Техника - молодёжи 2006-05, страница 10

8 2006 №05 ТМ

СМЕЛЫЕ ГИПОТЕЗЫ

живые вибродвигатели

Юрий СИМАКОВ, доктор биологических наук, профессор

В воздухе живые существа для своего передвижения используют в основном крылья. Другое дело водная среда. Хотя огромные скаты-манты и ряд других рыб движутся, используя плавники как крылья, киты и большинство рыб предпочитают перемещаться за счет колебательных движений тела. Не забыли подводные жители и реактивного движения. Так передвигаются под водой медузы, кальмары и осьминоги, а также личинки всем известных стрекоз. Многим рачкам и водным насекомым хорошую службу оказывают ноги-весла. А кое-кто не прочь погрести и усиками, расположенными на голове.

Микроскопические жители подводного царства любят использовать для движения жгутики и реснички. Жгутик чаще всего впереди, работает как пропеллер с такой скоростью, что даже в микроскоп его не видно. А тело инфузорий покрыто ресничками, которые при движении сокращаются волнообразно, как рожь в поле под силой ветра. Бегут волны сокращений ресничек по поверхности одноклеточного, и все это дает возможность ин-фузориям-туфелькам носиться в поле зрения микроскопа с такой скоростью, что их даже трудно рассмотреть, если они не остановятся на миг.

Есть у подводных микроскопических жителей и необычные для сухопутных животных движители, например коло-вращательный аппарат. На голове у коловраток, так называются эти животные, реснички расположены так, что бьют по воде и создают что-то наподобие маленького смерча. В образовавшейся в воде воронке осаждаются мелкие организмы, которыми питаются коловратки, да и двигаться можно за счет этого вихря.

Однако есть у микроскопических и мелких водных организмов такой двигатель, который не использует ни весел, ни ресничек, ни плавников. Смотришь в микроскоп, никаких движущихся выступов у таких существ нет, а клетки и даже многоклеточные организмы перемещаются.

Вот первый из таких одноклеточных организмов — диатомовая водоросль навикула, что в переводе с греческого означает лодочка. Навикула действительно похожа на лодочку, но оба конца ее заостренные, и движется она то в одну, то в другую сторону не переворачиваясь, просто меняет движение на противоположное.

Нам удалось установить, что навикула и некоторые диатомовые водоросли способны перемещаться в пространстве, скорее всего, за счет колебаний, создаваемых панцирем. В последнем случае следует предположить наличие колебательных процессов, различных по частоте и амплитуде на концах клетки из-за пьезоэ

лектрического эффекта, что вполне возможно, так как панцирь навикулы построен из чистого кварца, а в зоне узелков может создаваться переменный электрический потенциал, частота которого диктуется цитоплазмой клетки. При переходе движения на противоположное видно изменение в цитоплазме около узелка, в сторону которого движется клетка.

Движение такого «вибродвигателя» не очень быстрое, но зато оно стабильное и очень напоминает то, что происходит в нашем микромире. Например, из-за разности частот у нас в лаборатории постоянно перемещался по стеклу вибрирующий микрокомпрессор, предназначенный для аэрации воды в аквариуме. Иногда разно-частотная вибрация на концах предмета приводит даже к курьезам. Так у моего друга был коврик с ворсом, который под влиянием вибраций пола от домашнего холодильника в буквальном смысле слова «лез на стены», пока не падал и не переворачивался.

Сине-зеленые водоросли, или циа-нобактерии, древнейшие представители жизни на Земле, также способны к движению за счет колебательных процессов. Таким способом перемещаются в пространстве колониальные нити осциляторий и афанизоменона. Мы считаем, что движение происходит за счет разницы частот колебательных процессов в передних и задних клетках нити-колонии. При этом даже фрагмент нити способен к перемещению в пространстве. Объяснение движения за счет колебательных процессов у представителей сине-зеленых водорослей и эксперименты, проведенные нами по изучению движения колоний этих водорослей, также позволяют говорить о совершенно новом типе движения, который открыт нами у одноклеточных животных, водорослей и даже в половых клетках некоторых многоклеточных, например, у круглых червей.

Примером использования колебательных процессов для перемещения

в пространстве у гамет многоклеточных организмов могут служить спермин аскарид, строение которых изучено мной на гистологических препаратах среза матки аскариды, где можно найти десятки спермиев, проникших туда после осеменения. Спермии аскариды не имеют жгутика, но зато в передней конусообразной части находится кристаллоид, построенный из особого вещества аскаридина, способного как кристалл к колебательным процессам при изменении электрических потенциалов в тонком слое цитоплазмы, окружающем ядро. Это тоже своеобразный пьезоэлектрический «вибродвигатель», который в эволюционном плане использовался для движения гамет раньше, чем появились жгутики у сперматозоидов.

Среди простейших движение за счет разности частот и фаз на концах клетки может возникать у грегарин, паразитов из кишечника членистоногих. Цитоплазма грегарин разбита тонкой перегородкой примерно на 1/3 и 2/3 части. По этой причине колебательные процессы не совпадают в передней и задней частях тела. Грегари-на движется всегда только вперед, что соответствует законам колебательных процессов, так как и по частоте и по амплитуде колебательные процессы в задней части клетки будут отличаться от передней. Выдвинутое нами положение заставляет по-иному посмотреть на механизм движения грегарин. Ранее предполагалось, что эти простейшие движутся, используя реактивную силу, развиваемую за счет выбрасывания слизи из заднего конца, так считал, например, известный исследователь простейших В.А. Догель. Сходным образом ранее объясняли и движение навикул за счет выбрасывания слизи из щели между створками панциря.

Но не только одноклеточные растения и животные применяют колебательные процессы для перемещения в пространстве. Вибрация некоторых клеток используется и многоклеточны-