Современная систематика. Домены живой природы

Основные царства живых организмов

Классификацией живых организмов занимается наука систематика. Обычно в научной литературе все живые организмы разделяют на две империи — империю неклеточные, или вирусы, и империю клеточные.

Вирусы

Вирусы — это облигатные паразиты клеток, то есть вне клеток они не могут воспроизводиться. У них отсутствует аппарат синтеза белка, в частности рибосомы, и они не могут самостоятельно синтезировать белки. Вирусная частица представляет собой молекулу или несколько молекул ДНК или РНК, одетые оболочкой из белков (капсидом), иногда имеется мембрана, отпочковавшаяся от мембраны хозяйской клетки. Вирусные белки, закодированные в геноме вируса, производятся при инфекции в клетке хозяина.

Клеточные организмы

Все клеточные организмы разделяются на две группы:

• надцарство эукариоты, или ядерные, имеющие оформленное ядро, отделенное от цитоплазмы ядерной оболочкой;
• надцарство прокариоты, или доядерные, не имеющие ядерной оболочки (см. рис. 1).

Классификация живых организмов

К прокариотам относятся очень мелкие одноклеточные организмы без ядра. Среди них можно выделить царство бактерии и царство археи, или архебактерии.

К эукариотам относятся три основных царства многоклеточных организмов --царства животные, растения игрибы, — а также одноклеточные (например, амебы, инфузории и др.), которых объединяют в царство протисты, или простейшие. Царство простейшие, то есть одноклеточные эукариоты, в настоящее время признано сборной (то есть разнородной по происхождению) группой и разделено на множество царств организмов на основании особенностей строения внутриклеточных структур и последовательностей ДНК. Растения, животные и грибы, по-видимому, независимо произошли от разных групп одноклеточных эукариот.

Современная систематика. Домены живой природы

ПРОКАРИОТЫ

Клетки прокариот мелкие (не более нескольких мкм) и относительно просто устроенные. Они обычно не имеют внутренних мембранных органелл. У них отсутствует ядерная оболочка, и ДНК находится непосредственно в цитоплазме. Все прокариоты, кроме внутриклеточных паразитов, имеют клеточную стенку из муреина, некоторые имеют капсулу.

Часть прокариот способны к фото- или хемосинтезу. Фотосинтезируют, например, цианобактерии, которых раньше иногда называли сине-зелеными водорослями. Другие прокариоты питаются, поглощая низкомолекулярные органические вещества через поверхность клетки. Такие бактерии могут поселяться в продуктах питания, вызывая их порчу либо, наоборот, способствуя получению кисломолочных продуктов, квашению овощей (лактобактерии). Также, поселяясь в организме человека, бактерии могут вызывать заболевания, например, столбняк, холеру, дифтерию.

Археи — особая, крайне своеобразная группа прокариот, обитающая в экстремальных местообитаниях — в горячих источниках, в соленом Мертвом море и т. п., а также в почве, кишечнике животных, морской воде. В силу наличия множества уникальных признаков, а также генетических и молекулярных отличий в настоящее время архей выделяют в отдельный домен клеточных организмов — большую самостоятельную группу, наравне с настоящими бактериями (эубактериями) и эукариотами.

Растения

Для растений характерно наличие пластид — органелл, к которым относятся хлоропласты, благодаря чему подавляющее большинство из них способны к фотосинтезу. Пластиды, по всей видимости, образовались из цианобактерий — симбионтов древней эукариотной клетки. Фотосинтез — это процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием энергии солнечного света. Поэтому растения не нуждаются в органических веществах для своей жизнедеятельности, то есть вообще не нуждаются в питании органикой. Такие организмы называются автотрофными, все необходимые органические вещества они образуют сами. Воду и минеральные вещества (соли) они всасывают из окружающей среды в виде раствора. Фотосинтезирующие клетки растения, например, в листьях, выделяют сахары и другие органические вещества, которые транспортируются в другие ткани по проводящим пучкам, и клетки нефотосинтезирующих тканей (не зеленых) поглощают эти вещества, питаясь ими. Такой тип питания называется осмотрофным — всасывание клетками низкомолекулярных органических веществ из среды.

Клетки растений окружены прочной клеточной стенкой, основу которой составляют волокна полисахарида целлюлозы. Прочная клеточная стенка препятствует растяжению клеточной мембраны под действием осмотического давления (давления поступающей в клетку воды). Для клеток растений характерно также наличие крупной центральной вакуоли, которая регулирует осмотическое давление и кислотность среды в клетке, накапливает ненужные клетке продукты обмена, которые не могут быть выведены за ее пределы, а в ряде случаев служит для отложения запасных питательных веществ (рис. 3).

Строение клетки растений

Животные

Животные являются гетеротрофами, т.е. питаются готовыми органическими веществами. Клетки животных не имеют клеточной стенки. Поэтому некоторые типы клеток животных способны к сокращению — мышечные клетки. Это позволяет животным активно двигаться (или проталкивать сквозь себя среду, как у неподвижных фильтраторов). У многоклеточных животных имеется тот или иной тип опорно-двигательного аппарата, а для управления движением и реакции на внешние факторы формируется нервная система.

Животные движутся в поисках источников органических веществ, то есть пищи. Животное поглощает пищу, и она попадает в полость пищеварительной системы, где переваривается, при этом полимеры (высокомолекулярные вещества) пищи расщепляются на мономеры (их низкомолекулярные звенья). Эти мономеры поступают из пищеварительной системы через ее выстилку в кровь (если она есть) и тканевую жидкость. Такой тип питания называется голозойным. В основном клетки животных поглощают низкомолекулярные вещества, растворенные в крови и тканевой жидкости. Некоторые животные клетки способны к поглощению крупных пищевых частиц (фагоцитоз), например, фагоциты иммунной системы, поглощающие бактерии.

Строение клетки животных

Грибы

Третье царство — грибы — по одним признакам сходно с растениями, а по другим — с животными. Так же, как и растения, грибы имеют клеточную стенку, но она формируется на основе другого полисахарида — хитина. Не имея пластид, грибы не способны к фотосинтезу и питаются готовыми органическими соединениями, т. е. являются гетеротрофами, как животные. Они также расщепляют сложные питательные вещества-полимеры с помощью ферментов, но, в отличие от животных, не имеют пищеварительной системы и не заглатывают пищу, а выделяют ферменты в окружающую среду. Образовавшиеся мономеры клетки гриба впитывают в виде раствора из среды, то есть проявляют осмотрофный тип питания. В отличие от растений, у грибов обычно отсутствует крупная центральная вакуоль. В большинстве случаев клетки грибов после деления не расходятся, а поскольку деление происходит в одной плоскости, образуются длинные нити — гифы. Гифы могут ветвиться и, переплетаясь, образовывать сеть — мицелий, иногда довольно плотный.

Строение клетки грибов