Многообразие организмов бактерии грибы растения животные вирусы

В настоящее время на Земле описано более 2,5 млн видов живых организмов. Однако реальное число видов на Земле в несколько раз больше, так как многие виды микроорганизмов, насекомых и др. не учтены. Кроме того, считается, что современный видовой состав — это лишь около 5% от видового разнообразия жизни за период ее существования на Земле.
Для упорядочения такого многообразия живых организмов служат систематика, классификация и таксономия.

Живая природа и ее царства

Царства — иерархическая ступень научных классификаций биологических видов.

Изначально все живые организмы делятся на две империи:

  1. Клеточные.
  2. Внеклеточные: вирусы.

Клеточные (состоят из клеток) делятся на:

  • бактерии;
  • животные;
  • растения;
  • грибы.

Вирусы существуют в природе обособленно, т.е. являются внутриклеточными паразитами на генном уровне. Для размножения ими используются другие живые организмы. Они не имеют собственного обмена веществ, следовательно, не могут синтезировать белок, поэтому берут его при инфицировании у хозяина. Состоят они из клеток ДНК или РНК, которые покрыты капсидом.

Примечание

Классификация царств живой природы пришла с древности. Самыми первыми из них были растения и животные. Их рассматривали в своих трудах Аристотель и его ученик Теофраст. Позже в ходе развития обычных и электронных микроскопов стали появляться и другие царства. Биолог Роберт Уиттекер предложил классификацию с пятью царствами, которая актуальна по сей день.

История

Ещё в древности люди делили все живые организмы на животных и растения. Аристотель классифицировал животных в своей работе «История животных», а его ученик Теофраст написал параллельную работу о растениях «История растений»[1].

Карл Линней заложил основы современной биноминальной номенклатуры. Он делил все живые организмы на два царства: царство животных (лат. Regnum Animale) и царство растений (лат. Regnum Vegetabile).

В 1674 году Антони Ван Левенгук отослал в Лондон копию своих исследований одноклеточных организмов. До этого эти организмы не были известны. Их распределили по царствам животных и растений. В 1866 году, основываясь на ранних исследованиях Ричарда Оуэна и Джона Хогга, Эрнст Геккель выделил третье царство живых организмов, которое назвал царством Протистов[2].

Благодаря развитию микроскопов и появлению электронного микроскопа учёным удалось обнаружить существенные различия между одноклеточными организмами: одни из них (эукариоты) имели ядро, а другие (прокариоты) нет. В 1938 году Герберт Копеланд предложил классификацию живых организмов с четырьмя царствами. В четвёртое царство — Монера, он поместил бактерии и сине-зелёные водоросли, которые не имели ядра.

Вскоре различие прокариотов и эукариотов стало очевидным, и в 1960 Станиер и ван Ниел основываясь на идее Едуарда Шатона создали новый таксономический ранг — надцарство[3].

Учёные понимали, насколько грибы, входившие в царство растений, отличаются от других растений. Эрнст Геккель предлагал переместить грибы из царства Растений в царство Протистов, однако вскоре передумал и сам опроверг свою идею. Роберт Хардинг предлагал выделить грибы как отдельное царство. В 1969 году он предложил новую систему классификации с пятью царствами, которая пользуется популярностью и сейчас. Она основывается на различиях организмов в питании — представители царства Растений многоклеточные автотрофы, животные — многоклеточные гетеротрофы, грибы — многоклеточные сапротрофы. Царства Протистов и Бактерий включают в себя одноклеточных и простейших организмов. Все пять царств разделены на надцарства эукариоты и прокариоты, в зависимости от того, имеют ли клетки этих организмов ядро.

Читайте также:  Как отличить коронавирус от других заболеваний
организмы
Прокариоты

Царство Бактерии

Эукариоты

Царство Протисты

Царство Растения

Царство Грибы

Царство Животные

Вирусы

Царство Вирусы

Краткая история классификации

В древние времена люди делили все живые существа лишь на две группы: животных и растения. Одними из первых этим вопросом вплотную занялся Аристотель со своим учеником Теофрастом. Они описали в своих работах животных и растения. Основы современной систематики были заложены Карлом Линнеем.

Именно этот ученый первым ввел понятие «царство». Кроме зверей и растительных организмов, он предложил создать еще одну группу — минералы. Позже она была исключена из классификации живых существ. В 1674 году Антони Ван Левенгук представил научному миру результаты своих исследований одноклеточных. Ранее они не были известны. В результате эти организмы были распределены по царствам животных и растений.

В 1866 году Эрнест Геккель, основываясь на работах других ученых, ввел еще одно царство — протисты. Благодаря появлению электронного микроскопа ученые узнали, что между одноклеточными организмами существует серьезное отличие — не все из них имеют ядра.

В результате они были разделены на две группы:

  • прокариоты — существа с безъядерными клетками;
  • эукариоты — в клеточках этих организмов есть ядро.

В 1960 году для клеточных живых существ был создан новый таксонометрический ранг — надцарства (домен). Это верхний уровень в биологической систематике.

Сегодня существует четыре домена:

  • вирусы;
  • бактерии;
  • эукариоты;
  • археи.

Ученые понимали, что грибы существенно отличаются от других растительных организмов.

Роберт Уиттекер предложил выделить их в отдельное царство. Благодаря этому в систематике появилось пять основных групп живых организмов: вирусы, бактерии, грибы, животные и растения. Такой классификации придерживались до 1977 года. Именно в это время были добавлены царства археи и протисты.

Царство Вирусы

Вирусы были открыты и 1892 г. русским биологом Д.И. Ивановским, ставшим основоположником вирусологии. Они являются неклеточной формой жизни и занимают пограничное положение между неживой и живой материей. Вирусы — внутриклеточные паразиты и могут проявлять свойства живых организмов только попав внутрь клетки.

Отличия вирусов от неживой природы:

  • 1) способность к размножению;
  • 2) наследственность и изменчивость.

Отличия вирусов от клеточных организмов:

  • 1) не имеют клеточного строения;
  • 2) не проявляют обмена веществ и энергии (метаболизма);
  • 3) могут существовать только как внутриклеточные паразиты;
  • 4) не увеличиваются в размерах (не растут);
  • 5) имеют особый способ размножения;
  • 6) имеют только одну нуклеиновую кислоту либо ДНК, либо РНК.

Вирусы существуют в двух формах: покоящейся (внеклеточной),

когда их свойства как живых систем не проявляются, и внутриклеточной, когда осуществляется размножение вирусов. Простые вирусы (например, вирус табачной мозаики) состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки — капсида (рис. 9.1). Некоторые более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов. Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической и др.

Читайте также:  Лейкоциты в моче: что это значит у женщин?

В зависимости от присутствующей в вирусе нуклеиновой кислоты различают РНК-содержащие и ДНК-содержащие вирусы. Нуклеиновая кислота содержит генетическую информацию, обычно о строении белков капсида. Она может быть линейная или кольцевидная, в виде одно- или двухцепочечной ДНК, одно- или двухцепочечной РНК.

Рис. 9.1. Строение вирусов:

а — вирус табачной мозаики; б — аденовирус (вызывает респираторные заболевания человека); в — бактериофаг: 1 — молекула РНК;

2 — молекулы белка; 3 — головка с ДНК; 4 — хвостовые нити

При проникновении вируса внутрь клетки специальные белки вирусной частицы связываются с белками-рецепторами клеточной оболочки. В животную клетку вирус может проникать при процессах пино- и фагоцитоза, в растительную клетку — при различных повреждениях клеточной стенки. Бактериофаги (вирусы, паразитирующие на бактериях), как правило, не попадают внутрь клетки, так как этому препятствуют толстые клеточные стенки бактерий. Внутрь клетки проникает только нуклеиновая кислота вируса.

Вирус подавляет существующие в клетки процессы транскрипции и трансляции. Он использует их для синтеза собственных нуклеиновой кислоты и белка, из которых собираются новые вирусы. После этого клеточные оболочки разрушаются и новообразованные вирусы покидают клетку, которая при этом погибает (рис. 9.2).

Полагают, что происхождение вирусов связано с эволюцией каких- то клеточных форм, которые в ходе приспособления к паразитическому образу жизни вторично утратили клеточное строение.

Вирусы способны поражать различные живые организмы. Вирусы бактерий называются бактериофагами. Первым открытым вирусом был вирус табачной мозаики, поражающий растения. Вирусную природу имеют такие заболевания животных и человека, как натуральная оспа, бешенство, энцефалиты, лихорадки, инфекционные гепатиты, грипп, корь, бородавки, многие злокачественные опухоли, СПИД и др. Кроме того, вирусы способны вызывать генные мутации.

Рис. 9.2. Размножение вирусов:

I — стадия адсорбции (прикрепления) вируса к поверхности клетки; II — стадия инъекции (введения) нуклеиновой кислоты вируса или всей вирусной частицы в клетку; III — стадия синтеза копий вирусной нуклеиновой кислоты; IV — стадия синтеза белковых вирусных оболочек и сборки вирусных частиц; V — стадия лизиса (разрушения) клетки и выхода вирусных частиц в окружающую среду

Вирус, вызывающий заболевание СПИДом (синдром приобретенного иммунодефицита), поражает клетки крови, обеспечивающие иммунитет организма. В результате больной СПИДом может погибнуть от любой инфекции. Вирусы СПИДа могут проникнуть в организм человека во время половых сношений, во время инъекций или операций при несоблюдении условий стерилизации. Профилактика СПИДа заключается в избегании случайных половых связей, использовании презервативов, применении одноразовых шприцев.

§ Бактерии. Грибы. Лишайники

Бактерии. Это одноклеточные прокариотические организмы. Величина их колеблется от 0,5 до 10–13 мкм. Впервые бактерии наблюдал в микроскоп Антони ван Левенгук в XVII в.

Клетка бактерии имеет оболочку (клеточную стенку) подобно клетке растения. Но у бактерии она упругая, нецеллюлозная. Под оболочкой находится клеточная мембрана, обеспечивающая избирательное поступление веществ в клетку. Она впячивается внутрь цитоплазмы, увеличивая поверхность мембранных образований, на которых идут многие реакции обмена веществ. Существенным отличием бактериальной клетки от клеток других организмов является отсутствие оформленного ядра. В ядерной зоне располагается кольцевая молекула ДНК, которая является носителем генетической информации и регулирует все процессы жизнедеятельности клетки. Из других органелл в клетках бактерий присутствуют только рибосомы, на которых протекает синтез белка. Все остальные органеллы у прокариот отсутствуют.

Рис. 59. Различные формы бактерий

Форма бактерий весьма разнообразна и лежит в основе их классификации (рис. 59). Это шарообразные – кокки, палочкообразные – бациллы, изогнутые – вибрионы, закрученные – спириллы и спирохеты. Некоторые бактерии имеют жгутики, с помощью которых они движутся. Размножаются бактерии путем простого деления клетки на две. При благоприятных условиях клетка бактерии делится каждые 20 мин. Если условия неблагоприятны, дальнейшее размножение колонии бактерий приостанавливается или замедляется. Бактерии плохо переносят низкие и высокие температуры: при нагревании до 80 °C многие погибают, а некоторые при неблагоприятных условиях образуют споры – покоящиеся стадии, покрытые плотной оболочкой. В таком состоянии они сохраняют жизнеспособность довольно долго, иногда несколько лет. Споры некоторых бактерий выдерживают замораживание и повышение температуры до 129 °C. Спорообразование свойственно бациллам, например возбудителям сибирской язвы, туберкулеза.

Бактерии живут повсеместно – в почве, воде, воздухе, в организмах растений, животных и человека. Многие бактерии по способу питания являются гетеротрофными организмами, т. е. используют готовые органические вещества. Часть из них, являясь сапрофитами, разрушает остатки мертвых растений и животных, участвует в разложении навоза, способствует минерализации почвы. Бактериальные процессы спиртового, молочнокислого брожения используются человеком. Есть виды, которые могут жить в организме человека, не принося вреда. Так, например, в кишечнике человека обитает кишечная палочка. Отдельные виды бактерий, поселяясь на продуктах питания, вызывают их порчу. К сапрофитам относятся бактерии гниения и брожения.

Многие бактерии – паразиты внутри организма человека и животных, вызывающие различные заболевания. Это патогенные, болезнетворные бактерии. Особенно опасны бациллы туберкулеза, дифтерита, брюшного тифа, сибирской язвы, столбняка. В состоянии споры они много лет сохраняют свою жизнеспособность. Например, бациллы столбняка десятилетиями живут в жирной, унавоженной почве. Заражение человека происходит при попадании их в кровь через царапины или порезы во время сельскохозяйственных работ. Стрептококки и стафилококки вызывают у человека ангину, воспаление различных органов. Холерный вибрион является причиной эпидемий холеры.

Кроме гетеротрофов существуют и автотрофные бактерии, способные окислять неорганические вещества, а выделяющуюся энергию использовать для синтеза органических веществ. Так, например, почвенные азотобактерии обогащают ее азотом, повышая плодородие. На корнях бобовых растений – клевера, люпина, гороха – можно увидеть клубеньки, содержащие такие бактерии. К автотрофам относятся серобактерии и железобактерии.

К прокариотам относится еще одна группа микроорганизмов – цианобактерии. Цианобактерии – автотрофы, имеют фотосинтезирующую систему и соответствующие пигменты. Поэтому они зеленого или сине-зеленого цвета. Цианобактерии могут быть одиночными, колониальными, нитчатыми (многоклеточными).

Грибы-паразиты

С большой долей вероятности можно утверждать, что разнообразие грибов этой группы велико – не менее тридцати процентов являются паразитами человека и растений, способными вызывать опасные болезни. Такие грибы приспосабливаются к хозяину и вначале даже помогают ему, стимулируя клеточное развитие и не поражая мицелием, а затем происходит угнетение.

Паразитические грибы подразделяются на эндопаразитов, обитающих на теле животного или человека, и экзопаразитов, селящихся на поверхности сельскохозяйственных растений (например, мучнистая роса).

Далее следует разделение на ржавчинные, то есть межклеточные грибы, и синхитрии – внутриклеточные паразиты. Они паразитируют в основном на растениях, иногда на животных. Более трех четвертей всей группы являются сапрофитами, тип питания грибов – только растительными остатками, так как в кислой среде их обитание является наиболее благоприятным.