Систематичний огляд живого світу

РОЗДІЛ 3

Живі істоти вперше з'явилися на Землі приблизно три з половиною мільярда років тому Їхні нащадки досягли такої великої різноманітності, що на цей час число видів, які населяють Землю, сягає біля 1.5 мільйона видів тварин та 0.5 мільйона видів рослин.. Серед них є організми, що складаються з однієї клітини – одноклітинні форми, такі як бактерії і дріжджі, які мають мікроскопічні розміри. Великі організми, які ми звикли бачити навколо себе – багатоклітинні, що складаються з багатьох клітин, наприклад, тіло людини побудовано з багатьох мільярдів клітин.

Весь світ живих організмів поділяється на дві великі групи: доядерні, або прокаріоти (від грецьк. "про" – раніше і "каріон" – ядро). Сюди належать організми, що мають ядерну речовину, але не мають ядерної оболонки, і ядерні, або еукаріоти (від грецьк. "еу" – справжній). Ці організми мають оформлене ядро з ядерною оболонкою.

Базуючись на основних ознаках вияву життя, особливостях будови і життєдіяльності організмів, увесь сучасний світ живого на планеті систематики поділяють на 5 царств: Віруси, Дроб'янки, Рослини, Гриби і Тварини.

Вивченням різноманітності організмів, виявленням їх схожості та різниці, класифікацією по групах (таксонах) різного рангу займається наука – систематика (від грецького слова “sistematicos” – впорядкований, який відноситься до системи). Систематика служить базою для багатьох біологічних наук. Особливе її значення полягає у можливості орієнтуватися у безлічі існуючих та вимерлих видів організмів. Систематика важлива насамперед тому, що вона упорядковує все різноманіття живого та дає можливість легко знаходити місце для нового виду або різновидності. Ця наука дає картину філогенетичного розвитку живого світу, відображаючи родинні зв’язки між окремими групами організмів та допомагаючи вирішити одну з найважливіших проблем біології – походження нових видів та других систематичних категорій.

Основи систематики як науки були закладені видатним шведським вченим – природознавцем Карлом Лінеєм (1707 – 1778). Для позначення видів рослин та тварин він запропонував бінарну (подвійну) номенклатуру. Відповідно з нею кожний вид має назву, яка складається із двох слів. Перше слово означає назву роду, його пишуть з великої букви, друге – назву виду, його пишуть з маленької букви. Наприклад: – заєць–боягузливий Zepius timidus. Усього рід заєць включає 23 види. Інший приклад: картопля – Solanum tuberosum, баклажан – Solanum melonqena та ін.

Наукові назви всіх живих організмів, у тому числі й рослин, слід подавати латинською мовою. У різних країнах цю рослину або тварину можуть називати по - різному, але наукова назва латинською мовою однакова у будь–який країні, томузрозуміла всім ученим.

Тому в наукових працях із ботаніки та зоології, визначниках і довідниках разом з українськими назвами рослин подаються назви латинською мовою.

Друге дуже важливе положення системи Лінея – у встановленні їм ієрархічної співвпорядкованості таксонів нижчого порядку. Так близькі за ознаками роди утворюють родину. Декілька родин об’єднуються у ряд, ряди – у класи.

Основними таксонами є відділ, клас, порядок (ряд), родина, рід і вид.

Найвища категорія систематики – тип. Він включає декілька споріднених класів. Часто виникає необхідність у виділенні проміжних категорій: підтип, підклас, надклас та ін. Наприклад, місце розташування собаки свійського таке:

царство – тварини; тип – хордові; підтип – черепні; клас – ссавці;

ряд – хижі; родина – собачі; рід – собака, вид – свійський.

Вид – це реально існуюча у природі категорія, вона основна найменша одиниця класифікації в системі живих організмів. Усі останні, вище розташовані в ієрархії категорії, придумані систематиками. Назва систематичних груп, більш значних, ніж рід, у ботаніці та зоології можуть відрізнятися. Отже, класифікація, яка відображає реальні співвідношення між групами, повинна враховувати їх родичеві зв’язки та погодження, тобто бути генеалогічною. Така класифікація називається природною.

З розвитком науки у систему живого світу вносять уточнення та доповнення. Так до недавнього часу органічний світ поділяли на 2 царства – царство Рослин та царство Тварин. У теперішній час до цих двох додали ще царство Дроб’янок, куди відносять прокаріот – бактерій та синьо-зелених водоростей, які не мають оформлене ядро, та царство Грибів. Виділення Грибів у окреме царство засновано на таких ознаках: гетеротрофний тип живлення, вміст у клітинній оболонці хітину (а не целюлози), відсутність хлоропластів, утворення у якості запасного енергетичного матеріалу глікогену (а не крохмалю) та присутність в обміні речовин сечовини.

3.1 ЦАРСТВО ВІРУСІВ (ВІРА)

Віруси вивчає наука вірусологія. Відкриття цих організмів належить російському вченому Д.І. Івановському. Він тривалий час працював в Україні, зокрема в Нікітському ботанічному саду (Крим). Досліджуючи мозаїчне захворювання тютюну. За допомогою мікробіологічних фільтрів вчений намагався виділити його збудника, який, як припускав учений, мав належати до бактерій. Але навіть фільтри з найдрібнішим діаметром пор не могли його затримати, і профільтрований сік хворої рослини спричинював зараження здорових. Таким чином, у 1892 році Д.І.Івановський довів існування нової, невідомої досі науці, групи збудників захворювань, які згодом назвали віруси (від лат. вірус – отрута). Трохи пізніше були відкриті віруси, які вражають клітини тварин, а згодом - і бактерій (так звані бактеріофаги). Але оскільки більшість вірусів неможливо помітити у світловий мікроскоп, справжнє вивчення будови і життєдіяльності вірусів стало можливим лише у 30-ті роки нашого сторіччя завдяки електронному мікроскопу.

Місце вірусів у системі органічного світу. За сучасними уявленнями віруси як внутрішньоклітинні паразити складають окреме царство живої природи - царство Віра. Від представників інших царств (бактерій, рослин, грибів і тварин) віруси відрізняються тим, що не мають клітинної будови. Тривалий час точилася дискусія, чи можна взагалі вважати віруси живими об'єктами, оскільки поза клітиною-хазяїном вони не проявляють ніяких властивостей живого: у них відсутні обмін речовин, ріст, розмноження, подразливість тощо. Лише взаємодіючи із синтезуючими апаратами клітин-хазяїв, віруси здатні проявляти свою життєдіяльність.

У вірусів є лише один вид нуклеїнової кислоти (РНК або ДНК, унаслідок чого розрізняють РНК- та ДНК-вмісні віруси ). У них відсутні власні білоксинтезуючі системи: нуклеїнова кислота вірусів здатна викликати синтез вірусних частинок клітиною-хазяїном. Отже, віруси можна визначити як своєрідні неклітинні форми життя, які здатні проникати в живі клітини і лише там здійснювати свої процеси життєдіяльності. Подібно до інших організмів віруси мають власний спадковий матеріал, який кодує синтез вірусних частинок з біохімічного матеріалу клітини-хазяїна, використовуючи її біосинтетичний апарат та енергію.

Особливості будови та процесів життєдіяльності вірусів. Вірусні частинки мають розміри від 15 до сотень нанометрів (найбільший серед вірусів тварин і людини збудник природної віспи – до 450нм), іноді - до 2000 нм (деякі віруси рослин).

Життєвий цикл вірусу складається з двох фаз: позаклітинної, на якій він не проявляє жодних ознак життєдіяльності (фаза вірусних частинок) та внутрішньоклітинної (утворення комплексу вірус – клітина під час розмноження вірусів).

Вірусні частинки утворюються в клітині-хазяїні та потрапляють у зовнішнє середовище після її загибелі. Вони складаються з молекули нуклеїнової кислоти (ДНК чи РНК) та оболонки, яка її оточує.

Залежно від структури та хімічного складу оболонки віруси поділяються на прості та складні. Оболонка простих вірусів складається лише з білкових субодиниць, які утворюють упорядковані спіральні або багатогранні структури (наприклад, вірус тютюнової мозаїки). Вони можуть мати паличкоподібну, нитчасту або кулясту форми. Геометрична конфігурація оболонки вірусної частинки є важливою ознакою під час визначення вірусів.

Складні віруси, на відміну від простих, можуть бути додатково вкритими ліпопротеїдною поверхневою мембраною, яка становить собою частину плазматичної мембрани клітини-хазяїна, та крім того включає також глікопротеїди (наприклад, віруси віспи, гепатиту В). Основною функцією цих глікопротеїдів є розпізнавання специфічних рецепторів на поверхні оболонки клітини-хазяїна та прикріплення вірусної частинки до неї. До того ж, ця додаткова оболонка може зливатись з плазматичною мембраною клітини-хазяїна, забезпечуючи проникнення вмісту вірусної частинки всередину клітини. До складу додаткових оболонок можуть входити і ферменти, що забезпечують синтез вірусних ДНК або РНК у клітині-хазяїна та деякі інші реакції.

За будовою вірусні нуклеїнові кислоти помітно відрізняються від таких у клітинних організмів. Вірусні ДНК чи РНК можуть мати вигляд одноланцюгових або дволанцюгових спіралей, що утворюють лінійні чи кільцеві форми; спіралі можуть скручуватися у вторинні витки тощо.

Поза організмом хазяїна вірусні частинки деякий час не втрачають здатності до зараження. Наприклад, вірус поліомієліту може зберігати інфекційну активність протягом кількох діб, а віспи - місяців; вірус гепатиту В витримує навіть короткочасне кип'ятіння.

Проникнення вірусу в клітину-хазяїна починається із взаємодії вірусної частинки з поверхнею клітини, на якій є особливі рецепторні ділянки. Оболонка вірусу має відповідні прикріпні білки, що «впізнають» ці ділянки. Саме цим забезпечується висока специфічність вірусів стосовно клітин-хазяїв: часто віруси вражають лише певний тип клітин певного виду організмів. Якщо вірус прикріплюється не до рецепторних ділянок, а до інших місць поверхні клітини, то її зараження може і не відбутись. Отже, наявність рецепторних ділянок поверхні клітини визначає її чутливість до того або іншого виду вірусів. Прикріпні білки вірусних частинок у простих вірусів містяться у білковій оболонці, а у складних - розташовані на поверхні додаткової мембрани у вигляді шипів, голок тощо.

Усередину клітини-хазяїна вірус може проникнути різними шляхами. В одних випадках вірусні оболонки зливаються з клітинною мембраною (як у вірусу грипу), в інших – вірусна частинка потрапляє в клітину шляхом піноцитозу, після чого ферменти клітини-хазяїна розщеплюють її оболонку, звільняючи нуклеїнову кислоту (вірус поліомієліту тварин). У рослинні клітини віруси можуть проникати через пошкоджені ділянки клітинної стінки.

Розмноження вірусів. Після проникнення вірусу в клітину-хазяїна його нуклеїнова кислота передає спадкову інформацію про вірусні білки в білоксинтезуючий апарат клітини.

У подальшому віруси за допомогою продуктів власної життєдіяльності пригнічують синтез білків клітини-хазяїна, тобто трансляцію інформації з ДНК на іРНК клітини, і стимулюють синтез власних білків, використовуючи білоксинтезуючий апарат клітини-хазяїна та її енергетичні ресурси. Водночас молекули нуклеїнової кислоти вірусу подвоюються.

Завершується процес розмноження вірусів у клітині-хазяїні складанням вірусних частинок, тобто вірусна нуклеїнова кислота «одя­гається» в оболонку із синтезованого клітиною вірусного білка.

Звільняються вірусні частинки з клітини-хазяїна по-різному. Часто (наприклад, під впливом бактеріофагів) клітина-хазяїн руйнується, звільняючи вірусні частинки, які здатні проникати в інші клітини. У багатьох складних вірусів їхні частинки можуть виходити з клітини, «відбруньковуючись» від неї назовні. В останньому випадку клітина-хазяїн може тривалий час зберігати свою життєздатність, продукуючи нові покоління вірусів, доки не будуть вичерпані її енергетичні та біохімічні ресурси.

Роль вірусів у житті людини та природі. Проникнення вірусу в клітину спричинює в ній інфекційні процеси. Інфекцією називають комплекс процесів, які відбуваються під час взаємодії інфекційного агента (бактерії, гриби, віруси) з організмом хазяїна. Розрізняють гострі та хронічні вірусні інфекції. Внаслідок гострої інфекціїпісля утворення нового покоління вірусів клітина, як правило, гине. За хронічної інфекції новіпокоління вірусних частинок утворюються в клітині протягом тривалого часу.

Шляхи проникнення вірусів в організм хазяїна різні. Віруси передаються від хворого організму до здорового повітряно-краплинним шляхом, тобто через органи дихання (віруси грипу, віспи, кору тощо). В інших випадках віруси проникають в організм хазяїна з їжею (наприклад, вірус ентериту собак або збудник ящура, який може передаватись із сирим молоком ураженої корови), через пошкоджену чи непошкоджену шкіру (віруси сказу, віспи, герпесу, папіломи тощо), під час переливання крові, хірургічних або стоматологічних операцій (збудники СНІДу, гепатиту В тощо), статевим шляхом, (віруси герпесу, папіломи ВІЛу тощо).

Проникнення вірусу в організм хазяїна можливе і за участю пе­реносників, якими можуть бути різноманітні членистоногі (комахи та кліщі). Віруси, які передаються людині та хребетним тваринам за участю членистоногих, називаються арбовірусами. За участю комах (попелиць, цикад), круглих черв’яків (нематод) можуть передаватись і різноманітні віруси рослин.

Організм людини, тварин і рослин має захисні механізми, здатні протистояти вірусним інфекціям. Так, у відповідь на проникнення вірусів, які розпізнаються як антигени, в організмі людини і тварин виробляються антитіла білкової природи ( імуноглобуліни). Вони здатні зв'язувати антигени у комплекс антиген-антитіло, який знешкоджується імунною системою. У результаті такої взаємодії змінюється структура вірусної оболонки або антитіла блокують її прикріпні білки, унаслідок чого вони не можуть зв'язуватись з рецепторними ділянками плазматичної мембрани клітин.

Крім гуморального імунітету, який здійснюється завдяки виробленню антитіл, є й клітинний, що ґрунтується на здатності певних видів лейкоцитів розпізнавати інфіковані вірусами клітини й знищувати їх.

Віруси спричинюють різноманітні, часто масові (епідемічні) та дуже небезпечні захворювання людини, тварин і рослин, чим завдають їм значної шкоди. У людини, наприклад, віруси вражають органи дихання (грип, аденоінфекції тощо), травну (гастроентерити, гепатити) чи нервову (поліомієліт, енцефаліти) системи, шкіру та слизові оболонки (кір, герпес, папіломи, вітряна віспа), пригнічують імунні реакції організму (СНІД), призводять до ракових захворювань. У свійських тварин віруси спричинюють ящур, чумку собак, чуму та грип курей та багато інших захворювань. Віруси спричинюють і різноманітні захворювання культурних рослин: мозаїчність, плямистість, некрози, пухлини тощо.

Для того, щоб уникнути вірусних захворювань, необхідно дотримуватись певних правил. Хворих людей та свійських тварин слід ізолювати від здорових до їхнього одужання (карантин); їх потрібно лікувати за допомогою антивірусних препаратів; варто знищувати кровососних та паразитичних членистоногих – переносників вірусних захворювань.

Особливе значення в боротьбі з вірусними захворюваннями має профілактичне щеплення,у результаті якого в організмі виробляється імунітет до певного виду захворювань.

Роль вірусів у природі полягає у регуляції чисельності своїх хазяїв. Людина використовує віруси у біологічному методі боротьби зі шкідливими видами (личинками кровососних комарів, шовкопряда недопарки тощо). Наприклад, проблему масового розмноження кролів в Австралії, що загрожувало виснаженню пасовищ, вдалося розв'язати за допомогою вірусу, який ефективно знизив чисельність цих тварин. Застосовуючи вірус проти шкідливого виду, треба попередньо переконатися, чи не вражатиме він й інші організми.

Віруси використовують і в генетичній інженерії: за їхньою до­помогою певний ген, виділений з іншого організму або синтезований штучно, можна переносити в клітини бактерій. Так забезпечується синтез речовин, необхідних людині (наприклад, гормону інсуліну для лікування цукрового діабету, захисних білків-інтерферонів).

Учені вважають, що віруси відіграють певну роль і в еволюції прокаріот, оскільки можуть передавати спадкову інформацію від одних особин цих організмів до інших, як у межах одного виду, так і між різними, вбудовуючись у спадковий матеріал клітини-хазяїна.

Дата добавления: 2015-06-30