Увиденное невидимое

Разные секреты

Секреты клеток — это то, что они выделяют из себя: слюна, пот, желудочный сок… Секреты образуются в клетках и выделяются из них. В науке эти клетки называют секреторными, или железистыми. Они располагаются в разных местах тела: то по одиночке, то целыми скоплениями, а иногда составляют самостоятельный орган — железу.

Секреты всегда приносят пользу организму. Они делают свое полезное дело не только внутри организма, но и вне его. Секрет клеток желудка или слюнных желез помогает перевариванию пищи внутри организма. А вот у паука секрет его паутинной железы — паутина — служит животному вне его тела.

Каких только желез не бывает! Потовые и сальные, слюнные и слезные. По их названиям можно судить об их секретах. Так же сразу понятно, что в клетках молочной железы образуется молоко, которым вскармливают детенышей.

А вот поди догадайся, что за секрет в чернильной железе! В этой железе вырабатывается чернильная жидкость. Она погуще чернил и скорее похожа на пасту для шариковых ручек.

Обладателями чернильной железы являются морские "десятирукие" моллюски-каракатицы. Секрет этой железы хранится у них в специальном складе, соединенном с кишкой.

Пока животному опасность не угрожает — секрет не выделяется. Но как только возникает опасность, каракатица резким сокращением мышц сдавливает чернильную железу, и из склада выбрасывается через кишку струя чернил, которая расплывается по воде темным облаком. Такая черная завеса легко скрывает каракатицу от врага. Не беда, если на складе накопилось мало секрета: он такой густой, что достаточно и нескольких капель, чтобы вода стала мутной.

А некоторые моллюски поступают ещё хитрее. Они выпускают секрет, который в воде не растворяется, а повисает в виде темной сосульки, очень похожей на самого моллюска. Этим моллюск сбивает с толку своего преследователя и сам благополучно уплывает.

Из секрета чернильной железы пользу извлекают не только моллюски, но и люди. Краску сепию, которой рисуют художники, готовят из высушенного секрета чернильной железы.

Невозможно представить, сколько времени сохраняются красящие вещества этого секрета! Если послюнявить пальцы и потрогать остатки ископаемых каракатиц, живших несколько десятков миллионов лет назад, то пальцы окрасятся.

"Как с гуся вода". Так говорят о человеке, которому всё нипочём. Но отчего его сравнивают с гусем? Потому что гуси выходят сухими из воды. Оказывается, у гуся клетки надхвостовой железы вырабатывают секрет в виде жирной смазки. Птица клювом выдавливает его и смазывает им перья. Не только гуси, но и утки, и все птицы, плавающие в воде, имеют такие железы. Иначе бы они быстро промокли и не смогли плавать.

А вот у птиц, чья жизнь проходит на земле — у голубей, кур, — надхвостовая железа развита значительно слабее. Никому и в голову не придет сказать "как с курицы вода". Наоборот, с мокрой курицей обычно сравнивают испуганных, растерянных людей.

У живущих в степях дроф надхвостовая железа совсем отсутствует. Плохо приходится этим птицам весной и осенью, когда после оттепелей и дождей наступают морозы. Перья дроф тогда промерзают, и птицы не могут летать.

Строение секреторных клеток связано с их работой. С одной стороны, им нужен постоянный приток "строительных материалов", необходимых для образования секрета. С другой — надо, чтобы секрет без труда выходил из клетки и попадал куда следует. Иначе и толку от него никакого не будет.

В самом деле, зачем секреторным клеткам желудка выделять свой секрет, если он не попадет в желудок, где его ожидает необработанная пища? И действительно, нижняя и верхняя половинки секреторной клетки неодинаковы. В нижней половинке оболочка извилистая. Это увеличивает её поверхность и позволяет большему количеству веществ войти в клетку. Здесь находятся и те части клетки, которые вырабатывают секрет: тут располагается эндоплазматическая сеть с рибосомами. А в верхней половинке клетки из секрета выжимается лишняя вода и происходит его "упаковка".

Разными путями выходит секрет из клетки. В одних секреторных клетках мелкие комочки секрета проходят через отверстия клеточной оболочки. В других — вся верхняя половинка клетки отрывается вместе с находящимся в ней секретом.

Есть клетки, которые целиком заполняются своим секретом — все их содержимое превращается в секрет. Такие клетки, можно сказать, жертвуют собой на пользу всему организму.

Передышку в работе секреторные клетки используют, чтобы восстановить свои истраченные части и накопить силы для производства новой порции секрета, необходимого организму.

Живая палитра

Про человека, который ради своей выгоды меняет мнение, презрительно говорят: хамелеон! И все из-за того, что эта безобидная ящерица меняет свою окраску, приспосабливая ее к цвету того места, где она находится.

В траве хамелеон зеленый, на песке он становится желтым, а на стволе дерева коричневым. Такая маскировка очень полезна хамелеону: врагу трудно его обнаружить, а сам он может оставаться незамеченным для облюбованной им добычи.

Хамелеон вовсе не единственное животное, обладающее таким удобным свойством. Маскироваться, меняя свою окраску, умеют и рыбы, и раки, и насекомые. Но способность изменять свой цвет люди заметили раньше всего именно у этой небольшой ящерицы. Заметили-то давно, еще в древности, но прошло много веков, пока поняли, как это происходит. Разгадать, почему хамелеон меняет свой цвет, помог микроскоп, когда научились рассматривать в нем клетки, из которых состоят все организмы.

Мы уже знаем, что клетки бывают самые разные. Есть и такие, которые заведуют окраской. Цвет перьев, кожи и отдельных частей тела зависит от этих клеток. В них находятся зерна красящих веществ, или, на научном языке, зерна пигментов. Поэтому и клетки эти называются "пигментными".

Они имеют еще и второе название — хроматофоры, что в переводе с греческого языка означает "краску несущие".

У разных животных хроматофоры неодинаковы. Они различаются своей формой, размерами, цветом и свойствами пигментов. Но все хроматофоры сильно разветвлены, имеют множество отростков. Каким образом эти клетки управляют цветом?

В одних хроматофорах много пигмента, в других — мало. Ясно, когда его больше, то окраска более яркая. Но дело не только в количестве пигмента. Важно еще, как он расположен в клетке.

Пигмент может быть разбросан по всему хроматофору, находиться во всех его разветвлениях, а может быть собран в одну кучку в середине клетки.

Пигментные зерна не прикреплены к постоянному месту, они могут перемещаться по хроматофору.

Мало того, и сами хроматофоры могут то опускаться в глубь кожи — и тогда кожа бледнеет, то приближаться к ее поверхности — и кожа становится более яркой.

Но ведь у хамелеона меняется не только яркость окраски кожи, но цвет её. Это происходит из-за того, что в хроматофорах хамелеона имеются разного цвета пигментные зерна. Сидит хамелеон в зеленой траве — хроматофоры с зеленым пигментом поднимаются на поверхность кожи, а с пигментами других цветов лежат в глубине. Влез хамелеон на ствол — и клетки с зеленым пигментом начинают спускаться в глубину кожи, а к поверхности устремляются хроматофоры с коричневым красящим веществом.

Изменять окраску могут, как мы уже говорили, не только хамелеоны. Просто хамелеон больше всех других этим прославился.

А вот о насекомом, которого зовут палочник, мало кто знает, что он меняет цвет при изменении температуры. При температуре воздуха плюс 15o — палочник черного цвета, с повышением температуры он светлеет и при 25o становится зеленым.

Какая польза палочнику становиться более светлым, когда теплеет? Да такая же, как нам от светлой одежды в жару: в ней не так жарко — она меньше поглощает солнечной энергии, чем темная.

Изменения окраски бывают очень сложными. Некоторые раки приспосабливаются не только к разным цветам, но даже к их оттенкам. Есть крабы, которые могут приобретать четыре разных цвета: на черном фоне они черные, на белом — белые, на красном — красные, на желтом — желтые.

Окраску под цвет фона выгодно принимать малоподвижным животным: они не могут быстро убежать от опасности или быстро погнаться за добычей.

Рыба камбала, которая лежит на дне моря, может менять свою окраску на красном, зеленом, желтом и синем фоне. Более того, камбала подражает не только цвету, но даже сложному рисунку.

На песчаном дне она одноцветная, на галечном становится "рябой" и неотличимой от гальки.

Камбалу можно заставить приобрести совсем необычный для нее рисунок. Для этого рыбу надо поместить… на шахматную доску. Тогда на ее коже возникают такие же чередующиеся светлые и темные участки, как и квадраты на доске.

Камбала явно перещеголяла хамелеона!

Особое влияние на хроматофоры у разных животных оказывает свет. Ученые установили, что обычно свет сначала действует на глаза животного.

Если хамелеону или камбале залепить глаза воском, то они перестают изменять свой цвет при изменении цвета фона, на котором они находятся.

Способность изменять цвет теряется у животного и при повреждении у него зрительного нерва. Значит, свет через глаза действует на нервную систему и только через нее уже на хроматофоры. От мозга к хроматофорам идут нервы. По ним поступают сигналы: "Изменить форму и расположение хроматофор".

После такой команды на коже камбалы появляется рисунок, который она увидела.

Выходит, мы зря обижаем хамелеона, используя его имя для обозначения безнравственных людей, приспособленчески меняющих свои убеждения.

Светит, но не греет

Когда приходится идти в темноте, то фонарик всегда кстати. С ним и тропинку найдешь, и встречного разглядишь.

Фонарики имеются и у животных. Название жуков — "светляки" — говорит само за себя. Искорки, вспыхивающие летними вечерами в темноте и мелькающие в воздухе, — это свет от фонариков светляков. Чтобы увидеть эти фонарики, не обязательно поймать испускающего свет жука. Они видны и у несветящегося светляка. Их можно рассмотреть даже у мертвого, высушенного жука, который наколот на булавку в коллекции. На нижней стороне брюшка выделяется прозрачное место. Вот здесь-то под тонкой пленкой и находится фонарик светляка. Конечно, светится он только у живых насекомых.

Как всякий орган, фонарик состоит из отдельных клеток. Клетки эти особенные, не похожие ни на какие другие. Дело в том, что в клетках светящегося органа имеются два вещества — люциферин и люцифераза. Названия их происходят от слова "люцифер", что по-латыни значит "носитель света". Когда эти вещества соединяются, возникает свечение. Для этого в клетках должен быть кислород. Вот почему к светящимся органам подходит так много дыхательных трубочек с находящимся в них воздухом. Они густо оплетают клетки светящегося органа и отдают им кислород.

На солнечном свету свечение фонарика светляка совсем не видно. Но если светляка днем поместить в темное помещение, то он светит. Как же узнать, светит ли фонарик непрерывно и просто на ярком свету его свечение незаметно или же он засветился, когда попал в темноту? Попробовали в темном помещении освещать только голову жука. Тогда фонарик, светившийся в темноте, пока и вокруг головы было темно, угасал.

Когда, наоборот, освещали туловище жука, а голова его оставалась в темноте, фонарик включался. Значит, включение и выключение фонарика у светляка связано со зрением. Через глаза свет влияет на нервную систему светляка, а через нее на клетки светящегося органа. Сигнал от нервной системы к включению приходит только в темноте.

Среди сухопутных животных мало светящихся, в основном это жуки. А вот среди обитателей морей и океанов свечение очень распространено. Светящиеся животные чаще живут на большой глубине, куда не доходит солнечный свет. Там светятся черви, моллюски, но особенно много светящихся рыб. У некоторых рыб светящиеся органы расположены по всему телу — как будто целая гирлянда электрических лампочек украшает их.

У многих животных светящиеся органы состоят не только из светящихся клеток, но и из таких, которые поглощают и отражают свет или же преломляют его. Такие сложно устроенные органы свечения скорее похожи не на фонарики, а на прожекторы.

Но светиться можно и не имея своих собственных светящихся органов — за чужой счет. Это бывает у многих животных, на теле которых живут светящиеся микроорганизмы. С ними животное светится непрерывно: оно ведь не может заставить микроорганизмы светиться по своему желанию. Бывают и исключения.

Рыба фонареглаз свои светящиеся органы с бактериями может прикрывать специальной кожной шторкой — вроде века. Надо включить свет — шторка открывается. А у рыбы-удильщика один-единственный ее фонарик находится не на теле, а на конце своеобразной удочки. Этот фонарик со светящимися бактериями фонареглаз может зажигать и гасить по своему усмотрению — расширяя или сжимая подходящие к нему кровеносные сосуды. Свет фонарика этой рыбы привлекает других рыб и рачков; как только они приближаются к светящейся приманке, рыба-удильщик заглатывает добычу.

Свечение глубоководные животные используют, вероятно, по-разному. Можно думать, что при помощи своих фонариков они различают в темноте, что происходит вокруг. Фонарики используются, наверно, и для привлечения добычи, как это делает рыба-удильщик. Свечение может служить и сигналом предостережения: "Внимание! Опасность близка!"

Мы пишем "вероятно… можно думать… наверно…", потому что пока это еще только предположения ученых о пользе свечения глубоководных животных. В будущих подводных лабораториях проведут специальные наблюдения, поставят опыты на светящихся животных. Но это в будущем. А пока с достоверностью известно только о значении фонариков светляков. Это и понятно. Ведь исследования намного проще проводить на сухопутных животных.

Оказалось, что свет необходим светлякам, чтобы находить друг друга. Вспышки света у жуков разных видов различаются по частоте, длительности, цвету. Жуки знают и помнят свои вспышки. В брачный период самка отвечает только на сигнал самца своего вида.

Светляки испускают холодный свет: при свечении клеток их светящихся органов почти вся энергия превращается в световую. Значит, фонарик светляка гораздо экономичнее, чем электрическая лампочка, большая часть энергии которой идет совсем не по назначению — превращается в тепловую.

Проводя одним светляком по строчкам книги, можно читать в темноте!

Ловко устроились

Каких только приспособлений нет у животных для защиты и нападения на добычу! Острые когти и мощные зубы, сильные лапы и отвратительные запахи, устрашающие позы и маскировочные окраски…

Но обязанности защиты и нападения могут выполнять не только органы, состоящие из тысяч клеток, а и отдельные клетки.

Трудно себе представить, как микроскопические клетки успешно действуют в одиночку. Такие клетки имеются в теле гидры. Впрочем, "тело" — громко сказано: гидра длиной всего около одного сантиметра. Живя в озерах и прудах, она не плавает, а ведет сидячий образ жизни. То есть просто-напросто прикрепляется к водяным растениям. Трудно ей приходится: как защитить себя и как поймать добычу? Ведь гидра не может ни уплыть от преследователя, ни погнаться за добычей.

Вот тут-то и приходят на помощь особые клетки, не похожие ни на какие другие. Внутри этих клеток содержатся стрекательные капсулы с ядовитым секретом и со свернутой в спираль нитью. А на поверхности клеток имеется вырост — волосок. Прикосновение к нему вызывает "взрыв": нить выворачивается из стрекательной капсулы и распрямляется, как стрела. Это "стрекательные" клетки. Их уколы настолько ядовиты, что вызывают у мелких животных паралич.

Особенно много стрекательных клеток на щупальцах гидры, где они образуют целые стрекательные батареи. Это и понятно — ведь именно щупальцами захватывает гидра свою добычу.

Некоторые медузы тоже обладают стрекательными клетками и могут причинять ими неприятности купающимся. Но особенно бояться медуз не следует.

В морях нашей страны живут медузы, которые вызывают ожоги, похожие на ожог крапивы. Вот почему у стрекательных клеток есть еще и другое название — "крапивные".

Такие-же стрекательные клетки, как у гидр и медуз, есть и у живущих в воде ресничных червей.

Гидра и медуза довольно близкие родственники, а вот черви им совсем не родня. И странно, что такие необычайные клетки имеются у столь различных животных. Еще более удивительно, что у червей не бывает молодых стрекательных клеток. У гидры и медузы всегда можно найти стрекательные клетки на разных стадиях развития. Но у червей при самых тщательных поисках находили только полностью готовые стрекательные клетки. Как же они образуются?

Тайна происхождения этих клеток у червей была раскрыта. Выяснилось, что черви присваивают себе чужие клетки! Кого и как обкрадывают черви? Ученые расследовали эту детективную историю. Законными владельцами стрекательных клеток оказались гидры, которых едят черви. Мы знаем, что любая пища переваривается; кроме отбросов, от нее ничего не остается. Значит, и гидра, попадая в кишечник червя, должна в нем перевариться. Так и есть: вся гидра переваривается, за исключением стрекательных клеток. Они-то остаются целы и невредимы. Мало того, они проделывают фантастический путь по телу червя.

Сначала стрекательные клетки гидры попадают в клетки кишечника червя. Они благополучно проходят через них и входят в другие клетки, которые не только сами путешествуют по телу червя, но и переносят в себе стрекательные клетки гидры.

Клетки-переносчики доставляют стрекательные клетки на поверхность тела червя, где они устанавливаются, как у гидры, волоском наружу. И здесь стрекательные клетки приступают к выполнению своих обязанностей. Роль защитников и нападающих они выполняют одинаково и у гидры, и у червя. Им безразлично, где действовать.

Что же будет, если черви перестанут питаться гидрами? Чтобы ответить на этот вопрос, ученые поставили опыты. Они содержали несколько поколений червей на "безгидровой" диете. Не получая с пищей гидр, черви и не имели стрекательных клеток.

Интересно, что когда червям давали вдоволь гидр, то они сначала ели охотно.

Но когда в теле червя накапливалось достаточно стрекательных клеток, черви отказывались питаться гидрами: сыты, мол, по горло!

Выходит, что за чужой счет можно не только светиться (о чем говорилось в предыдущем рассказе), но и становиться обладателями клеток, выполняющих роль защиты и нападения! Однако не следует думать, что лишь ресничные черви присваивают себе чужие клетки. Оказывается, что и некоторые моллюски способны это проделывать. Поэтому стрекательные клетки таких животных называют "клептокнидиями": по-гречески "клепто" — "ворую", "книде" — "крапива". Ловко устроились!