Происхождение растений - Владимир Комаров

Дело в том, что грибы отличаются от бесхлорофильных водорослей и бактерий целым рядом химических особенностей. Так, если приготовить в высоком цилиндре питательный настой (напр., отвар капустных листьев) и подкрасить его нейтральным лакмусом в слабо-фиолетовый цвет, то при заражении настоя смесью грибов и бактерий мы быстро увидим, что жидкость разделится на слои, окрашенные различно. Наверху мы увидим ярко-синий слой с развивающимися в нем грибными организмами (плесенями), а внизу ярко-красный, с кишащими в нем бактериями. Клеточный обмен бактерий требует мало кислорода из воздуха и сопровождается выделением кислот, а клеточный обмен грибов сопровождается обычно довольно сильным поглощением кислорода и выделением щелочей. Таким образом легко отличить неокрашенный, лишенный хлорофилла и его спутников, организм водорослевого ряда от организма грибного ряда, даже в том случае, если они морфологически сходны.

Возможно, что два основных ряда низших или споровых растений развивались параллельно, и некоторые особенности в развитии тех и других проявлялись по мере их эволюции сходню в обоих рядах, независимо от происхождения отдельных групп.

Последняя группа грибных организмов — это лишайники. Их рассматривают, начиная с Шимпера, как грибы, выработавшие особый симбиотический тип питания за счет заключенных в их тканях водорослей. Большинство лишайниковых грибов принадлежит к сумчатым грибам, или аскомицетам, ничтожное меньшинство тропических их представителей — к базидиомицетам, сходным с трутовиками. В ископаемом состоянии лишайники крайне редки. Достоверные их остатки известны только с верхнего мела (род Opegrapha), но особенно многочисленны они в янтарях олигоцена, а также в пластах бурых углей того же периода.

Грибы являются законченной в своем развитии группой и не дают переходов к каким-либо вышестоящим организмам. Их развитие вылилось в приспособление к разнообразнейшим жизненным условиям применительно к строению и химическому составу питающих их организмов. Среди грибов много так называемых облигатных паразитов, которые чрезвычайно тонко реагируют на определенные протеиновые соединения. Попытки заразить спорами облигатного паразита какое-либо цветковое растение, кроме того, на котором он обычно живет, всегда оканчиваются неудачей. Благодаря паразитным грибам иной раз удается точно установить систематическое положение цветкового растения, не поддававшегося морфологическому анализу.

Высшие, или шляпные грибы часто вступают в симбиоз с корнями определенных деревьев (напр., подосиновик на корнях осины), образуя вместе с ними так называемую микоризу. Все это, вызывая массу частных приспособлений, удерживает грибные организмы на определенной ступени развития, мешая им развить высшие формы.

4. ВЫХОД РАСТЕНИЙ НА СУШУ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ НАЗЕМНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

В истории развития растительного мира одним из важнейших моментов является возникновение сухопутной флоры. В то время как бактерии и водоросли живут или в водоемах, или, если они обитают в почве, на сырых склонах или на голой земле, в очень тонком слое воды, достаточном для свободного их передвижения, так как сами они очень малы, высшие растения — мхи, папоротникообразные, голосеменные и цветковые, образующие ныне главную массу земной растительности — приводят в соприкосновение с водой только свои корни, корневые волоски и ризоиды, все же остальные их органы находятся в сухой атмосфере и испаряют воду всей поверхностью.

Если предположить, что родоначальниками растений суши были водоросли, то трудно понять, каким образом эти легко гибнущие на воздухе организмы могли приспособиться к резкой потере воды и ее возмещению.

Познакомимся вкратце с теорией Бауера, взявшегося выяснить этот трудный вопрос. Основой всякого размножения является деление клеточного ядра, влекущее за собой и деление клетки. Если организм одноклеточный, то после деления клетки получается два организма. Если организм сложный, то в результате деления получается рост ткани, а рост ткани влечет за собой и рост органа, в состав которого входит данная ткань. Само собой разумеется, что каждая клетка при делении дает себе подобную.

Рис. 22. Гаметофит, или заросток (гаплоид) водоросли ламинария. Сильно увеличено

Обратим теперь внимание на строение ядра из нитей особого ядерного вещества, или хроматина. В период деления хроматин ядра распределяется между определенным числом отрезков, называемых хромосомами. Согласно данным науки о наследственности, каждая хромосома имеет особое значение как носитель определенных наследственных свойств организма. При передаче этих свойств от одного поколения другому, передача совершается именно через хромосомы ядра. Если одна из хромосом погибнет, то и свойства, носителем которых она является, не передадутся по наследству. Так вот по отношению к хромосомам ядра одного и того же организма неодинаковы. Как правило можно принять, что число хромосом у каждого обособленного организма свое, постоянное. Так, капуста имеет в своих клетках 18 хромосом, рапс 20, у табака и махорки их 24, у липы 41, у осины 8, у одних сортов хлопка 26, у других 52, у кукурузы 20, у пшеницы 42, у ржи 14 и так далее. При делении ядра, в стадии экваториальной пластинки, хромосомы делятся каждая продольно на две, после чего начинают расходиться к полюсам старого ядра, образуя дочерние ядра. Поэтому-то в каждом дочернем ядре будет то же число хромосом, что было в материнском ядре, а самое деление называется уравнительным или эквационным. Однако после неопределенно большого числа эквационных делений клетки начинают делиться иначе. Именно, перед образованием ядерного веретена хромосомы попарно сливаются, и число их уменьшается вдвое. В стадии ядерной пластинки они снова делятся продольно и расходятся, образуя два дочерних ядра, но так как слияние уменьшило их число вдвое, то и дочерние ядра будут обладать лишь половинным числом хромосом. Полное число хромосом называется диплоидным, или двойным, а половинное — гаплоидным, или простым. Из гаплоидной клетки не может развиться такой же организм, как из диплоидной, а будет развиваться организм более слабый, в котором число хромосом все время будет поддерживаться эквационным делением все в том же гаплоидном числе. Только слияние двух ядер в процессе оплодотворения удваивает число хромосом, и возникающий в результате молодой организм снова становится диплоидным. Диплоидный организм размножается обычно почкованием. Если почки одноклеточные, то они называются спорами, если состоят из однородной ткани, то таллидиями, если из органов, каковы стебель и листья, то просто почками. Гаплоид может размножаться подобно диплоиду, оставаясь при этом подобным себе самому, но может и дать так называемые гаметы, т. е. клетки, не способные к самостоятельному развитию, но способные к слиянию друг с другом, после чего число хромосом удваивается и получается так называемая зигота, т. е. двойная клетка, первая клетка следующего поколения. У многих растений, как, например, у мхов и папоротников, у многих водорослей поколение диплоидных клеток неизбежно сменяется поколением гаплоидных. У мхов сам мох гаплоидный, диплоидным же является развивающийся на нем спорогон, состоящий из пяты, ножки, апофиза и коробочки; у папоротников сам папоротник, приносящий во множестве споры, является диплоидным, а вырастающие из спор маленькие заростки гаплоидны.

Рис. 23. Спорофит (диплоид) водоросли ламинария. Сильно уменьшено

Как правило можно вывести из этих и многих других примеров, что диплоид приносит после наступления в некоторых его клетках редукционного деления споры, а из спор вырастают гаплоидные организмы, заканчивающие свою жизнь развитием гамет. Гаметы сливаются, удваивая это число хромосом и образуя зиготу, из которой вырастает диплоидный организм. Два типа размножения: почкование и слияние гамет соответствуют как бы двум различным по своей внешности и своим свойствам организмам, следующим в обязательном порядке один за другим. Это явление носит в науке наименование смены поколений, или смены спорофита гаметофитом.

Поразительна смена гаметофита спорофитом у морской водоросли ламинарии.

Несмотря на широкое географическое распространение, крупные размеры и большое промысловое значение этой водоросли, вплоть до работ Соважо (1915) и Килина (1916), ботаники считали ламинарию, или морскую капусту, за организм, не имеющий полового размножения, так как известны были только ее подвижные споры, гаметы же никогда не наблюдались. Оказалось, однако, и притом совершенно неожиданно, что споры ламинарии прикрепляются к камням и разрастаются в маленькие растеньица, которые после продолжительного периода развития дают: одни — яйцевые клеточки, другие — подвижные сперматозоиды. Оплодотворенная яйцеклетка разрастается в крупное растение с дифференцированными тканями, приносящее затем периодически массу спор.