Занимательная биология - Акимушкин Игорь Иванович (книги онлайн полные версии .txt) 📗
Семнадцать лет назад биолог Гардер сделал любопытное открытие. И до него еще животноводы замечали странные повадки у некоторых животных: стремление поедать свой помет. Это считалось врожденным пороком. Но, оказывается, дело тут не в дурных привычках, а в физиологии. Когда Гардер отучил от скверной привычки подопытных мышей и морских свинок, они все умерли через две-три недели. Он установил, что в помете этих животных содержатся витаминизированные «пилюли» — цекотрофы. Их приготавливают бактерии в слепых кишках морских свинок, мышей, кроликов, зайцев, белок и многих других грызунов. Без цекотрофов, богатых, кроме витаминов, еще какими-то редкими веществами, животные не могут жить (кролики, правда, не умирают, но растут плохо). Цекотрофы образуются лишь в слепой кишке, а из нее попадают сразу в толстые кишки, и организм животного не успевает их усвоить. Лишь когда цекотрофы съедены, содержащиеся в них необходимые для жизни вещества поступают в кровь и ткани животного.
Пищеварение № 2 и № 3
При всех процессах, о которых только что шла речь, пища «варилась» вне клеток, внутри желудка и кишок. Поэтому и назвали такое пищеварение «полостным внеклеточным», или первым, пищеварением. Еще недавно думали, что первое есть и последнее пищеварение, кроме него другого нет.
Двести лет назад натуралисты Реомюр и Спалланцани положили кусочек мяса в пробирку и залили его желудочным соком. Мяса не стало: оно растворилось. Так, говорят, было открыто пищеварение. Повторяя их опыты, биологи еще в конце прошлого века заметили, что в пробирках, однако, пища переваривается в несколько десятков раз медленнее, чем в живом желудке и кишечнике. Хотя соки и ферменты были и там и тут одни и те же.
Думали сначала, что тут виной несовершенство техники пробирочного пищеварения. Но в наши дни техника шагнула так далеко вперед, что экспериментаторы могут «варить» пищу в лабораториях в таких же почти условиях, как это делает природа. Тут и необходимые ферменты, и перемешивание, и температура — словом, все, что нужно. Но, увы, результаты не те.
Тогда вспомнили про амебу, про лейкоциты и про то, что многие клетки сами умеют переваривать разные вещества и даже разных существ, которых в состоянии «проглотить». Это назвали фагоцитозом, а «охоту» клетки за нужными ей веществами — пиноцитозом.
Я о нем уже говорил: в клетке образуется углубление, оно замыкается в пузырек, или вакуоль. Вакуоль отрывается и уходит внутрь клетки вместе с захваченной в плен жидкостью и растворенными в ней веществами. И там за них принимаются клеточные органеллы лизосомы, растворяют их.
Фагоцитозную и пиноцитозную трапезы клеток назвали внутриклеточным, или вторым, пищеварением. Понятно, что, включившись в общее дело, клетки кишечника, пиноцитируя, значительно ускоряют пищеварение. А в пробирках нет живых клеток, поэтому оно там идет медленнее.
Однако и пиноцитоз всех темных мест пищеварения, всех непонятных его тайн не объясняет. И вот недавно, несколько лет назад, советский физиолог Александр Михайлович Уголев открыл третье пищеварение: пристеночное, или контактное.
Совершается оно на поверхности клеток, выстилающих внутренние стенки тонких кишок. Они сплошь поросли здесь мельчайшими ворсинками — их 200 миллионов на каждом квадратном сантиметре кишки! И в этих ворсиночных джунглях оседают всевозможные ферменты: получается своего рода пористый катализатор, вроде тех, с которым работают химики, и поэтому пищеварение в пристеночной зоне протекает в очень энергичном темпе. Бактериям же вход в зону ворсинок закрыт: они не могут туда пролезть, потому что значительно крупнее промежутков между ворсинками. Значит, третье пищеварение идет в условиях весьма стерильных. А первое не стерильно: бактерии деятельно ему помогают.
Четвертое пищеварение — коллективное
Термиты — самые удивительные создания в этом удивительном мире. Так утверждают некоторые исследователи. Живут термиты под или над землей, но в сооруженных из земли термитниках и галереях, не выносят света, а их нежные тела лишены красок, бледны, как призраки. Люди, не сведущие в зоологии, называют термитов белыми муравьями. Но это не муравьи, а совсем особенные насекомые, хотя и живут они, подобно муравьям, большими семьями, которые организованностью своей и совершенным разделением труда между членами общины напоминают хорошо устроенные государства. Правильнее их было бы назвать белыми тараканами, так как среди насекомых наиболее близкие родственники термитов — тараканы.
Термиты — бич тропических стран. В ненасытных желудках белых муравьев исчезают тонны строительного дерева. Термиты едят древесину, продукт столь же малопитательный, как бумага. (Едят, впрочем, и бумагу!) Как им удается все это переварить?
Ученые, которые занялись исследованием пищеварения термитов, делали поразительные открытия. Оказалось, что в животе у них в особых карманах и ответвлениях кишечника обосновался целый мирок микроорганизмов: тут и инфузории, и жгутиконосцы, и бактерии. Более 200 различных видов простейших животных и растений. Все вместе весят они иногда половину термита! Микроорганизмы и переваривают клетчатку. Превращают ее в сахара, которые усваивает затем организм насекомого. Некоторые ученые считают, что клетчатку разлагают только бактерии, а инфузории и жгутиконосцы — лишь незваные гости в кишечнике термита.
Если накормить термита пенициллином, обитатели его кишечника умрут, а потом погибнет и термит, но не от пенициллина, а от голода.
Переваривая с помощью микросожителей клетчатку, термит насыщается лишь углеводами. А белок (он ему необходим, как и всякому живому существу)? Какими путями получает его термит?
Разными. Во-первых, кишечник термита частично переваривает своих кормильцев — бактерий и инфузорий, рабочий персонал «бродильного чана».
Кроме того, среди многочисленных поселенцев кишечника термита обнаружены и чудо-бактерии, способные приготавливать пищу из воздуха: поглощая газообразный азот, они превращают его в белковые соединения. Третий источник пищевого протеина — кожа, шерсть, помет птиц и зверей, трупы насекомых и мертвые термиты, которых жадно поедают термиты живые.
Но этого мало. Ведь община термитов велика. Чтобы накормить всех, и в первую очередь личинок, молодых братьев и сестер и самку с самцом — родоначальников семьи, термиты разводят грибы.
Взрослые термиты, рабочие и солдаты, грибов не едят, однако продукты грибного меню, полупереваренные другими термитами, снабжают их организм белковой пищей. Ведь все обитатели термитника: и личинки, и рабочие, и солдаты, и самец с самкой — представляют, по сути дела, один… общий кишечник, разделенный лишь в пространстве на отдельные отрезки, заключенные в теле каждого термита. Любой, даже ничтожно малый, кусочек пищи не переваривается полностью в кишечнике одного какого-нибудь термита. Нет! В виде отрыжки, выпота на брюшке и других выделений пища передается, словно эстафета (небывалое дело!), от одного термита к другому и заканчивает все стадии переваривания не раньше, чем побывает в животе у многих термитов. Поэтому в термитнике одним обедом насыщаются попеременно все. Здесь даже не чародей может накормить «семью хлебами» тысячи алчущих ртов.
Продукты, поставляемые грибами, хотя едят их только личинки и царица с царем, достаются в конечном счете всем термитам.
Вот почему ни термиты, ни пчелы, ни муравьи, у которых тоже один «общий» кишечник, совершенно не переносят одиночества. Изолированные от собратьев в одиночном заключении они умирают через несколько часов, в лучшем случае через несколько дней, даже если их хорошо кормить и поить.
Две пчелы в одной банке живут уже дольше, чем каждая в одиночестве. Три еще дольше.
Но лишь когда их приблизительно сорок на каждых 200 кубических сантиметрах жилплощади, живут они почти так же долго, как в улье. Только тогда кусочки «общего» кишечника, «разбросанные» по телам разных пчел, соединенные воедино пищей, переданной изо рта в рот, могут нормально функционировать [61] .
