и животные, как сестринские группы друг другу, потому что и у грибов, и у животных единственный задний жгутик. Этот признак строения жгутикового аппарата в сегодняшних системах очень важный, очень консервативный и может характеризовать крупные таксономические категории даже на уровне империй.
Александр Марков: Что значит у животных задний жгутик? У каких-то клеток.
Галина Белякова: У сперматозоидов задний жгутик. Из грибов есть такой класс, у которых половые клетки и клетки для бесполого размножения имеют единственный задний жгутик. Там есть и другие признаки на генетическом уровне, которые говорят, что эти две группы организмов животные и грибы наиболее близкие между собой, чем со всеми другими организмами из империи эукариот. Следующая группа, которая считается одной из наиболее древней среди эукариот, это империя, которая называется экскавата. Слово напоминает «экскаватор», у них клетки имеют такую борозду, отсюда и название этой империи. Но самый признак, который морфологически выражен для представителей этой империи - это то, что в клетках эукариот есть такие организмы, которые называются митохондрии, их называют энергетические станции клетки. Так вот митохондрии, у них есть внутри выросты и эта форма выростов оказалась очень важным признаком, который может характеризовать очень крупные группы эукариотнях организмов. Так вот у этих экскават митохондрии скрещены в виде теннисных ракеток. И к этой группе из объектов, которые и школьники проходят, трипоносомы, возбудитель болезней, оказалось некоторые миксомицеты относят к империи экскавата. Там есть особое строение клеточной стенки, у них клеточная стенка белковая, но этот белок расположен, если взять растительную клетку, то там клеточная стенка над мембраной, которая покрывает клетку. Клеточная стенка под мембраной, белковые тяжи располагаются под мембраной. И вот это все совершенно другой тип клеточной клетки. Есть особенности строения жгутикового аппарата, которых больше нельзя найти ни у каких других эукариот.
Александр Марков: Это все одноклеточные формы?
Галина Белякова: Там одноклеточные колониальные есть организмы среди группы экскават. Следующая группа - это группа то, что называется империя планта или растения. И на сегодняшний день эта империя включает только группу стрептофита - это высшие растения и харовые водоросли, дальше группу зеленых водорослей, красных водорослей. И для этой империи характерно то, что здесь хлоропласты были приобретены в результате первичного эндосимбиоза, когда какая-то жгутиконосца съела цианобактерию, и эта цианобактерия стала у них хлоропластом. И поэтому две мембраны осталось у хлоропласта и у всех этих представителей, красно-зеленые и высшие растения с харовыми водорослями, хлоропласт покрыт двумя мембранами. И то, что известно более-менее о типичной хлоропласте – это как раз хлоропласта для этой группы планта. И митохондрии у них с пластичными кристами, митохондрии с пластичными кристами помимо этого есть у грибов и у животных, в отличие от экскават, у которых в виде теннисных ракеток. В империю планта попадают и одноклеточные, и колониальные, и многоклеточные организмы. На сегодняшний день империя растений ограничена только красными, зелеными глауцептофитовыми и высшими растениями. А вот вся другая группа громадная водорослей, она не относится на сегодняшний день к империи планта. А есть еще одна империя, которая называется империя хромоальвеолят. Вэта империя очень интересная, потому что она включает несколько царств, одно из царств альвеоляты, название происходит от того, что у этих организмов под плазматической мембраной есть альвеолы, альвеолы-пузырьки и таким образом устроена эта оболочка. С одной стороны альвеоляты, с другой стороны в эту империю входит царство страминотов, у представителей которых на жгутиках есть особые структуры, волоски, которых больше нет ни у кого, и это царство страминоты, туда входит все буроокрашенные водоросли, то есть бурые, диотоновые, золотистые, желто-зеленые, вот это огромное разнообразие водорослей оно входит в царство страминот, в империю альвеолят. Помимо этого в эту империю входят несколько отделов водорослей в ранге отделов, но не царств. И осталась последняя империя, в которой на сегодняшний день собраны только по данным генносистематики с использованием анализа последовательности нуклеатидов - это царство называется ризария. Для них, если все остальные царства поддерживаются и данными молекулярной биологии, и есть какие-то морфологические признаки, то у царства ризария это только пока данные молекулярной биологии. Сюда входят эфиры, сюда относят радиолярии, относят водоросли и относят из миксомицетов группу паразитических миксомицетов.
Александр Марков: Раньше, кажется, они грибами считались?
Галина Белякова: Это когда-то давно, потом это группа миксомицетов, а теперь оказалось, что миксомицеты тоже сборная группа, и она разделена на сегодняшний день между четырьмя империями, миксомицеты часть осталась в этой империи одножгутиковых, как сестринская ветвь, ветви грибы и животные, часть ушло в ризарии, кто-то остался в экскаваты, кто-то попал в царство страминатов.
Александр Марков: Слизевиков миксомицетов так раскидало. То есть смысл в том, что эти формы происходили независимо.
Галина Белякова: Вы знаете, когда рисуют такую схему органического мира, то эта схема всегда изображается в виде такого цветика-семицветика, пять лепестков, и они все выходят из одного. Вот эта старая точка зрения, когда грибы первый раз выделяли в царство, то пытались найти место их в системе органического мира. Грибы отделились от общего дерева эукариот до момента разделения на животных и растений, поэтому они несут в себе свойства животных и растений. На сегодняшний день не такая точка зрения, а все-таки эукариоты и эта система расходящихся из одного места империй, внутри которых есть многочисленные царства. Сейчас многоцарственная система органического мира насчитывает до 20 царств.
Александр Марков: И в основном одноклеточные причудливые...
Галина Белякова: Вы знаете, среди бурых водорослей есть такая водоросль 60 метров длиной и сказать, что она маленькая, одноклеточная, у нее ткани есть. Это самый крупный организм, который обитает в водной среде.
Ольга Орлова: Это водоросль, которая длиннее кита?
Галина Белякова: Да, в два раза.
Ольга Орлова: Галина Алексеевна, скажите, у нас уже не один эксперт произносил такую фразу: по данным молекулярной биологии получается одно, а по морфологическим признакам другое.
Галина Белякова: На самом деле молекулярные биологи берут для анализов последовательность нуклеотидов ряда генов. Эти гены не все подряд, какие мы захотели, могли бы использовать. Все-таки стараются использовать гены, которые были бы не очень большие, с другой стороны, были бы достаточно консервативные. Не всегда молекулярная биология отрицает ту систему, которая существовала, очень часто она поддерживает или наоборот дает толчок, чтобы поискали какие-то морфологические признаки, которые тоже окажутся верными.
Ольга Орлова: Бывает и наоборот. Потому что традиционно естественнее, чтобы биология всегда подтвердила наоборот то, что хочется найти подтверждение.
Галина Белякова: То есть это может быть наоборот импульсом ответным для построения особенно таких крупных систематических групп. Здесь как раз молекулярная биология может дать толчок, а следующий этап поиск каких-то морфологических вещей. В этом отношении мне хотелось бы такой пример привести, связанный с возбудителем малярии. Возбудитель малярии, если откроете любой учебник зоологии, везде там будет рассматриваться как животный объект. Но есть заболевания, которые по прогнозам, если ничего не изменится, в ближайшие несколько лет в два раза увеличится смертность от малярии, и сейчас смертность уже порядка до трех миллионов в год. Так вот что получилось с малярийными плазмодиями. Когда были построены схемы, то оказалось, что группа организмов, куда относятся малярийные плазмодии, родственные динофитовым водорослям. Динофитовые водоросли организмы, которые получили свой хлоропласт у красных водорослей. Было известно еще в 60 годах, что в клетках апикофлексов есть многослойная структура, которая не знали, что это такое. Когда стали проводить работу по возбудителю малярии, то оказалось, что помимо ядерного дрома есть еще достаточно большой геном и первые мысли были, что это геномы в митохондриях, потом оказалось, что для митохондрии слишком большой геном. А вот возможность сравнения с хлоропластами геномов других водорослей показало, что этот геном находится в этой структуре многослойной. И потом дальше с помощью электронного микроскопа хорошо посмотрели и оказалось, что это пластида. В этой пластиде в связи с тем, что организм ведет паразитический образ жизни, утеряны функции, связанные с фотосинтезом. Но это не значит, что эта пластида не функционирующая. То есть от положения апикоплекса в системе органического мира до открытия и понимания, что атикопласт - это пластида, произошедшая от красных водорослей, что больше пятисот генов, которые располагаются в геноме самого малярийного плазмодия, кодируют белки для работы этого апикопласта, то есть можно действовать уже не на пути биосинтеза каких-то веществ животного происхождения, а действовать на пути биосинтеза, связанного с работой этого апикопласта. То есть априори действовать как на клетку сине-зеленой водоросли. И тогда это будет значительно больший успех в лечении малярии.
Александр Марков: То есть возбудитель малярии, грубо говоря, оказался водорослью.
Галина Белякова: Паразитической водорослью. Есть даже такие статьи, где написано: возбудитель малярии – паразитическая водоросль?
Ольга Орлова: То есть малярийных комаров можно не так опасаться, как самих водорослей. Или все-таки комары как разносчики опасны?
Галина Белякова: Конечно, что касается малярией, здесь человечество идет таким путем, что с одной стороны секулирован геном человека, с другой стороны одного из видов малярийного комара, который служит переносчиком, с другой стороны полный геном одного из возбудителей. Дело в том, что малярию вызывают несколько представителей из рода плазмодиев, это не один плазмодий, а там пять видов, которые могут вызывать малярию у человека. И возможность понимания, что за геном за что отвечает, даст возможность уже найти ту мишень, которую можно поразить и чтобы этот малярийный плазмодий не развивался.
