Кастрюльки бывают разные
У одноклеточных организмов нет специальных кастрюлек, чтобы готовить себе еду. Вокруг съеденного обеда у них образуется пищеварительная вакуоль, так сказать, временная кастрюлька, которая по окончании переваривания пищи исчезает.
Совсем иное дело более сложные организмы. Первые многоклеточные существа, появившиеся на нашей планете, – полипы и медузы – всего лишь живые кастрюльки. Сходство это не столько внешнее, сколько по существу. По виду-то они больше всего напоминают кисет, мешочек, состоящий из двух слоев клеток, с отверстием, через которое внутрь попадает пища и затем выбрасываются наружу все неудобоваримые остатки.
Пресноводная гидра и её строение
На попавшую в кастрюльку пищу специальные клетки выделяют особые вещества, под действием которых она слегка уваривается, распадаясь на отдельные кусочки. Они захватываются клетками внутренней стенки и довариваются уже здесь. Конечно, не каждая клетка стенок котелка может дотянуться до лакомого кусочка, но клетки не эгоистки, они делятся пищей со своими голодными соседками. Да и сами клетки скреплены у этих животных не намертво. Они как бы очень медленно текут, меняясь местами. Возможно, насытившиеся клетки, накопившие запасы питательных веществ, оттесняются в сторону более голодными.
Дело значительно осложнилось, когда появились более высокоорганизованные существа. Переваривание пищи уже было освоено и не вызывало особых затруднений. Зато проблема доставки пищевых веществ до каждой клеточки тела была еще совсем не разработана. На первых порах эту функцию взяла на себя пищеварительная система. Попросту говоря, кишечник старался дотянуться до каждой клеточки тела.
Так появились ветвистокишечные турбеллярии. Их огромный, как раскидистое дерево, кишечник служит основой, вокруг которой разрастается тело. Благодаря этому все клетки тела сыты. Конечно, система снабжения, занимающая чуть ли не 4/5 объема тела, очень громоздка, и в дальнейшем природа по этому пути не пошла, строго разграничив функции пищеварения и снабжения.
Планария бурая - представитель подотряда трехветвистых отряда турбеллярий
Природа полна контрастов. Одновременно с опробованием огромных пищеварительных органов была предпринята попытка обойтись вовсе без них. Действительно, зачем они нужны? Не проще ли пищу облить пищеварительными ферментами и, дождавшись, когда она переварится, всосать готовые пищевые вещества?
Среди тех же турбеллярий есть совсем уж крохотные бескишечные животные. Единственный пищеварительный орган у них – глотка, которая выделяет пищеварительный сок на подвернувшуюся добычу, а затем всасывает полупереваренную пищу. Глотка упирается в пищеварительные паренхиматозные клетки, лишенные оболочек и ничем друг от друга не отграниченные, куда, как в большую амебу, попадают пищевые частички и здесь окончательно перевариваются. Благодаря тому, что эти животные очень малы, все остальные клетки тела могут кое-как прокормиться.
Идея вынести кухню со всей ее грязной посудой и массой пищевых отходов наружу оказалась очень удачной, и многие животные с успехом используют этот своеобразный метод. Особенно часто к нему прибегают крохотные личинки насекомых, живущие в тканях животных или растений. Слабеньким челюстям очень трудно прокладывать путь сквозь живые ткани. Выделение пищеварительных соков очень помогает: окружающие клетки размягчаются, и личинка, поедая готовый обед, понемногу продвигается вперед. Этим способом пользуются и взрослые насекомые, втыкая острый стилет в листья или другие части растений и впрыскивая туда пищеварительные ферменты, под действием которых происходит разрушение клеточных структур и гидролиз крахмалов и полисахаридов в моносахара. Достаточно уварившееся варенье сластены с наслаждением сосут. Если насекомые предпочитают скоромную пищу, то вкалывают стилет в своих собратьев или в кого-нибудь еще и впрыскивают им под кожу капельку ферментов.
Выносить кухню наружу оказалось выгодно и для крупных животных. Во всех океанах земного шара живут морские звезды. Эти красивые и довольно медлительные животные – страшные хищники. Излюбленной пищей для них служат устрицы. На устричных банках морские звезды производят настоящие опустошения. Долгое время оставалось тайной, как неповоротливая морская звезда раскрывает плотно сжатые створки устрицы. Недавно удалось изучить охотничьи повадки хищника. Оказывается, морские звезды и не пытаются открыть створки раковины моллюска силой. Они поступают гораздо проще. Вывернув наизнанку свой желудок, звезда подкарауливает момент, когда устрица хоть немножко приоткроет раковину. Достаточно крохотной щелки в один миллиметр шириной, чтобы желудок оказался в домике моллюска. Теперь звезда без всяких помех может переваривать свою жертву в ее же собственном доме. А когда моллюск погибнет и створки его сами собой раскроются, нетрудно и «обглодать» дочиста всю внутреннюю поверхность раковины.
Некоторые современные животные предпочитают не связываться со стряпней, а подыскивают удобную «столовую» или недорогой «ресторанчик» и там постоянно питаются. Речь идет о гельминтах – кишечных паразитах. Эти вредные, отвратительные существа не озаботились приобретением каких-либо пищеварительных органов. Вернее, они просто постарались от них избавиться, так как их предки, несомненно, обладали какими-то из этих приспособлений.
Кишечные паразиты предпочитают жить на готовом, и это им легко удается. Оказавшись в кишечнике человека или животного, они сосут всем телом через покровы переваренную пищу, которую приготовил для себя их хозяин.
Впрочем, приспособиться к такой жизни, наверное, не легко. Чтобы жить в кишечнике, они должны были научиться обходиться без кислорода и обзавестись такой прочной кутикулой (поверхностной оболочкой), которая надежно предохраняет их от переваривания пищеварительными соками хозяина, но не мешает всасывать переваренную ими пищу.
Кишечных паразитов абсолютными лентяями назвать, пожалуй, нельзя. Им все-таки приходится трудиться над всасыванием. В мире существуют и гораздо большие лентяи. Об одном из подобных лежебок у украинцев существует веселый анекдот.
Лентяя пригласили наняться в работники.
– А какая будет работа? – поинтересовался он.
– Совсем не тяжелая, – ответили ему, – галушки макать в сметану и глотать, макать и глотать.
– Нет, – ответил лентяй, подумав, – глотать… да еще макать, – и наотрез отказался от предложенной работы.
Вот такие же лежебоки обитают в глубинах океана. Это самцы глубоководных удильщиков.
Долгое время самцов и самок удильщиков ученые относили к совершенно разным видам, так как они непохожи друг на друга. Самцы значительно меньше самок и не имеют знаменитой удочки. Став взрослыми, они начинают мечтать о подруге и пускаются на ее поиски. От любви к будущей супруге удильщики совершенно теряют аппетит, во всяком случае, ничто другое им питаться не мешает. Однако они ничего больше в рот не берут, и, если не разыщут самки раньше, чем израсходуют все запасы подкожного жирка, гибнут от голода.
Разыскать подругу совсем не легко, удильщики – рыбы редкие, живущие в одиночку. Только немногие из выловленных самок имели при себе самцов. Понятно, что, если встреча все-таки произошла, самец очень боится лишиться подруги, поэтому, не теряя времени, вцепляется ей зубами в какое-нибудь мяконькое местечко да так и остается висеть на своей супруге. Постепенно он прирастает к самке, и несовместимость чужеродных тканей почему-то этому не мешает. Одновременно у него атрофируются органы чувств и почти все другие внутренние органы, в том числе и пищеварительная система, лишь семенники продолжают усиленно функционировать. Все необходимое: кислород и питательные вещества супруг получает от самки с кровью. Лентяю даже всасывать пищу не нужно, ни макать, ни глотать, только распространить равномерно по всему телу.
Наружное пищеварение нередко приводит к курьезам. Если на такой путь становятся животные, имеющие достаточно хорошо развитые пищеварительные органы, то, естественно, встает вопрос: как использовать ставшие ненужными кастрюльки? Природа не терпит излишеств. Ненужные органы должны погибнуть или получить новое назначение. Такая судьба постигла пищеварительный тракт личинок мермисов, крохотных паразитических червей-нематод.
На странности пищеварения мермисов впервые обратил внимание немецкий исследователь Ганс Майснер. Он заметил, что пищевод у личинок очень узенький, а стенки его лишены какой-либо мускулатуры. Малютки нематоды питаются жидкой пищей, но вряд ли такой слабенький пищевод способен ее сосать. Правда, кто-то из коллег высказал предположение, что пища засасывается в пищевод вследствие особых капиллярных сил, которые заставляют ее саму плыть прямо в рот, и мермисам остается лишь держать его открытым.
Но Майснер был не в ладах с физикой и в капиллярные силы не верил. Зато с микроскопом ученый не расставался и был в конце концов вознагражден. Просматривая в который раз удивительную пищеварительную систему мермисов, он совершенно случайно обнаружил, что у личинок пищевод заканчивался слепо, с кишкой (у мермисов нет желудка, к пищеводу непосредственно примыкает кишка) не соединяется, и вообще кишка не имеет ни входа, ни выхода. Как питаются мермисы, ученый объяснить так и не смог. Только в наши дни удалось разгадать эту загадку.
Пищеварение у мермисов наружное. Никакая пища в пищевод маленьких нематод не попадает. Напротив, в окружающих его тканях вырабатываются пищеварительные соки, которые постепенно просачиваются в пищевод, а из него попадают наружу. К ним добавляются ферменты, вытекающие из тела мермисов по специальным каналам в кутикуле – оболочке червя. Пищеварительные соки переваривают ткани хозяина, в которых живет личинка, а готовый обед всасывается прямо через кутикулу и разносится кровью по всему телу.
Зачем же в таком случае личинкам кишка? Оказывается, поступившая в кровь пища лишь частично расходуется на рост и другие нужды организма, а ее излишки поступают из крови в кишечник. Обратите внимание, пища переходит не из кишечника в кровь, как у всех порядочных животных, а совсем наоборот – из крови в кишечник.
Кишечник у мермисов не пустой. Его просвет заполнен специальными клетками. В них пищевые вещества откладываются в виде белковых и жировых гранул. Кишечник личинок используется как продовольственный склад. Став взрослыми, мермисы перестают питаться, расходуя заранее запасенные вещества на создание половых продуктов и на все прочие энергетические нужды. Без соответствующих накоплений размножение мермисов было бы невозможным.
Нередко кастрюльки используются не по назначению и у высших животных. У всех млекопитающих пищеварительная система начинается в полости рта, из которой выходит пищевод, впадающий в желудок, а дальше целая анфилада кастрюлек: двенадцатиперстная, тощая, подвздошная, слепая, ободочная, S-образная и прямая кишки. У человека они достигают в длину 8,5 метра , а у травоядных животных значительно длиннее. Из этой трубы в любом месте можно вырезать сантиметров 50–70, и пищеварение от этого не нарушится. Только первые 25–30 – двенадцатиперстную кишку – трогать нельзя. Животные, лишенные двенадцатиперстной кишки, гибнут в первые дни после операции, а те, кому удается пережить эти первые трудные дни, все равно умирают через 1–3 месяца. У них резко, иногда на 4 градуса, понижается температура тела, пропадает аппетит, они понемножку худеют, сбавляя к концу 2–3-го месяца до 60 процентов своего первоначального веса, а затем гибнут.
Ученые пока окончательно не решили, в чем тут дело. Возможны два предположения: или исключение двенадцатиперстной кишки нарушает процесс пищеварения, или она, кроме своей основной пищеварительной функции, выполняет еще и другие, очень важные для организма. Наблюдения свидетельствуют в пользу второго предположения. Если удалить кишку не целиком, а оставить 3–4 сантиметра, оперированное животное не погибнет. Значит, не сама операционная травма, а отсутствие кишки вызывает гибель животного. Можно двенадцатиперстную кишку полностью исключить из пищеварительного процесса, не удаляя ее при этом из организма, а пищу пустить в обход. Такие животные живут как ни в чем не бывало. Значит, не участие в пищеварительном процессе важно, а какая-то другая функция. Видимо, двенадцатиперстная кишка является эндокринной железой, выделяющей в кровь очень важные, но еще неизвестные нам вещества.
Не менее интересна оборонительная роль печени голожаберных моллюсков. Это очень крупный орган, состоящий из многочисленных долек, протоки которых соединяются вместе и затем впадают в желудок. Железистые каналы печени пронизывают все тело моллюсков. На спине они входят в щупальцеообразные выросты и на их вершине открываются наружу. Именно в этих местах в эпителии канальцев находятся многочисленные стрекательные капсулы – грозное оружие обороны. Самое интересное, что стрекательные капсулы не принадлежат самим моллюскам, а берутся напрокат у поедаемых ими гидроидных полипов. В пищеварительном тракте моллюсков стрекательные капсулы не перевариваются и поступают в выросты печени. При этом капсулы не теряют способности выстреливать своими ядовитыми гарпунами при малейшем прикосновении к их хозяину – моллюску. Так оружие жертвы переходит в собственность победителя.
Очень своеобразную оборонную роль выполняет кишечник головоногих моллюсков. У кальмаров и каракатиц почти у самой порошицы (анального отверстия) открывается проток чернильного мешка. Это большая грушевидная железа, выделяющая черную как чернила жидкость. Всего нескольких капель чернил достаточно, чтобы замутить воду. В этом и смысл железы. Подвергшийся нападению моллюск ставит «дымовую» завесу и под ее прикрытием исчезает в глубинах моря.
Многие моллюски умеют так выпускать свои чернила, что они, не смешиваясь с водой, повисают огромной каплей, напоминающей по форме ее создателя. Хитрый моллюск как бы подсовывает преследователю своего двойника.
Рассказ о кастрюльках следовало бы на этом и закончить, если бы ученые не столкнулись еще с одним удивительным существом, обитающим в глубинах Мирового океана. Речь идет о погонофорах, изучению которых в последние годы уделяется особенно много внимания.
Погонофоры были открыты и исследованы сравнительно недавно благодаря усилиям выдающегося ленинградского зоолога А.В. Иванова. По внешнему виду они больше всего напоминают длинных и тонких червей с тюрбаном щупалец на головном конце. Их бывает от 1 до 220. Иногда они спаяны в виде трубки или спирали. Живут погонофоры, как в норках, в длинных самостоятельно построенных трубках.
Погонофоры довольно развитые существа. У них есть и нервная и замкнутая кровеносная системы, и только пищеварительных органов обнаружить не удалось. И как обходятся без них погонофоры, никому пока не известно. Интересное предположение, объясняющее этот курьез, высказал Иванов. Он считает, что погонофоры пользуются внешним пищеварением. Вот как представляется ему этот процесс. Поймав подходящую добычу, животное скрывается с ней в своей трубке и там, опутав ее плотным слоем щупалец, создает, так сказать, импровизированную кастрюльку, в которую клетки, лежащие у основания щупалец, выделяют пищеварительные ферменты, а сами щупальца всасывают переваренную пищу.
Погонофоры
Трудно судить, насколько это предположение отвечает действительности. Несомненно одно: пищеварение погонофор – еще одно удивительное изобретение природы.
Прим. ред. Сейчас мы знаем, как питаются погонофоры. Их «кормят» бактерии, которые живут в полости их тела. Вот почему кишечник погонофорам и не нужен. Бактерии - кормильцы погонофор перерабатывают сероводод и метан, которые им поставляют хозяева через кровеносную систему. Продуктами этой переработки бактерии питаются сами и делятся с червем-хозяином.
