ORD

Человек не терпит насилия!

Вы можете читать нас на следующих доменах:
ord-ua.info ord-ua.biz ord-ua.org

RSS ДПтСУ -Общение коллег

Некоторым руководителям ДПт С и МИНЮСТА очень очень не нравиться, что выкладывается в разделе ,,Общение коллег ДПтС Украины” сотрудниками вверенных им подарделений.Ну что делать господа руководители, что сколько в зеркало не смотри,а рожа ваша остается кривой.Так нечего на зеркало пенять. Все так же и осталось как и было до революции гидности. Некоторые из вас продолжают кормиться с рук криминала, выжимать из подчиненных деньги с зарплат и совершать другие противоправные действия. Не буду спорить отдельные коменты пишут дебилы, но это только отдельные личности, поэтому не стоит вам лишать себя удовольствия и почитать про себя что думают о вас ваши подчиненные.А остальным общаемся на здоровье

Версия для печати

 

 

Комментировать

Комментарии - страница 932

5.03.2019 18:22 Ева

Лёша Караваюшка, успокойся иди домой к жене к дочке, а то делаешь вид что на работе работаешь, небось устал водичку то лить, отдохни завтра продолжим.


5.03.2019 18:22 Боец

Бля вы видели что каравай творит)))) У него точно кукуха сьехала.


5.03.2019 18:23 Разведка

Капец, вот это девка молодец, у Каравая разрыв очка, он пидар сегодня и ночью печатать будет, я еще такого не видел.


5.03.2019 18:43 Шшш

Науко́ва фанта́стика (англ. скорочення sci-fi) (від грец. phantastikos — той, що стосується уяви) — жанр та метод у художній творчості; фантастика, в основі якої лежить екстраполяція на теми науки та технологій. В НФ-творах зображаються речі принципово можливі в рамках сучасної науки, засновані на теоріях або припущеннях. Важливе значення має також переконливе обґрунтування зображуваного. Наприклад, багато творів засновані на допущенні надсвітлових швидкостей, що суперечить спеціальної теорії відносності Ейнштейна, але все ж може обґрунтовуватися наукою. Досить часто, при вживанні терміну «фантастика», мається на увазі саме наукова фантастика. Засновником наукової фантастики вважається французький письменник Жуль Верн.

У більшості випадків головною фантастичною складовою твору постає фантастична ідея: винахід (надсвітловий двигун, мислячий робот, телепорт) або відкриття (подорожі у часі, телепортація, нове джерело енергії), вигадане місце дії (інша планета, паралельний світ), уявна соціально-політична система (утопічна чи антиутопічна), жива істота або речовина з незвичайними властивостями (чужопланетяни, мутанти, антиматерія), незвичайна ситуація, пов’язана з наукою і технікою (паранормальні здібності).

Найпомітнішими напрямками наукової фантастики є: альтернативна фантастика, соціальна фантастика, військова наукова фантастика, апокаліптична та постапокаліптична фантастика, ксенофантастика, кіберпанк, космічна опера, феміністська наукова фантастика.

Визначення  Редагувати

Єдиного визначення наукової фантастики не існує з причини різних підходів до її розуміння. Часто наукова фантастика розуміється як раціональні пояснення небувалого. Ці пояснення, «науковість» виступають і як метод художньої творчості, і як художній прийом. Також наукова фантастика визначається як жанр або особливий вид чи тип мистецтва[1].

Стосовно літератури термін «науково-фантастичний» застосував науковець Яків Перельман в 1914 році. В 1926 році Х’юго Ґернсбек, котрий 1915 року ввів загальноприйнятий термін «наукова фантастика», дав таке визначення: наукова фантастика — це вид художньої прози, яку писали Ж. Верн, Г. Веллс і Е. А. По, це чарівні захоплюючі романтичні історії, замішані на наукових даних і пророчому передбаченні. У 1947 році Роберт Гайнлайн запропонував для такої фантастики коротке визначення — «література міркувань». Подібну думку висловлював Іван Єфремов: наукова фантастика — «література логічних міркувань». Пізніше, в 1959, Гайнлайн запропонував таке визначення наукової фантастики: «реалістичне міркування про можливі майбутні події, засноване строго на адекватному знанні реального світу, минулого і сьогодення й повного розуміння природи і значення наукового методу». За визначенням культуролога Арона Гуревича, науковою є та фантастика, де незвичайне створюється матеріальними силами: природою або людиною[2].

Історія Редагувати

Докладніше: Історія наукової фантастики

Зображення подорожі на Місяць за допомогою повітряної кулі у «Дивовижних пригодах Ганса Пфааля» Попередниками наукової фантастики вважаються такі твори як утопічний роман «Палаючий світ» Маргарет Кавендіш (1666)[3] та сатиричний роман «Підземні подорожі Нільса Кліма» Людвіга Гольберга (1741)[4]. До наукового пояснення зображуваних фантастичних речей зверталася Мері Шеллі в романах «Франкенштейн, або Сучасний Прометей» (1818) та «Остання людина» (1826). У своєму творі «Дивовижні пригоди Ганса Пфааля» (1835) Едгар По описував технічні особливості подорожі на Місяць.

Жуль Верн, започатковувач наукової фантастики в літературі Першим письменником, який застосував жорстке обґрунтування фантастики на основі науки свого часу, став французький письменник Жюль Верн. Його творами цього жанру є «П’ять тижнів на повітряній кулі» (1862), «Подорож до центру Землі» (1864), «Двадцять тисяч льє під водою» (1866) та інші.

Наприкінці 1890-х років англійський письменник Герберт Веллс вніс у оптимістичну фантастику елементи песимізму. На відміну від «жульвернівської» фантастики, його твори як «Машина часу» (1895), «Острів доктора Моро» (1896), «Невидимець» (1897), «Війна світів» (1898), містили питання щодо співвідношення науки і моралі, заперечення всесильності науки й техніки.

Сам термін «наукова фантастика» вжив у 1915 році письменник-фантаст Х’юго Ґернсбек у формі «scientifiction», яка надалі закріпилася як «science fiction». Згодом він надав розгорнуте визначення свого новотвору[5].

У США наукова фантастика отримала потужний розвиток в 1920-і роки, в особливості завдяки поширенню pulp-журналів. Вона розвивалася за напрямками науково-технічного передбачення (Х’юго Ґернсбек) і пригодницької фантастики, зазвичай на тему космосу (Едвард Сміт, Едмонд Гемілтон, Едгар Берроуз). У 20-30-их роках XX сторіччя відокремився жанр фентезі, або «чарівної казки для дорослих». Утім, наукова фантастика та фентезі — зовсім різні напрямки фантастики. Якщо в основі наукової фантастики полягають теоретично можливі події, то фентезі оперує магією та міфологією, не пояснюючи їх сучасними науковими знаннями, та більше схоже на казки. Попри це, деякі письменники поєднують ці жанри у своїй творчості, що призводить до появи великої кількості відгалужень та нових напрямків.

Наукова фантастика 1930-40-х збагатилася творчістю Герберта Веллса, Олафа Стейплдона, Олдоса Гакслі. Чимало письменників брали участь у військових діях, що позначилося на наповненні тематичних журналів. У 1949 вийшов роман Джорджа Орвелла «1984», що став класикою антиутопічної прози. Почав творчу діяльність Артур Кларк та інші письменники, згодом відомі як представники «золотого віку фантастики»[6].

1950-і отримали назву «золотого віку фантастики» та позначені творчістю Айзека Азімова, Артура Кларка, Роберта Хайнлайна, Кліффорда Саймака, Рея Бредбері. Багато авторів самі були вченими і ставили собі за ціль популяризацію науки. Починаючи з 1960-х, власне науковій фантастиці стала протистояти розважальна пригодницька література, що використовувала науково-фантастичний антураж[7]. Здобули славу брати Стругацькі, Іван Єфремов, Френк Герберт. Наукова фантастика закріпилася на телеекранах, зокрема в 1966 році стартував культовий телесеріал «Зоряний шлях». Літературний процес десятиліття отримав назву «нової хвилі», яка ліквідувала тематичні рамки наукової фантастики[8].

У Радянському Союзі найбільшої популярності наукова фантастика досягла приблизно у 1960-х роках. Саме в цей період було написано одні із найвідоміших радянських зразків жанру. Із шістдесятими роками пов’язана творчість фантастів: братів Стругацьких, Іллі Варшавського, Олександра Шалімова, Ігора Можейка, відомого як Кір Буличов, та багатьох інших. Велика частина фантастики тієї епохи була присвячена космічним пригодам. В ті ж самі роки відбувався швидкий розвиток космонавтики, а у 1961 році в космосі уперше побувала людина, що позначилося на тематиці творів.

Впродовж 1970-х заявили про себе Станіслав Лем, Джо Голдеман. З’явилися культові науково-фантастичні фільми Джорджа Лукаса та Стівена Спілберга, такі як «Зоряні війни», «Близькі контакти третього роду». Зародилося строго науково-фантастичне аніме.

У 1980-х роках почав набирати популярність піджанр, подібний до антиутопії — кіберпанк, що отримав назву від однойменного роману Брюса Бетке 1983 року. Після 1980-х знайшов розвиток посткіберпанк.

Нові теми в 1990-х роках включали екологічні проблеми, наслідки діяльності глобальної мережі Інтернет та розширення інформації про Всесвіт, питання про біотехнології та нанотехнології. Окрім того десятиліття позначилося появою культових серій науково-фантастичних відеоігор, таких як Command and Conquer, Half-life.

Наукова фантастика 2000-х років представлена появою і бурхливим розвитком франшиз, які об’єднують книги, фільми та відеоігри: «Трансформери», «Зоряна брама», франшизи, засновані на супергеройських коміксах. Розвивався посткіберпанк, відомими авторами якого стали Ніл Стівенсон, Тед Вільямс. Здобули визнання Ден Сіммонс, Скотт Вестерфельд. Сильно розвинувся піджанр альтернативної історії.

Жанри наукової фантастики  Редагувати

Докладніше: Жанри наукової фантастики Докладніше: Жанри фантастичної літератури Категоризація наукової фантастики іноді може бути проблематичним завданням: деякі науково-фантастичні твори чітко потрапляють у категорію конкретних субжанрів, у той час як інші тісно переплітаються, паралельно поєднують дві або більше тем і мають спільні кордони кількох жанрів. Думки читачів, авторів і літературних критиків також часто можуть відрізнятися. Одним із прикладів коливання жанрової характеристики є серія письменниці Елізабет Мун Vatta’s War, яка описана як військова наукова фантастика, але також має елементи космічної опери.

Тверда наукова фантастика Редагувати Докладніше: Жорстка наукова фантастика Тверда (жорстка) наукова фантастика або скор. тверда НФ (англ. hard SF) характеризується суворою увагою до деталей точних наук, особливо фізики, астрофізики та хімії. Особливістю цього жанру є жорстке дотримання відомим на момент написання твору науковим законам. В основі творів твердої НФ лежить природниче допущення: наукове відкриття, винахід, новинка науки чи техніки тощо.

Деякі точні прогнози майбутнього приходять з піджанру жорсткої наукової фантастики. Деякі автори твердої НФ відзначилися як вчені: Грегорі Бенфорд, Джеффрі Лендіс, Девід Брін, Руді Рюкер, Вернор Віндж, Айзек Азімов, Артур Кларк, Хол Клемент, Грег Бір, Ларрі Нівен, Роберт Дж. Соєр, Стівен Бакстер, Іен Бенкс, Аластер Рейнольдс, Чарльз Шеффілд, Бен Бова, Кім Стенлі Робінсон тощо.

М’яка та соціальна фантастика Редагувати Докладніше: Військова наукова фантастика Докладніше: М’яка наукова фантастика Докладніше: Соціальна фантастика М’яка наукова фантастика зазвичай заснована на соціальних науках, таких як психологія, економіка, політологія, соціологія та антропологія. Звертають на себе увагу у цій категорії Урсула Ле Гуїн і Філіп К. Дік. Термін часто описує історії, сюжет котрих зосереджений на характері й емоціях: магістром і спеціалістом тут вважається Рей Бредбері. Серед авторів, які створили велику кількість соціально орієнтованої наукової фантастики, можна виділити польських авторів Станіслава Лема і Януша Зайделя, а також радянських авторів — брати Стругацькі, Кир Буличов, Євген Замятін та Іван Єфремов.

Відносяться до соціальної та м’якої НФ утопічні й похмурі історії: Дев’ятнадцять вісімдесят чотири Джорджа Орвела, Прекрасний новий світ Олдоса Хакслі.

Темпоральна фантастика Редагувати Темпоральна фантастика, хронофантастика, хроноопера — жанр, що розповідає про подорожі у часі. Ключовим твором цього піджанру вважається «Машина часу» Веллса. Хоча про подорожі у часі писали й раніше (наприклад, «Янкі з Коннектикуту при дворі короля Артура» Марка Твена), саме в «Машині часу» переміщення в часі вперше було навмисним і науково обґрунтованим, і таким чином цей сюжетний хід був введений конкретно в наукову фантастику.

У XX столітті ідея подорожі в часі та туризму отримала розвиток. Фантасти присвятили багато творів аналізу часових парадоксів, які можуть бути викликані подорожжю в минуле або поверненням з майбутнього в сьогодення. Ця тема піднімається в знаменитому оповіданні Рея Бредбері «І грянув грім». Кір Буличов використовував подорож у часі в десятках своїх книг, у тому числі в циклі про Алісу.

Через зловживання прийомами в розважальній фантастиці жанр отримав також і прізвисько «хроноопера» (за аналогією з космоопера). Заїжджена тема знайшла друге дихання в пародіях і іронічній фантастиці. Класичні приклади — кінотрилогія «Назад у майбутнє», фільм «Іван Васильович змінює професію», фрагмент повісті Стругацьких «Понеділок починається в суботу». Яскравим прикладом темпоральної фантастики XXI століття є численні романи про «потраплянців» у інші часи[9].

Див. також  Редагувати

Фантастичне мистецтво Список науково-фантастичних авторів Список науково-фантастичних фільмів Список науково-фантастичних романів Список науково-фантастичних телепрограм Список науково-фантастичних тем Список науково-фантас


5.03.2019 18:44 !!!

Динофлагелляты представлены преимущественно одноклеточными монадными формами, подвижные клетки снабжены двумя неравными жгутиками. Клеточные покровы представлены амфиесмой (текой), состоящей из везикул, которые залегают под плазмалеммой. Митохондрии с трубчатыми кристами. Хлоропласты у разных представителей имеют различное происхождение и характеризуются различными фотосинтетическими пигментами. Обычно они окрашены в жёлто-бурый цвет, поскольку, кроме зелёных хлорофиллов, имеют дополнительные пигменты — например, перидинин[en]. Геном хлоропластов часто фрагментирован на короткие кольцевые хромосомы. У многих видов имеется стигма (глазок) различного строения. Как правило, осморегуляцию осуществляют уникальные органеллы — пузулы. Нередко имеются стрекательные структуры (трихоцисты и другие). Пресноводные формы запасают крахмал, морские — липиды и стеролы. Хромосомы динофлагеллят обычно конденсированы[en] в течение всего клеточного цикла и лишены типичных эукариотных гистонов. Митоз закрытый, метафазная пластинка не образуется. Отличительной особенностью динофлагеллят, не встречающейся среди других эукариот, является частичное замещение тимина в их ядерной ДНК другим азотистым основанием — 5-гидроксиметилурацилом. Размножение чаще всего происходит продольным делением клетки надвое. Бесполое размножение — зооспорами и апланоспорами. У некоторых видов описан половой процесс. У большинства представителей жизненный цикл гаплобионтный с зиготической редукцией, но есть и исключения. Многие виды способны образовывать покоящиеся формы (цисты). Многие виды способны к биолюминесценции. Кроме того, часто в клетках динофлагеллят образуются токсины — например, гониатоксин. Данный токсин имеет свойство накапливаться в тканях моллюсков, ракообразных, рыб, что приводит к отравлению животных, питающихся ими, а также человека, если он употребит их в пищу[6]. Динофлагелляты играют важную роль в биоценозах морей и океанов, выступая, наряду с диатомеями, в качестве основных первичных продуцентов. Фототрофные динофлагелляты способны вызывать цветение воды, а массовые вспышки их численности в прибрежных водах ответственны за возникновение «красных приливов». Паразитические динофлагелляты иногда служат причиной эпизоотий в популяциях рыб и ракообразных. Содержание 1 История изучения 2 Биология клетки 2.1 Клеточные покровы 2.2 Жгутики 2.3 Ядро и генетический аппарат 2.3.1 Морфология ядра 2.3.2 ДНК 2.3.3 Экспрессия генов 2.4 Митоз 2.5 Митохондрии 2.6 Хлоропласты 2.6.1 Эндосимбионты 2.6.2 Т ипы хлоропластов 2.6.3 Геном хлоропластов 2.6.4 Эволюция хлоропластов 2.7 Фототаксис 2.8 Питание 2.9 Осморегуляция 2.10 Стрекательные структуры 3 Покоящиеся формы 4 Жизненный цикл и размножение 5 Биохимия 5.1 Особенности метаболизма 5.2 Биолюминесценция 6 Биологические ритмы 7 Распространение и экология 8 Палеонтология 9 Значение в природе и жизни человека 9.1 Токсины 9.2 В пищевой промышленности 10 Классификация и филогения 10.1 Система Фенсома с соавторами 10.2 Система Руджеро с соавторами 11 Динофлагелляты в культуре 12 Примечания 13 Литература 13.1 На русском языке 13.2 На английском языке 14 Ссылки История изучения Генри Бейкер (1698—1774) — английский натуралист, впервые описавший представителей динофлагеллят Первые организмы, в настоящее время относимые к динофлагеллятам, были описаны в 1753 году английским натуралистом Генри Бейкером[en] в трактате «Employment for the microscope»[7] как «крошечные животные, которые вызывают свечение морской воды»; речь шла о ночесветках. В 1773 году датский натуралист Отто Фредерик Мюллер описал в своей книге[8] два вида пресноводных динофлагеллят, дав им имена Bursaria hirundinella и Vorticella cincta (ныне известны соответственно как Ceratium hirundinella[de] и Peridinium cinctum). В 1830-х годах немецкий естествоиспытатель Христиан Готфрид Эренберг, изучив множество проб морской и пресной воды, описал в статье «Beiträge zur Kenntnis der Organisation der Infusorien und ihrer geographischer Verbreitung, besonders in Sibirien»[9] и ряде последующих работ несколько выделяемых и ныне родов динофлагеллят, среди которых Peridinium[en], Prorocentrum[en] и Dinophysis[en]. По имени первого из них представителей рассматриваемой группы стали именовать перидинеями[10]. В 1885 году немецкий учёный Отто Бючли выделил[11] данную группу организмов в отряд простейших Dinoflagellata (в типифицированном варианте — Dinoflagellida; данное название таксона длительное время использовалось протозоологами). Название образовано от др.-греч. δῖνος ‘вращение’ и лат. flagellum ‘жгутик’[12]. В то же время альгологи Эугениус Варминг (1890) и Адольф Энглер (1892) поместили динофлагеллят в царство растений. Немецкий ботаник Адольф Пашер в своей системе водорослей (1914) выделил динофлагеллят в класс Dinophyceae в составе отдела Pyrrophyta (буквально «огненные растения» — от др.-греч. πῦρ ‘огонь’ и φυτóν ‘растение’; название дано из-за способности некоторых видов к биолюминесценции[13]). В позднейших ботанических классификациях динофлагеллят обычно либо трактовали как класс в составе Pyrrophyta, либо выделяли в самостоятельный отдел Dinophyta[14][15]. В 1950—1960-е годы появились первые подробные системы ископаемых динофлагеллят; наметившийся разрыв между классификациями современных и ископаемых динофлагеллят был в основном преодолён в 1990-е годы, чему способствовали более тщательное изучение морфологии ископаемых представителей (ставшее возможным с развитием электронной микроскопии) и жизненных циклов современных видов[10]. Биология клетки Вегетативная стадия жизненного цикла динофлагеллят преимущественно представлена монадными формами с дорсовентральным строением, гораздо реже встречаются ризоподиальные и коккоидные клетки[16]. Однако другие стадии жизненного цикла могут быть представлены пальмеллоидными, амебоидными, нитчатыми и даже многоядерными формами[3]. Так, паразитическая Pfiesteria piscicida[en] на некоторых этапах своего жизненного цикла трансформируется в амебоидную форму. Другие динофлагелляты тоже могут менять свой облик. В частности, некоторые представители способны принимать форму «голого», лишённого жгутиков шара (пальмеллы). Делясь, одноклеточная пальмелла даёт начало плотному скоплению клеток. Динофлагелляты, обитающие в кораллах как зооксантеллы[en], всегда имеют форму пальмелл[17]. Далее в этом разделе излагается строение вегетативной стадии динофлагеллят; строение других стадий жизненного цикла описывается в разделах Жизненный цикл и размножение и Покоящиеся формы. Форма динофлагеллят разнообразна: шаровидная, эллипсовидная, яйцевидная, обратнояйцевидная, грушевидная, звёздчатая, палочковидная[18], в виде полумесяца или тетраэдра. Клетки, как правило, уплощённые, в поперечном сечении имеют вид эллипса или пластинки, реже тело округлое и неуплощённое. Размеры клеток варьируют от 6 до 2000 мкм. Наиболее крупные динофлагелляты обитают в морях, а среди пресноводных представителей самые крупные клетки характерны для видов рода Ceratium[en], их размер составляет до 450 мкм[16]. Разнообразие форм клеток динофлагеллят Ceratium sp umitunoobimusi.jpg Gymnodinium sp.jpg Noctiluca scintillans varias.jpg Peridinium willei — 400x — Dinoflagellate (15058894916).jpg Symbiodinium.png Pfiesteria large.jpg Dinophysis acuminata.jpg Ceratium Gymnodinium Ночесветка (Noctiluca) Peridinium willei Symbiodinium Pfiesteria. Амёбоидная и жгутиковая формы, циста Dinophysis acuminata Клеточные покровы У динофлагеллят клеточные покровы представлены наружной плазмалеммой и залегающей под ней амфиесмой, или текой — совокупностью цитоплазматической мембраны и ряда расположенных под ней амфиесмальных (текальных) везикул, или альвеол, каждая из которых представляет собой уплощённый пузырёк, окружённый одиночной мембраной. В покровах имеется множество пор, под которыми залегают трихоцисты[19]. Число текальных везикул варьирует от нескольких сотен (например, Gymnodinium[en]) до двух (например, Prorocentrum[en]) на клетку. Их расположение также неодинаково: так, у Oxyrrhis[en] текальные везикулы отделены друг от друга, а у некоторых других представителей они соприкасаются. У некоторых видов текальные везикулы заполнены только аморфной массой. Такие формы называют голыми, или беспанцирными[20]. У других они содержат текальные пластинки, состоящие из целлюлозы и других полисахаридов, у некоторых видов они дополнительно затянуты белковой плёнкой[21]; покров таких динофлагеллят называют панцирем. Отмечено, что чем толще текальные пластинки, тем их меньше. У Katodinium пластинки относительно тонкие, а у Peridinium[en] и Ceratium они очень толстые и могут иметь разнообразные выросты, при этом их число сокращается до двух десятков. Выросты на панцирях динофлагеллят могут иметь форму рогов, крыльев, чешуй, они значительно увеличивают поверхность клетки[18]. Показано, что некоторые динофлагелляты способны сбрасывать панцирь при некоторых условиях, например, при охлаждении до 4 °С, однако при переносе сбросивших панцирь клеток в обычные условия панцирь восстанавливается. Пластинки, образующие панцирь, играют ключевую роль в определении панцирных динофлагеллят. Они составляют так называемую формулу теки, где определённые пластинки обозначаются цифрами и буквами. В качестве систематических признаков используют также форму, количество, размещение пластинок и наличие выростов[22]. Внешнее строение типичной динофлагелляты В амфиесме различают три части: верхнюю эпивальву (эпитека, эписома, эпикон), нижнюю гиповальву (гипотека, гипосома, гипокон) и среднюю — поясок, или цингулюм, который соединяет эпивальву и гиповальву. У панцирных форм эпивальва и гиповальва состоят из отдельных щитков, которые в определённом порядке соединяются швами. Именно за счёт разрастания швов происходит рост панциря. Эпивальва и гиповальва представляют собой две полусферы, сходящиеся в области пояска[18]. Верхушка эпивальвы иногда оканчивается апексом, при этом нижний конец панциря называется антапексом. У многих видов на панцире имеется две перпендикулярные бороздки — поперечная и продольная, в которых залегают жгутики[23]. Поперечная бороздка делит панцирь на эпивальву и гиповальву, она может быть смещена к переднему (Amphidinium[en]) или заднему (Katodinium) концу или же проходить по экватору клетки. Поперечная бороздка может полностью опоясывать спинную сторону панциря, соединяясь (кольцевая) или не соединяясь (спирально завитая) с другим своим концом на брюшной стороне. Продольная бороздка располагается на брюшной стороне и проходит только по гиповальве, лишь иногда переходя на эпивальву. Однако у видов рода Gonyaulax она не только доходит до апекса, но и переходит на спинную сторону[24]. Под текальными везикулами залегает слой микротрубочек. Кроме того, у многих динофлагеллят в текальных везикулах под пластинами имеется добавочный слой, устойчивый к сильным кислотам и основаниям и состоящий из вещества, напоминающего спорополленин[en]. Кроме того, некоторые виды имеют дополнительную мембрану под текальными везикулами. У некоторых динофлагеллят, например, Amphidinium carterii, снаружи от плазмалеммы имеется гликокаликс, состоящий из кислых полисахаридов. Возможно, его образуют цитоплазматические мукоцисты[24]. На поверхности клеток некоторых динофлагеллят имеются органические чешуйки, например, у Lepidodinium viride. У Heterocapsa чешуйки формируются в аппарате Гольджи и в везикулах мигрируют к базальным тельцам жгутиков, откуда высвобождаются на поверхность клетки[19]. У некоторых представителей имеется внутренний кремниевый скелет. Так, у фаготрофной динофлагелляты Actiniscus pentasterias около ядра располагаются две пятилучевые кремниевые звезды[24]. В некоторых источниках под «амфиесмой» понимают самые верхние слои клетки динофлагеллят (плазмалемму, текальные везикулы с пластинками и слой микротрубочек), а «текой» называют совокупность текальных везикул[21]. Теки динофлагеллят. Сканирующая электронная микроскопия Pyrodinium sp. Thoracosphaera heimi Karenia brevis[en] Histioneis remora Gymnodinium catenatum Жгутики У различных динофлагеллят жгутики могут быть прикреплены по-разному. Если два неравных жгутика отходят от апикального конца клетки, то такой тип называется десмоконтным (например, у Prorocentrum); такой вариант отхождения жгутиков считается примитивным. В этом случае при плавании один жгутик направлен вперёд, а другой — перпендикулярно первому. Однако у большинства динофлагеллят имеет место более эволюционно продвинутый вариант, при котором оба неравных жгутика отходят от вентральной стороны клетки (диноконтный тип отхождения жгутиков). У этих динофлагеллят клетки разделены на эпивальву и гиповальву, причём поперечный жгутик лежит в поперечной бороздке, а продольный — в продольной[25]. Оба жгутика имеют типичную для эукариот аксонему (9 периферических дуплетов микротрубочек и 2 центральные микротрубочки). Каждый жгутик выходит из небольшого впячивания на поверхности клетки (жгутикового канала), которое открывается жгутиковой порой. У большей части динофлагеллят каждый жгутик имеет собственный жгутиковый канал. Переходная зона жгутиков у некоторых видов может включать 2 параллельных диска, залегающих при основании двух центральных микротрубочек и одно или два нижележащих кольца. Однако у большинства динофлагеллят переходная зона представлена сильно изогнутой поперечной пластинкой с мощными периферическими валиками и развитым утолщением в центре пластинки (аксосомой). У Gymnodinium lanskaya и Heterocapsa pigmaea над поперечной пластинкой располагается переходный цилиндр, а у последнего вида, кроме того, имеется две поперечные пластинки вместо одной[25]. Клетка Peridiniella danica. Стрелка — продольный жгутик, головка стрелки — предполагаемые «буксирные» филаменты Поперечный жгутик имеет вид волнистой ленты и по длине в 2—3 раза превосходит продольный жгутик. Он выходит из верхней жгутиковой поры и поворачивает влево, опоясывая клетку. Кроме аксонемы он имеет исчерченный параксиальный тяж, состоящий из белка центрина[en] — Ca2+-зависимого сократительного белка. Он выполняет механическую функцию и всегда короче аксонемы, которая располагается по левозакрученной спирали вокруг него. Сокращение жгутика сопровождается увеличением степени спирализации аксонемы. На мембране поперечного жгутика располагается ряд длинных (2—4 мкм длиной и 10 нм шириной) простых тонких волосков (мастигонем[en]), которые могут быть как одинаковой, так и различной длины. Последний микрометр поперечного жгутика лишён волосков и параксиального тяжа. Этот жгутик движется короткими периодическими волнами против часовой стрелки, если смотреть с переднего конца клетки (лейотропное направление), обеспечивая вращательные и поступательные (в виде толчков) движения клеток[3]. Поперечный жгутик играет роль руля клетки. Клетка всегда вращается в направлении биения жгутика, так что жидкость направляется в противоположном (дексиотропном) направлении[26]. У Noctiluca поперечного жгутика нет, и она не может вращаться во время плавания[25]. Продольный жгутик берёт начало в нижней жгутиковой поре и тянется вдоль клетки, выходя за её пределы. Этот жгутик имеет обычное строение, и нередко волоски (длиной до 0,5 мкм и шириной до 10 нм) на его мембране располагаются в два ряда. Иногда в продольном жгутике имеется и параксиальный тяж. Вдоль длины продольного жгутика проходит R-волокно. Сокращение жгутика происходит при сокращении R-волокна на треть своей длины, которое вызывается входом ионов Ca2+ в продольный жгутик. Он движется волнообразно, и с его помощью клетка осуществляет поступательное движение по направлению вперёд, резко останавливается и движется назад. Механическое воздействие на клетки Ceratium tripos вызывает сокращение продольного жгутика, так что он укладывается в продольную бороздку[19][25]. Среди фотосинтезирующих одноклеточных организмов динофлагелляты — самые быстрые пловцы, их скорость передвижения составляет 200—500 мкм/с. Впрочем, они всё-таки уступают Mesodinium — организму, представляющему собой эндосимбиоз инфузории и криптофитовой водоросли. Клетки Lingulodinium polyedrum[en] плавают с линейной скоростью 250 мкм/с при температуре 20 °С, а клетки Gyrodinium при той же температуре развивают линейную скорость 319 мкм/с[27]. Базальные тела жгутиков динофлагеллят имеют типичное для эукариот строение. Они могут располагаться под углом почти 180°, перпендикулярно или параллельно друг другу. От базального тела продольного жгутика начинается лентовидный корешок из микротрубочек, проходящий под продольной бороздой. Базальное тело поперечного жгутика связано с микротрубочковым корешком из одной или двух микротрубочек, к которым под прямым углом, подобно гребёнке, прикрепляется ещё один ряд микротрубочек. Базальные тела соединены друг с другом поперечнополосатым соединением из центрина. У различных динофлагеллят корешковая система может как редуцироваться, так и усложняться добавлением дополнительных компонентов[25]. Динофлагелляты с немонадным типом организации таллома — коккоидным (роды Cystodinium, Stylodinium, Tetradinium и другие), ризоподиальным (Dinamoebidium), пальмеллоидным (Gloeodinium), нитчатым (Dinothrix, Dinoclonium, Rufusiella) — на стадии зооспоры являются подвижными клетками с двумя жгутиками, напоминающими вегетативные клетки гимнодиниума, а позднее жгутики сбрасывают. При этом у организмов с нитчатым талломом после отбрасывания жгутиков клетки совершают несколько делений, но не расходятся, а образуют слабо ветвящуюся нить из округлых клеток[28][29]. Ядро и генетический аппарат Морфология ядра Клетка Oxyrrhis marina[en], видно ядро и ядрышко Организация ядра и генетического аппарата динофлагеллят в высшей степени необычна; по этой причине ядро динофлагеллят получило название мезокарион, или динокарион. В частности, хромосомы динофлагеллят конденсированы[en] на протяжении всего клеточного цикла (в том числе и в интерфазе). Интересно, что основным структурным белком хроматина у динофлагеллят является белок вирусного происхождения, совершенно не похожий на гистоны, вирусный нуклеопротеин динофлагеллят (dinoflagellate viral nucleoprotein; DVNP). Однако, у большинства исследованных видов, гистоны также экспрессируются[30]. Так как хромосомы в ядрах динофлагеллят не претерпевают циклических преобразований и постоянно конденсированы, некоторые авторы предлагают называть такой тип организации ядер хромосомным. Обычно хромосомы располагаются в нуклеоплазме на некотором расстоянии друг от друга, заполняют всё пространство ядра и почти полностью маскируют его содержимое; так происходит, например, у Gloeodinium montanum и Amphidinium elegans[31]. У некоторых динофлагеллят, в основном свободноживущих, часть хромосом прикреплена к оболочке и находится в таком состоянии на протяжении всего митоза. Иногда отдельные хромосомы погружаются в ядрышко[32]. Из-за постоянной конденсированности хромосом динофлагеллят их даже считали переходным звеном между прокариотами и эукариотами (мезокариотами), пока не была установлена связь динофлагеллят с Alveolata[33]. Ядро в клетках динофлагеллят может быть самой разнообразной формы: сферической, яйцевидной, треугольной, серповидной, многолопастной, подковообразной, почковидной или притуплённо-конической формы. Размеры ядра также варьируют в широких пределах: от 0,37 мкм (Cochlodinium heterolobatum) до 40—50 мкм (Ceratium cornutum). Обычно ядро располагается в центре клетки, однако может смещаться к переднему или заднему концу. Его расположение в клетке зависит от стадии жизненного цикла, а также наличия или отсутствия пищеварительной вакуоли[en]. В каждом содержится одно или несколько способных к слиянию ядрышек. Иногда ядро динофлагеллят окружено, помимо двухмембранной оболочки, ещё и каналом эндоплазматического ретикулума (Ceratium hirundinella), а у Nematodinium armatum выявлено несколько таких каналов[34]. Для клеток динофлагеллят характерно очень высокое содержание ДНК. В клетках других эукариот, как правило, содержится от 0,046 до 3 пг ДНК на клетку, а у динофлагеллят — 3—250 пг ДНК, то есть общий размер содержащейся в их клетках ДНК составляет от 3000 до 215 000 мегабаз (Мб, миллионов пар оснований). Для сравнения: гаплоидный геном человека имеет размер 3180 Мб, а гексаплоидный геном пшеницы составляет 16 000 Мб[35][36]. Количество хромосом у динофлагеллят варьирует в широких пределах: от 4 у Syndinium borgertii и 12—18 у Prorocentrum balticum до 260—280 у Ceratium hirundinla, 325 у Endodinium chattonii и 500—600 у отдельных видов Gymnodinium[35][36]. Как правило, у свободноживущих динофлагеллят хромосом больше, чем у паразитических. Размеры хромосом сильно варьируют даже в пределах одного кариотипа. Например, у Prorocentrum micans их длина достигает 10—15 мкм, у Woloszynskia stoschii — 1,3—3,3 мкм, у Gymnodinium indicum — от 0,75 до 1,5 мкм, а у Katodinium rotundata диаметр почти сферических хромосом не превышает 0,5 мкм. Такие короткие хромосомы лишены центромер и вторичных перетяжек и слабо дифференцируются по длине. Различна и форма хромосом, причём форма хромосом связана с их размером: длинные — нитевидные (Prorocentrum micans), короткие — стержневидные (Gymnodinium vitiligo), мелкие — точкообразные или бочонковидные (Amphidinium klebsii). Обычно кариотип одного вида представлен хромосомами одной формы, которые морфологически неотличимы. С этим связаны трудности подсчёта количества хромосом у динофлагеллят, поэтому обычно их количество удаётся оценить лишь примерно[37]. Стоит отметить, что динокарион имеется не у всех динофлагеллят. У некоторых представителей ядра обычные эукариотические (Noctiluca, Oodinium[en][38]); у некоторых представителей в вегетативных клетках ядра обычные и динокарион присутствует на других стадиях клеточного цикла (например, гаметах). У свободноживущего динофлагеллята Oxyrrhis marina[en] хромосомы менее конденсированы, чем в динокарионе, и содержат типичные эукариотические гистоны[39]. У некоторых динофлагеллят имеется два ядра, причём, в отличие от других многоядерных клеток (например, инфузорий), эти ядра содержат ДНК различного происхождения: одно ядро содержит генетическую информацию динофлагелляты, а другое ядро, по сути, является ядром симбиотической диатомовой водоросли. Интересно, что не только ядро, но также митохондрии и пластиды диатомеи сохраняют функциональность[40]. ДНК Особенности организации генома динофлагеллят Images.png Внешние изображения Image-silk.png Электронная микрофотография конденсированных хромосом динофлагеллят Image-silk.png Структура конденсированной хромосомы динофлагеллят Вегетативная фаза динофлагеллят гаплоидна, исключение составляет лишь диплоидная ночесветка (Noctiluca)[1]. Хромосомы динофлагеллят морфологически одинаковы[36] и конденсированы на протяжении всего клеточного цикла — в отличие от прочих эукариот, у которых хромосомы конденсируются только при митозе, а в интерфазе, когда идёт активная транскрипция, степень конденсации значительно ниже. Впрочем, недавние исследования Pyrocystis lunula выявили наличие у этой динофлагелляты 49 пар хромосом различного размера и морфологии, что свидетельствует о её диплоидности[33]. В световой микроскоп они видны как чёткие структуры, а на ультраструктурном уровне они имеют фибриллярное строение[38]. Конденсация хромосом в интерфазе наблюдается также у эвгленовых, но, в отличие от них, для ДНК динофлагеллят характерен ещё и необычный химический состав[35]. Хромосомы динофлагеллят лишены центромер, и во время митоза они прикрепляются кинетохорами напрямую к ядерной мембране[41]. У динофлагеллят отсутствуют типичные эукариотические коровые гистоны (Н2А[en], Н2B[en], H3[en], H4[en]), однако у них имеется возможный гомолог гистона H1 (гистон)[en], который регулирует компактизацию ДНК. Впрочем, недавние анализы транскриптома выявили наличие у динофлагеллят транскриптов не только всех коровых гистонов, но и некоторых их вариантов (H2A.X[en] и H2A.Z[en]). Эти белки заведомо не задействованы в упаковке большей части геномной ДНК (по крайней мере на вегетативной стадии жизненного цикла большинства динофлагеллят). Возможно, они участвуют в упаковке лишь очень малой доли генома и по этой причине не определяются экспериментально; а может быть, они упаковывают ДНК только на некоторых стадиях жизненного цикла (в том числе в цистах)[33]. Из-за этого у динофлагеллят нет нуклеосом, и ДНК упакована иначе: она неоднократно спирализована и образует толстые нити, хотя элементарные фибриллы (микрофибриллы) у них имеют толщину 2—8 нм, как у бактерий, вместо более толстых эукариотических фибрилл толщиной 10—25 нм[42]. Хромосомы динофлагеллят различаются по плотности, которая прямо зависит от того, как плотно упакованы микрофибриллы хромосом. Этот фактор может зависеть от стадии клеточного цикла, изменения светового режима, концентрации питательных веществ, так что у организмов одного вида можно встретить то более, то менее рыхлые хромосомы[37]. Среди азотистых оснований у динофлагеллят явно преобладают фракции аденина и тимина, в очень незначительном количестве (0,4 ± 0,3 %) имеется 5-метилцитозин[en]. Как было показано в 1973 году Питером Рэем, изучавшим состав ядерной ДНК у вида Gyrodinium cohnii, около 37 % тимина в ней было замещено другим пиримидиновым основанием — 5-гидроксиметилурацилом[43]. Позднейшие исследования показали, что доля замещённого тимина у различных видов динофлагеллят составляет от 12 % до 70 %, и это — уникальная их особенность, не встречающаяся у других эукариот; в то же время 5-гидроксиметилурацил является естественным компонентом генома некоторых бактериофагов — например, фагов сенной палочки (Bacillus subtilis). У большинства эукариот данное азотистое основание образуется при окислении тимина или 5-метилцитозина[en] и быстро репарируется ДНК-гликозилазой[en]. Функциональное значение 5-гидроксиметилурацила в ядрах динофлагеллят остаётся неизвестным[33][44]. Как и у большинства других эукариот, у динофлагеллят имеются метилированные мотивы mCpG и 5-метилцитозин, а также необычный N6-метиладенин[35][42]. Синтез ДНК у динофлагеллят не приурочен к определённой фазе клеточного цикла, как у других эукариот, а идёт непрерывно, как у прокариот[45]. Вместо типичных гистонов у динофлагеллят имеются особые основные гистоноподобные белки (англ. histone-like proteins, HLP), которые и осуществляют упаковку ДНК. По вторичной структуре они напоминают гистоноподобные белки бактерий. По сравнению с коровыми гистонами эти белки имеют очень слабое сродство к ДНК. HLP динофлагеллят ассоциированы с ядрышком и петлями, выступающими из конденсированных хромосом. Концентрации этих белков чрезвычайно низки, и соотношение основные белки: ДНК составляет всего 0,08—0,13, при том что у большинства эукариот это значение приближается к 1[35]. Только лишь 20 % геномной ДНК защищено белками, и обычно защищённые участки длиной 10—15 килобаз разделяются длинными незащищёнными участками. Было показано, что ДНК в хромосомах динофлагеллят может находиться в двух состояниях: основная фракция, которая содержит транскрипционно неактивную ДНК, и диффузная периферическая фракция, содержащая транскрипционно активную ДНК. Эти данные подтверждают давнюю гипотезу о том, транскрипция у динофлагеллят происходит вне хромосом, где соответствующие ферменты могут получить доступ к последовательностям ДНК вне конденсированных хромосом[36]. HLP способны регулировать уровень конденсации ДНК в зависимости от собственной концентрации, поэтому, вероятно, они отвечают за конденсацию выступающих петель и регулируют доступ транскрипционных факторов к генам[33]. Эксперименты по ренатурации показали, что даже у динофлагеллят с огромными геномами имеется большая доля уникальных последовательностей. Так, у Heterocapsa pygmaea она составляет 75 %, у Crypthecodinium cohnii — 40—45 % и у Glenodinium foliaceum — 56 %[42]. У гетеротрофа Crypthecodinium cohnii уникальные последовательности (1—3 копии) разделяются областями повторов длиной около 600 нуклеотидов. Общая длина уникальных последовательностей у этой динофлагелляты составляет 1,5 × 109 пар оснований, что типично для «высших» эукариот. У автотрофной динофлагелляты Wolosynskia bosteniensis длина уникальных последовательностей оценивается в 1,32 × 1010, что на порядок больше аналогичного параметра у млекопитающих. По этой причине гипотеза, объясняющая большое количество ДНК в клетках динофлагеллят полиплоидностью, неверна: при полиплоидии доля уникальных последовательностей будет значительно ниже[36]. Экспрессия генов В последнее время было сделано несколько важных открытий относительно особенностей транскрипции у динофлагеллят. Одним из них стало открытие 5’-транс-сплайсинга транскриптов динофлагеллят. Оказалось, что 5’-концы всех транскриптов, экспрессируемых в ядре, содержат одну и ту же лидерную последовательность длиной 22 нуклеотида. К настоящему моменту транс-сплайсинг описан у всех изученных динофлагеллят, даже тех, которые отделились очень рано в ходе эволюции, так что этот процесс, по-видимому, был одним из ранних приобретений ветви динофлагеллят. Сами лидерные последовательности кодируются рядами повторяющихся генов неизвестного размера и количества. Явление транс-сплайсинга описано для ограниченного количества мРНК у некоторых других эукариот, однако наиболее хорошо оно изучено у трипаносом, которые интенсивно используют его. Интенсивное использование 5’-транс-сплайсинга динофлагеллятами и трипаносомами является, по-видимому, результатом конвергентной эволюции[33]. Некоторые другие свойства генетического аппарата динофлагеллят также обнаруживают сходство с трипаносомами. Как и у трипаносом, у динофлагеллят гены собраны в тандемные ряды, кодирующие почти идентичные белки. Показано, что наиболее интенсивно экспрессируемые гены собраны в более крупные тандемные ряды, а гены, экспрессирующиеся на низком уровне, присутствуют в единичном экземпляре и содержат больше интронов. Транскрипты, как и у других эукариот, обычно содержат сигнал полиаденилирования (AAAAG/C). Иногда транскрипты динофлагеллят не содержат интронов, а зрелые мРНК могут быть как полицистронными, так и дискретными, а также, в некоторых случаях, лишены полиаденилирования[46]. Важным процессом, влияющим на регуляцию экспрессии генов у динофлагеллят в ходе эволюции, может быть амплификация генов. Если у динофлагеллят, как и у трипаносом, экспрессия большинства генов регулируется посттранскрипционно[en], то амплификация генов в геноме может быть ключевым механизмом регуляции количества транскриптов генов в клетке. Некоторые гены в рядах лишены типичных промоторов, распознаваемых РНК-полимеразой II, хотя этот фермент у динофлагеллят всё же функционирует в качестве РНК-полимеразы[46]. Вблизи генов динофлагеллят нет ТАТА-боксов, однако у Crypthecodinium cohnii[en] был обнаружен видоизменённый ТАТА-связывающий белок[en] (ТВР), который показал высокое сродство к мотиву ТТТТ. Подобных промоторов к настоящему моменту идентифицировано не было. Возможно, что целый ряд имеет единственный вышестоящий промотор. Поскольку у динофлагеллят ряды состоят из копий одного и того же гена, а не разных генов, как у трипаносом, отдельные семейства генов[en] могут всё же регулироваться на уровне транскрипции вышележащим промотором[33]. Вероятно, что в регуляции экспрессии генов динофлагелляты полагаются в основном на посттранскрипционные механизмы[33], хотя имеют место и транскрипционные механизмы контроля[en]. В некоторых случаях использование тех или иных механизмов зависит от внешнего стимула. Транскрипционная регуляция была показана для перидинин[en]-хлорофилл a-связывающего белка, S-аденозилгомоцистеингидролаза[en]-подобного белка, метионин-аминопептидаза[en]-подобного белка, а также гистон-подобного белка. Посттранскрипционные механизмы были описаны в регуляции гена люциферин-связывающего белка и глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы[en][36]. Несмотря на все отличия генетического аппарата динофлагеллят от остальных эукариот, оказалось, что сплайсинг и обеспечивающие его белки и РНК у них почти не отличаются от высших эукариот. Они имеют консервативные малые ядерные РНК U1—U6, которые имеют схожую с высшими эукариотами вторичную структуру и посттранскрипционные модификации. Ядерные тельца, содержащие белки сплайсинга, оказались похожими на тельца Кахаля других эукариот[46]. Показано, что у динофлагеллят экспрессия небольшой, но значимой доли генов зависит от различных условий. Анализ транскриптома Pyrocystis lunula с применением микрочипов показал, что количество транскриптов около 3 % генов значительно изменялось в соответствии с циркадными ритмами, а ещё 4 % — с окислительным стрессом. Проводились исследования по различиям транскриптомов токсинообразующих и не образующих токсинов штаммов динофлагеллят. Оказалось, что 4—7 % транскриптомов в этих случаях значительно различаются[33]. Митоз Митоз динофлагеллят в сравнении с митозом у других групп организмов Для митоза динофлагеллят характерен ряд особенностей: ядерная мембрана сохраняется (закрытый митоз), не формируется метафазная пластинка. Такой тип закрытого митоза получил название диномитоз[47]. В качестве примера наиболее продвинутого типа митоза у динофлагеллят можно рассмотреть митоз Syndinium[en]. Начало деления знаменуется удвоением оснований жгутиков с двух до четырёх. В течение этой стадии ядро увеличивается в размерах и можно разглядеть много Y- и V-образных хромосом. В профазе митоза происходит продольное расщепление хромосом и образуются хроматиды, спирально закрученные вокруг друг друга. Продолжительность профазы у динофлагеллят в значительной мере определяется длиной хромосом: чем хромосомы длиннее, тем больше времени занимает их раскручивание[48]. Оболочка ядра остаётся интактной во время митоза, и во время митоза возникают её глубокие впячивания (у некоторых динофлагеллят ядерная оболочка растворяется). Некоторые из них образуют сквозные туннели, проходящие через всё ядро насквозь (образуется от 1 до 15 туннелей). Эти туннели заполнены цитоплазмой, и в них начинают собираться микротрубочки, которые, однако, не соединены с нетронутой ядерной оболочкой. Микротрубочки собираются в пучки по 25—40 сразу после разделения хромосом на хроматиды. У Amphidinium carterae[en] в ядре образуется 2—4 туннеля, у других видов их больше[48]. Выше уже было отмечено, что хромосомы прикрепляются к ядерной мембране напрямую через особые кинетохоры (кинетохорные пластинки). Кинетохорные пластинки появляются в полностью сформированных туннелях вместе с дифференциацией ядерной оболочки. Таким образом, ядерная оболочка как бы разграничивает хромосомы и микротрубочки веретена. Динофлагелляты — единственные водоросли со внеядерным веретеном деления[48][49]. В метафазе у динофлагеллят не формируется метафазной пластинки, характерной для митоза высших эукариот, и хромосомы остаются разбросанными по ядру. Ядрышко существует в течение всего клеточного цикла и делится путём образования сужения посередине. В анафазе клетка и ядро удлиняются в латеральном направлении, а хромосомы расходятся к противоположным концам ядра. Пока ещё происходит латеральное удлинение, в центре клетки ядерная мембрана образует перетяжку, и дочерние ядра становятся независимыми[48][49]. На полюсах веретена у динофлагеллят могут быть как типичные центриоли (центрический митоз), так и полярные образования совсем другой природы (ацентрический митоз). Полярные образования могут представлять собой область цитоплазмы с большим скоплением элементов эндоплазматического ретикулума и диктиосом; в других случаях они являются бесструктурными полупрозрачными уплотнениями цитоплазмы; наконец, полярное образование может представлять собой морфологически дифференцированное бесструктурное многодольчатое тело[50]. Митохондрии Строение клетки динофлагелляты Митохондрии динофлагеллят имеет трубчатые кристы, отходящие от внутренней мембраны и суженные у основания[51]. Организация митохондриального генома динофлагеллят имеет ряд уникальных особенностей. Их митохондриальный геном, как и у их близких родственников — апикомплексов, значительно сокращён: в нём имеется всего лишь 3 белок-кодирующих гена (кодируют цитохром b[en] (cob), субъединицу 1 цитохром c-оксидазы[en] (cox1) и субъединицу 3 цитохромоксидазы (cox3)), два гена, кодирующих рРНК (рРНК малой субъединицы (SSU) и большой субъединицы (LSU)), и совсем нет генов, кодирующих тРНК[33]. И у динофлагеллят, и у апикомплексов митохондриальные гены рРНК значительно фрагментированы. Митохондриальный геном динофлагеллят подвергся значительной амплификации и рекомбинации, в результате чего в нём множество копий генов и фрагментов генов соединяются друг с другом в различных комбинациях. Подобным дупликациям и перестройкам подверглись и некодирующие последовательности. У некоторых динофлагеллят в митохондриальном геноме содержатся инвертированные повторы[en], способные формировать элементы вторичной структуры (например, шпильки). Из-за дупликации и рекомбинации реальный размер и организация митохондриального генома динофлагеллят остаются неизвестными. Предварительные исследования с использованием гель-электрофореза показали, что митохондриальный геном рассредоточен по множеству линейных хромосом, размер которых не превышает 30 килобаз[52]. Транс-сплайсинг транскриптов cox3 Кроме того, экспрессия митохондриальных генов динофлагеллят также характеризуется необычными особенностями. Белоккодирующие гены мтДНК лишены стандартных старт-кодонов AUG, более того, динофлагелляты не используют и обычные стоп-кодоны. Транскрипты cox1 и cob полностью лишены стоп-кодонов, в транскриптах cox3 стоп-кодон UAA всё же имеется, однако он не транскрибируется с ДНК, а образуется путём олигоаденилирования U, расположенного на конце исходного транскрипта и входящего в состав последней рамки считывания. У динофлагелляты Karlodinium micrum процессинг транскриптов cox3 включает транс-сплайсинг мРНК — процесс, при котором кодируемые независимо транскрипты-предшественники cox3 соединяются вместе, давая зрелый транскрипт. Транс-сплайсинг cox3 был описан и у других динофлагеллят[52]. В митохондриальных транскриптах большей части динофлагеллят происходит интенсивное редактирование РНК, затрагивающее до 6 % нуклеотидов[52]. При редактировании РНК некоторые нуклеотиды, соответствующие нуклеотидам ДНК, заменяются на другие. К числу наиболее частых изменений, вносимых редактированием РНК, можно отнести транзиции С → U и U → C. У динофлагеллят кроме таких транзиций происходят также транзиции А → G и небольшое количество трансверсий[en]. Интересно, что, хотя системы редактирования РНК функционируют у некоторых других эукариот, они отсутствуют у ближайших родственников динофлагеллят — инфузорий и апикомплексов. Это может свидетельствовать в пользу того, что механизм редактирования РНК возник на начальных этапах эволюции динофлагеллят независимо от других групп организмов[36]. Хлоропласты Хлоропласты динофлагеллят дисковидные, однако они могут иметь пластинчатую, лентовидную или другую форму. В клетке они могут располагаться около границы клетки, а могут радиально расходиться от центра клетки. Количество хлоропластов в клетке варьирует от одного до множества[53]. Эндосимбионты Основные статьи: Эндосимбиогенез, Клептопластия В отличие от других эукариот, у динофлагеллят процессы приобретения хлоропластов в ходе эндосимбиоза и их утери протекают сравнительно легко и являются обычным явлением. Этим, вероятно, и объясняется огромное разнообразие хлоропластов у динофлагеллят. Для большинства их разновидностей характерно наличие оболочки из трёх мембран, в состав которой не входит эндоплазматический ретикулум, тилакоиды собраны в стопки по три. Среди предполагаемых древних и недавно приобретённых эндосимбионтов динофлагеллят обнаружены: цианобактерии: например, у Ornithocercus magnificus, Citharistes regius; красные водоросли: у всех динофлагеллят, содержащих хлоропласты с тремя мембранами и перидинином, например, у видов рода Ceratium; гаптофитовые водоросли: например, у Gymnodinium mikimotoi, G. breve и G. galatheanum; криптофитовые водоросли: например, у Gymnodinium eucyaneum, G. acidotum; празинофициевые водоросли[en]: например, у Lepidodinium viride, Gymnodinium chlorophorum; диатомовые водоросли: например, у Peridimium balticum, P. foliaceum; предполагаемые силикофлагелляты[en]: например, у Podolampas bipes[38]. У некоторых динофлагеллят, например, у Dinophysis[en] spp. и Amphidinium poecilchroum, имеет место клептопластия: в их клетках временно содержатся хлоропласты, заимствованные у фотосинтезирующей добычи[33]. Для вида Dinophysis acuminata[en] характерна двойная клептопластия: представители данного вида заимствуют пластиды у поедаемых ими инфузорий Myrionecta rubra, а те, в свою очередь, накапливают хлоропласты поглощаемых ими криптофитов вида Teleaulax amphioxeia[en][54][55]. Типы хлоропластов Перидинин Структурная формула перидинина Белковый светособирающий комплекс, содержащий хлорофилл (черный) и перидинин (розовый) Известно пять основных типов хлоропластов у динофлагеллят, каждый из которых имеет свою эволюционную историю и характеризуется наличием особого набора пигментов. У динофлагеллят наиболее распространены хлоропласты, содержащие пигмент перидинин (перидининсодержащие хлоропласты). Эти хлоропласты окружены тремя мембранами и являются результатом вторичного эндосимбиоза с красной водорослью. Перидинин — это основной каротиноидный пигмент динофлагеллят, он поглощает световую энергию в сине-зелёной области спектра (470—550 нм) и вместе с хлорофиллом входит в состав белкового светособирающего комплекса. Хлорофиллы а и с[en] и перидинин служат основными фотосинтетическими пигментами[56]. Кроме перидинина, в хлоропластах динофлагеллят присутствуют β-каротин, диадиноксантин, диноксантин и прочие каротиноиды. В хлоропластах такого типа обнаружена форма II Рубиско, которая имеется, помимо динофлагеллят, у некоторых бактерий (подробнее см.). Пиреноиды встречаются редко. Они могут быть различной формы: простые пиреноиды, расположенные внутри хлоропласта, сложные внутренние голые пиреноиды, пиреноиды, выступающие из хлоропластов в виде почки, а также пиреноиды, сидящие на одной или нескольких ножках. Функции пиреноидов в клетках динофлагеллят неизвестны[53]. Второй тип хлоропластов у динофлагеллят — фукоксантинсодержащие хлоропласты, которые имеются у видов Gymnodinium mikimotoi, G. breve и G. galatheanum. Эти хлоропласты тоже покрыты тремя мембранами, однако они произошли в результате третичного эндосимбиоза динофлагеллята, утратившего эндосимбионта-красную водоросль, и гаптофитовой водоросли. Они содержат гексаноилфукоксантин и/или бутаноилфукоксантин, хлорофиллы c1 и c2, однако лишены перидинина[57]. Третий тип хлоропластов ведёт своё начало от эндосимбиотических криптофитовых водорослей и известен для представителей рода Dinophysis[en]. Происхождение этих хлоропластов подтверждается как ультраструктурными особенностями и составом пигментов, так и последовательностью гена psbA и малой субъединицы рРНК. В отличие от криптофит, пластиды динофлагеллят покрыты двумя, а не четырьмя мембранами, и лишены нуклеоморфа. Может быть, что эти хлоропласты являются не постоянными, а клептопластами[58]. Четвёртый тип пластид имеется у Peridimium balticum и P. foliaceum. Эти пластиды произошли от диатомовых водорослей в результате третичного эндосимбиоза. Они отделены от цитоплазмы динофлагеллята-хозяина единственной мембраной, под которой находится ядро, митохондрии, рибосомы и хлоропласты с хлоропластным эндоплазматическим ретикулумом, ламеллами из трёх тилакоидов и опоясывающей ламеллой. Главные пигменты этих хлоропластов — хлорофилл c1 и фукоксантин. Кроме того, хозяева-динофлагелляты содержат трёхмембранные производные сильно редуцированных перидининсодержащих хлоропластов. По-видимому, P. balticum и P. foliaceum представляют собой промежуточную стадию между поглощением эндосимбионта и его редукцией до маленького ядра (нуклеоморфы) и пластид[58]. Пластиды пятого типа произошли в результате вторичного эндосимбиоза с зелёной празинофициевой водорослью. Они имеются у по крайней мере двух динофлагеллят — Lepidodinium viride и Gymnodinium chlorophorum. Они покрыт двумя мембранами, содержат хлорофиллы a и b, празиноксантин[58]. Геном хлоропластов Геном хлоропластов перидининсодержащих водорослей примечателен тем, что он представлен не единственной кольцевой молекулой ДНК, а разбит на миникольца размером 2—3 килобазы, содержащие один или несколько генов и некодирующую коровую последовательность, которая, судя по всему, содержит точку начала репликации. И репликация, и транскрипция пластидных миниколец происходит по механизму катящегося кольца. Было высказано предположение, что целое миникольцо транскрибируется в непрерывно в несколько оборотов, давая длинный транскрипт, содержащий несколько копий мРНК, соответствующей целому кольцу. Далее эндонуклеазы разрезают его на длинные мРНК-предшественники, которые далее подвергаются процессингу в зрелые мРНК, в том числе полиуридинилированию по 3’-концу. К настоящему моменту было описано только лишь 16 генов, кодируемых миникольцами, так что они являются наименьшими из известных на данный момент пластидных геномов. Гены на миникольцах кодируют 12 коровых субъединиц четырёх главных комплексов мембраны тилакоида (фотосистемы I и II, цитохром b6-f комплекс и АТР-синтаза), два рибосомных белка и два ещё не охарактеризованных белка. Остальные гены, необходимые для фотосинтеза, были перенесены в ядерный геном. Остаётся неясным, почему пластидный геном динофлагеллят подвергся столь значительному сокращению, однако, по-видимому, это было ранним событием в эволюционной истории динофлагеллят[33]. Известно, что гены, содержащиеся в геномах органелл, подвержены более интенсивному мутагенезу из-за близости активных форм кислорода. Кроме того, из-за отсутствия рекомбинации они накапливают мутации значительно быстрее ядерных геномов. Гены, перенесённые в ядро из пластид у динофлагеллят, включают 15 генов, которые у любого другого способного к фотосинтезу эукариотического организма кодируются геномом хлоропластов. Чем же можно объяснить тот факт, что 16 генов, тем не менее, всё-таки остались в пластидном геноме? Согласно одной из гипотез, гены, кодирующие ключевые элементы фотосинтезирующего аппарата, находятся под влиянием отбора, который удерживает их в хлоропластах, для того чтобы эти гены могли оперативно регулировать количество своих продуктов в ответ на изменения окислительно-восстановительных условий органеллы. Если бы эти гены содержались в ядре, то организмы, имеющие несколько пластид, не смогли бы оперативно доставлять необходимый белок в нуждающуюся органеллу. По этой причине набор генов в геноме перидининсодержащих хлоропластов может составлять тот самый минимальный набор генов, которые должны остаться в хлоропласте, чтобы поддерживать правильный окислительно-восстановительный баланс[33]. Белки, кодируемые генами пластид, переместившимися в ядро, характеризуются наличием трёхчленной сигнальной последовательности на N-конце, направляющей эти белки в хлоропласты, и гидрофобного участка, который облегчает попадание этих белков в транспортные везикулы. Эти транспортные везикулы далее сливаются с внешней мембраной хлоропласта. Такой белковый мотив, необходимый для попадания белка в хлоропласт, был независимо от динофлагеллят приобретён эвгленой, также имеющей трёхмембранные хлоропласты, которые, однако, происходят от зелёной, а не красной водоросли. Таким образом, в этом случае имеет место конвергентная эволюция. Ещё одной удивительной чертой перидининсодержащих пластид является то, что обычная I форма Рубиско у них заменена формой II, которая кодируется ядром. Вторая форма Рубиско имеет гораздо более низкое сродство к СО2 по сравнению с первой формой фермента, и обычно она обнаруживается у протеобактерий, растущих в условиях высокого уровня СО2 и низкого уровня О2. Возможно, у динофлагеллят имеются новые механизмы для концентрирования СО2, которые компенсируют низкое сродство фермента к СО2. Интересно, что недавно форма II Рубиско была найдена у двух других альвеолят, Chromera velia[en] и родственного вида, пока ещё не получившего официального названия и известного как CCMP3115. Эти данные свидетельствуют о том, что форма II Рубиско появилась у общего предка динофлагеллят и апикомплексов[33]. Другие типы пластид, появившиеся в результате эндосимбиозов с не-красными водорослями, были приобретены позже перидининсодержащих пластид, и их геномы имеют вид, обычный для пластидных геномов (единственная кольцевая молекула ДНК)[33]. Эволюция хлоропластов Считается, что исходным типом пластид для динофлагеллят стали перидининсодержащие пластиды, возникшие в результате вторичного эндосимбиоза с красной водорослью. Однако стоит отметить, что у видов, находящихся в основании эволюционного древа динофлагеллят (Perkinsus[en] и Oxyrrhis) пластиды не обнаружены. Кроме того, недавно в лишённых света океанских глубинах была обнаружена новая группа предположительно гетеротрофных альвеолят, которые, по данном филогенетического анализа, находятся вблизи основания древа динофлагеллят[36]. Способные к фотосинтезу динофлагелляты не образуют монофилетической группы. Последние филогенетические исследования показали, что у некоторых таксонов динофлагеллят, особенно тех, чьи хлоропласты не содержат перидинина, история взаимоотношения с эндосимбионтами довольно сложна: приобретение красной водоросли, затем её утрата и новое приобретение какой-нибудь другой водоросли, что указывает на возможность неоднократного эндосимбиоза. Кроме того, динофлагелляты сохраняют способность к приобретению эндосимбионтов и по сей день. Подтверждением этому может служить динофлагеллята Noctiluca scintillans (ночесветка), которая сама по себе гетеротрофна, однако внутри вакуолей особей этого вида иногда обнаруживаются свободноплавающие празинофициевые водоросли[38]. Остаётся неясным, о чём может свидетельствовать отсутствие пластид у видов, находящихся у основания древа динофлагеллят: о том, что динофлагелляты унаследовали древнее лишённое пластид состояние, или же предковые формы динофлагеллят утратили пластиды и впоследствии приобрели их заново. Если последнее предположение верно, то перидининсодержащие пластиды появились в результате третичного, а не вторичного, эндосимбиоза[36]. Не меньший интерес представляет эволюция перидининсодержащих хлоропластов. Филогенетический анализ 23S рРНК и гена psbA показал, что хлоропласты этого типа монофилетичны и, по всей вероятности, произошли от красных водорослей в результате вторичного эндосимбиоза, как это имело место у охрофитов и апикомплексов. Впрочем, анализ генов psaA, psbA и rbcL у различных красных, охрофитовых, гаптофитовых водорослей и динофлагеллят продемонстрировал, что динофлагелляты с перидинином и динофлагелляты с фукоксантином формируют монофилетическую группу, сестринскую гаптофитам. На основании этих результатов была выдвинута альтернативная гипотеза о происхождении перидининсодержащих пластид, согласно которой и перидининсодержащие, и фукоксантинсодержащие пластиды произошли от общего предка, которым была гаптофитовая водоросль, так что перидининсодержащие хлоропласты динофлагеллят представляют собой результат третичного эндосимбиоза[53]. Фототаксис Схема строения оцеллоида (слева) в сравнении с глазом позвоночных (справа). 1 — роговица и её аналог у оцеллоида, 2 — хрусталик, 3 — линза, 4 — ретиноид, 5 — сетчатка Images.png Внешние изображения Image-silk.png Трёхмерная реконструкция глаза динофлагелляты семейства Warnowiaceae. Ретиноид окрашен красным, линза — жёлтым, «роговица» — синим цветом. Все изученные динофлагелляты демонстрируют фототаксис в ответ на одну и ту же часть спектра, причём для волны длиной 450 нм степень проявления фототаксиса максимальна. Стигма (глазок) для фототаксиса необязательна, и лишённые стигмы клетки тоже могут реагировать на свет[59]. Рецепторы, реагирующие на свет, определённо находятся не в стигме и, вероятно, связаны с плазматической мембраной[60]. Стигма есть у менее чем 5 % динофлагеллят, из которых большинство — пресноводные формы. Стигма простейшего строения, представленная группой липидных глобул, локализованных в цитоплазме и не окружённых какой-либо мембраной, имеется, например, у Woloszynskia coronata. Стигма второго типа представлена рядом липидных глобул, локализованных в хлоропластах, расположенных на периферии клетки (например, Peridinium westii, W. tenuissima). Третий тип стигм характерен для Glenodinium foliaceum. У этой динофлагелляты стигма достигает 6 мкм в длину и 3 мкм в ширину. Она имеет более или менее прямоугольные очертания, уплощена и по внешнему виду напоминает мешок. Внутри неё находятся два ряда липидных глобул, разделённых зернистым пространством. Стигму окружает тройная мембрана, идентичная той, которая окружает хлоропласты. По соседству со стигмой находится не связанное с мембранами ламеллярное тельце, состоящее из уплощённых везикул, расположенных более или менее параллельно друг другу. Ламеллярное тельце достигает около 2 мкм в длину и 0,75 мкм в ширину и содержит до 50 везикул. Везикулы соединяются друг с другом в области концов, а на краю стопки — с шероховатым эндоплазматическим ретикулумом. Полагают, что стигма такого типа представляет собой сильно редуцированный перидининсодержащий хлоропласт[61]. Оцеллоид у динофлагелляты семейства Warnowiaceae (показан толстой стрелкой) Наиболее сложно устроенные стигмы, напоминающие по устройству глаз многоклеточных[62], характерны для членов семейства Warnowiaceae порядка Peridiniales[en]. Такого рода стигмы получили название оцеллоидов[63]. Оцеллоиды имеют структуры, аналогичные роговице, хрусталику и сетчатке глаз животных. При этом «роговица» представляет собой множество связанных в единую систему митохондрий, «хрусталик» (линза) состоит из мембран эндоплазматического ретикулума, а «сетчатка» (ретиноид) оказалась видоизменённым хлоропластом (виды семейства Warnowiaceae давно утратили способность к фотосинтезу)[64]. Интересно, что в ходе недавних исследований в «сетчатке» была обнаружена экспрессия родопсина, похожего на бактериальный, что подтвердило участие этих стигм в определении направления света[65]. Структура стигм Nematodinium armatum и Erythropsis cornuta была хорошо изучена, и их строение оказалось принципиально сходным. У N. armatum стигма располагается вверху нижней части клетки, рядом с пояском, и состоит из линзы и расположенного сзади неё пигментного бокала[66]. Микрофотография оцеллоида динофлагелляты семейства Warnowiaceae. Н — линза, R — ретиноид Ось, проходящая через центры линзы и пигментного бокала, практически перпендикулярна продольной оси клетки. Линза залегает сразу под плазмалеммой. Пигментный бокал состоит из трёх основных частей. Большая часть его стенки состоит из одного слоя крупных продолговатых пигментных гранул диаметром 0,3 мкм. При приближении к краю бокала пигментные гранулы становятся меньше и располагаются более свободно, формируя несколько слоёв. В основании бокала лежит плотный слой фибрилл диаметром 33 нм, параллельный оси стигмы. Этот слой покрывает слой поперечных фибрилл, получивший название ретиноид, поскольку он осуществляет восприятие света. Выше ретиноида располагается канал, который открывается в бороздку поперечного жгутика. Клеточная мембрана продолжается в мембрану канала[66]. Линза представляет собой сложную структуру, состоящую из сети митохондрий. Внутри митохондрий находится зернистый слой, отделённый от линзы мембраной. Центральная часть линзы представлена мембраносвязанным куполом или концентрическими слоями плотного материала. Большая часть линзы окружает этот кор и состоит из нескольких крупных, практически пустых лопастей. Между кором и лопастями находится сеть везикул среднего размера[66]. Свет попадает на линзу, фиксируется и направляется концентрированным пучком на пигментные глобулы, проходя через ретиноид[59]. Недавние исследования показали, что под действием света мембранные пузырьки стигмы становились более вытянутыми и плоскими[65]. Линза способна менять форму, а пигментного бокал, в свою очередь, способен смещаться относительно линзы[63]. Питание Некоторые способы питания динофлагеллят. а) фагоцитоз, b) питание с помощью поршня, с) питание с помощью вуали. D — динофлагеллята, Р — добыча По типу питания динофлагелляты могут быть автотрофами, миксотрофами и гетеротрофами. По-видимому, автотрофии в строгом смысле среди динофлагеллят практически не бывает, зато чрезвычайно широко распространена миксотрофия. Известно только менее 10 чисто автотрофных видов, не нуждающихся в готовых органических соединениях. Большая часть динофлагеллят, способных к фотосинтезу, ауксотрофна по витаминам группы В (B1 (тиамин), В12 (цианокобаламин) и Н (биотин)) и вынуждена получать их извне в готовом виде. Кроме того, известны фотосинтезирующие динофлагелляты, способные к фаготрофии[67]. Около половины известных видов динофлагеллят — облигатные гетеротрофы, лишённые пластид и поглощающие пищу осмотрофным или фаготрофным путём. Фаготрофия имеет более широкое распространение у динофлагеллят. Фаготрофные организмы поглощают твёрдые пищевые частицы и переваривают их в пищеварительных вакуолях. Они питаются другими водорослями, в том числе и другими динофлагеллятами, нематодами, личинками полихет, икрой рыб. Для захвата пищевых частиц они используют разнообразные специальные органеллы, среди которых стебельки (педункли), щупальца (тентакли), поршни (пистоны) и вуали (паллиум). Стебельки — небольшие подвижные пальцевидные выросты, которые располагаются в борозде у основания жгутиков. Вероятно, они выполняют сенсорные функции и обеспечивают прикрепление к субстрату. Щупальца — более удлинённые образования, служащие для захвата пищи и направления её к клеточному рту (цитостому). Щупальца описаны у Nocticula, Pronocticula, Pavillardia и др. Поршень представляет собой полый цилиндрический вырост, подтягивающий пищу к цитостому. Он может быстро удлиняться, причём его длина может в 15 раз превышать длину тела, расширяться, а потом быстро сужаться и сокращаться. Поршень проделывает отверстие в клетке-жертвы и высасывает из неё цитоплазму. Такой поршень характерен для Gymnodinium fungiforme, зооспор Pfiesteria piscicida[en], а также фотосинтезирующей динофлагелляты Amphidinium cryophilum. Вуаль — псевдоподиальная мембрана, выходящая из борозды вблизи основания жгутика и имеет вид ловчей сети, по размеру превышающей клетку. К этой сети прилипают отдельные крупные клетки и колониальные и диатомеи, далее они обволакиваются и их содержимое всасывается. Такой акт внеклеточного пищеварения длится 20—30 минут. Вуаль описана у некоторых видов родов Protoperidinium, Oblea и Diplopsalis. Первые питаются в основном диатомеями и динофлагеллятами, а все остальные могут ловить не только диатомей, но и гаптофитовых, празинофициевых и криптофитовых водорослей[68]. В клетках динофлагеллят может присутствовать большая везикула, содержащая останки переваренных органелл (тельце накопления). Вероятно, она соответствует везикулам с теми же функциями, имеющимся у криптофитовых водорослей и других жгутиконосцев. Тельце накопления особенно характерно для симбиотических динофлагеллят[69]. Осморегуляция Пузулы в клетке Peridinium divergens. l.f. — продольный жгутик, t.f. — поперечный жгутик, n. — ядро, s.p. — крупная «накопительная пузула», которая через трубку открывается порой о’, c.p. — «собирательная пузула», открывающаяся порой о и окружённая «дочерними пузулами» Сократительные вакуоли обнаружены лишь у нескольких пресноводных динофлагеллят. Одна или две сократительные вакуоли встречаются у членов семейства Protaspidaceae, а также на некоторых стадиях жизненного цикла у представителей порядка Phytodiniales, у них сократительные вакуоли исчезают при переходе на другую стадию жизненного цикла[70]. У остальных динофлагеллят пульсирующих сократительных вакуолей нет, и вместо них осморегуляторные функции выполняют пузулы — уникальные органеллы, присущие лишь динофлагеллятам. Они представляют собой впячивания цитоплазматической мембраны в виде мешка или трубки, вдающиеся в полость клетки. У морских представителей от этого мешка отходит система каналов и пальцеобразные впячивания — везикулы. Такие сложные пузулы видны в световой микроскоп. У пресноводных форм пузулы обнаруживаются лишь с помощью электронного микроскопа. Они имеют более простое строение и представляют собой одну крупную или несколько мелких вакуолей. Пузулы не способны к сокращениям, в отличие от сократительных вакуолей, однако открываются порами в жгутиковые каналы, откуда их содержимое изливается наружу без определённой периодичности. Обычно в клетке имеется две пузулы, каждая из которых связана с одним жгутиковым каналом[27][71]. Стрекательные структуры Нематоцисты в клетках Proterythropsis sp. Динофлагелляты имеют стрекательные структуры (экструсомы) трёх типов: трихоцисты, нематоцисты и мукоцисты. Трихоцисты располагаются перпендикулярно поверхности клетки по её периферии. Трихоциста состоит из тела и шейки и окружена одной мембраной[70]. Внутри трихоцист находятся кристаллические белковые фибриллы длиной несколько микрометров (кор), которые закручены по спирали. Во внутренней части трихоцисты треть кора представлена короткими трубчатыми элементами, чуть выдающимися вперёд. На самом верху трихоцисты группа из 20—22 фибрилл выдаётся из кора в сторону закрывающей мембраны, и более тонкие фибриллы далее соединяют их с апикальной частью мембраны трихоцисты. Сработавшая нематоциста из Polykrikos kofoidii В пределах закрывающей мембраны трихоцисты находится тонкое непрозрачное кольцо. Внешняя часть мембраны трихоцисты прикрепляется к плазматической мембране между текальными везикулами или к текальным везикулам, расположенным под округлыми, тонкими областями текальных пластинок, которые формируют специальные поры для трихоцист[72]. Трихоцисты формируются в аппарате Гольджи и, вероятно, покидают его в виде сферических везикул, которые потом приобретают веретеновидную форму и развиваются в трихоцисты. При возбуждении «заряженная» трихоциста превращается в «незаряженную» в течение нескольких миллисекунд — возможно, из-за быстрого притока воды. «Незаряженные» трихоцисты представляют собой прямые конусовидные палочки, во много раз длиннее «заряженных» трихоцист (до 200 мкм у Prorocentrum). Трихоцисты имеются у большинства динофлагеллят, но есть и исключения (Gymnodinium neglectum, Aureodinium pigmentosum, Woloszynskia tylota, Symbiodinium microadriaticum). Конкретная польза (если она есть) от трихоцист неясна. Они могут служить для быстрого отскакивания клетки в направлении, противоположном выбрасыванию нити, или для непосредственного поражения врага[72]. Нематоцисты обнаружены у немногих динофлагеллят (у родов Nematodinium, Warnowia, Proterythropsis и некоторых представителей рода Polykrikos, причём у последних нематоцисты заметно отличаются по своей морфологии[73][74]). Они крупнее трихоцист, достигают 20 мкм в длину; иногда их сравнивают с книдоцитами стрекающих. Мукоцисты — простые мешки, выделяющие слизь на поверхность клетки; они близки к аналогичным структурам эвгленовых. Такие мешки найдены у некоторых динофлагеллят в области брюшного поля (пластинок продольной борозды) под клеточной мембраной[70][75]. Покоящиеся формы Диноциста. Рисунок Христиана Готфрида Эренберга, 1837 В условиях, которые не позволяют популяции увеличиваться дальше (например, при низком содержании питательных веществ), динофлагелляты могут образовывать неподвижные покоящиеся споры, или цисты. Цисты динофлагеллят (диноцисты[en]) у большинства видов морфологически отличаются от вегетативных клеток. Они достигают 30—70 мкм в диаметре, имеют гладкую или шероховатую поверхность. Новообразованные цисты вида Scrippsiella trochoidea содержат в 10 раз больше углеводов, чем вегетативные клетки; при этом скорость окислительных процессов у них составляет 1,5 % от вегетативной стадии. Клеточные стенки цист отличаются высокой стойкостью и содержат диноспорин[en], который химически близок к спорополленину, покрывающему пыльцу высших растений[76]. Процесс инцистирования, или образования покоящихся спор, регулируется сложным взаимодействием внешних факторов, в числе которых длина дня, температура и концентрация питательных веществ. В ходе инцистирования содержание мелатонина повышается в несколько раз, что может предотвращать окисление липидов цисты. У пресноводной динофлагелляты Woloszynskia tylota инцистирование включает в себя следующие этапы: Тека замещается тонкой аморфной наружной стенкой, которая значительно утолщается путём добавления нового материала с её внутренней стороны. На границе цитоплазмы формирующейся цисты формируется слой близко расположенных липидных капель. Цитоплазматические структуры, такие как хлоропласты, аппарат Гольджи и пузулы, уменьшаются в размерах или исчезают. Увеличение оранжево-коричневого тельца, располагающегося в центре клетки, и цитоплазматических вакуолей, содержащих кристаллы[77]. После своего образования циста перемещается на дно озера или океана, где сохраняет жизнеспособность многие годы. Океанические течения могут переносить эти бентосные цисты в другие места. Когда условия становятся благоприятными, цисты могут прорастать, давая начало живым плавающим клеткам. Образование цист, их перемещение и прорастание объясняют многие аспекты экологии и географии ядовитого цветения воды, вызванного динофлагеллятами. Этим объясняется тот факт, что цветения воды не обязательно происходят каждый год в одном и том же месте, а также то обстоятельство, что цветение воды связано с переизбытком питательных веществ в океане, вызванным, например, попаданием в него сточных вод или стоков с агрикультурных предприятий. Кроме того, из-за цист места цветения воды могут сменять друг друга каждый год[78]. Цисты можно опознать по отсутствию хлоропластов, наличию микрогранулярной коричневой цитоплазмы и красного глазка (если вегетативная стадия имеет глазок). У некоторых видов обызвествление осуществляется путём откладывания кристаллов карбоната кальция в узком промежутке между клеточной стенкой и плазматической мембраной. Цисты Ceratium hirundinella имеют наружный кремниевый слой[77]. Жизненный цикл и размножение Типичный жизненный цикл динофлагеллят. 1 — деление надвое, 2 — половой процесс, 3 — планозигота, 4 — период покоя планозиготы, 5 — деление планозиготы мейозом Динофлагелляты могут размножаться вегетативным, бесполым и половым путём. При вегетативном размножении клетка делится надвое в продольном или наклонном направлении, при этом оболочка исходной клетки по-разному участвует в создании оболочек дочерних клеток. Так, у беспанцирных динофлагеллят делятся пополам перетяжкой, и каждая дочерняя клетка наследует оболочку от материнской. У Ceratium деление происходит таким образом, что панцирь раскалывается косой бороздой на две неравные части, и каждая дочерняя клетка получает от материнской лишь половину панциря, а недостающую половину достраивает сама. У Peridinium материнская клетка сбрасывает теку (этот процесс называется экдизис), после деления вокруг дочерних клеток образуется утолщённая пелликула, и клетка превращается в экдизальную цисту. Когда клетка выходит из состояния цисты, под её пелликулой формируются новые текальные везикулы. У Gambierdiscus toxicus[en] экдизис индуцируется особым соединением глицерина, которое вырабатывает зелёная водоросль Bryopsis[en]. Этот вид динофлагеллят обитает в непосредственной близости от таллома зелёной водоросли[79]. В некоторых случаях дочерние клетки не расходятся в результате деления, и тогда формируются колонии-цепочки. В зависимости от видовой принадлежности и условий среды вегетативное размножение может происходить каждые 1—15 дней[80]. При бесполом размножении динофлагелляты образуют зооспоры и апланоспоры[80]. При недостатке азота и изменении температуры воды некоторые виды динофлагеллят[78] приступают к половому размножению. У динофлагеллят описаны три типа полового процесса: изогамия, анизогамия и хологамия. Гаметы мельче вегетативных клеток, у панцирных видов могут быть голыми. Чаще всего при слиянии гамет образуется диплоидная планозигота, которая может существовать довольно долго. Обычно она крупнее гаплоидных вегетативных клеток, сохраняет 2 задних жгутика и отличается толстой, химически инертной, покрытой неровностями клеточной стенкой. Сначала следует период длительного роста планозиготы, а потом она может либо превратиться в покоящуюся клетку (гипнозиготу), период покоя которой длится от нескольких часов до нескольких месяцев, либо претерпевает мейоз и в подвижном состоянии даёт начало 4 гаплоидным вегетативным клеткам. У видов, чьи хлоропласты произошли от диатомовых и гаптофитовых водорослей, после слияния ядер гамет следует слияние эндосимбионтов и их ядер[81][82]. Жизненный цикл Pfiesteria piscicida[en] У подавляющего большинства динофлагеллят с изученными жизненными циклами они гаплобионтные: диплоидная стадия ограничивается зиготой. Исключение составляет Noctiluca, чей жизненный цикл диплобионтный. Ядро диплоидной вегетативной клетки делится мейозом, а затем митозом, давая начало более чем 2000 одинаковых гамет. При слиянии гамет образуется зигота, которая после периода покоя превращается в вегетативную клетку[83][84]. Как и в случае некоторых красных водорослей, при выращивании некоторых динофлагеллят в лабораторной культуре оказалось, что морфологически различные протисты могут быть различными жизненными стадиями одного и того же вида[78].


5.03.2019 18:45 1111

Динофлагелляты представлены преимущественно одноклеточными монадными формами, подвижные клетки снабжены двумя неравными жгутиками. Клеточные покровы представлены амфиесмой (текой), состоящей из везикул, которые залегают под плазмалеммой. Митохондрии с трубчатыми кристами. Хлоропласты у разных представителей имеют различное происхождение и характеризуются различными фотосинтетическими пигментами. Обычно они окрашены в жёлто-бурый цвет, поскольку, кроме зелёных хлорофиллов, имеют дополнительные пигменты — например, перидинин[en]. Геном хлоропластов часто фрагментирован на короткие кольцевые хромосомы. У многих видов имеется стигма (глазок) различного строения. Как правило, осморегуляцию осуществляют уникальные органеллы — пузулы. Нередко имеются стрекательные структуры (трихоцисты и другие). Пресноводные формы запасают крахмал, морские — липиды и стеролы. Хромосомы динофлагеллят обычно конденсированы[en] в течение всего клеточного цикла и лишены типичных эукариотных гистонов. Митоз закрытый, метафазная пластинка не образуется. Отличительной особенностью динофлагеллят, не встречающейся среди других эукариот, является частичное замещение тимина в их ядерной ДНК другим азотистым основанием — 5-гидроксиметилурацилом. Размножение чаще всего происходит продольным делением клетки надвое. Бесполое размножение — зооспорами и апланоспорами. У некоторых видов описан половой процесс. У большинства представителей жизненный цикл гаплобионтный с зиготической редукцией, но есть и исключения. Многие виды способны образовывать покоящиеся формы (цисты). Многие виды способны к биолюминесценции. Кроме того, часто в клетках динофлагеллят образуются токсины — например, гониатоксин. Данный токсин имеет свойство накапливаться в тканях моллюсков, ракообразных, рыб, что приводит к отравлению животных, питающихся ими, а также человека, если он употребит их в пищу[6]. Динофлагелляты играют важную роль в биоценозах морей и океанов, выступая, наряду с диатомеями, в качестве основных первичных продуцентов. Фототрофные динофлагелляты способны вызывать цветение воды, а массовые вспышки их численности в прибрежных водах ответственны за возникновение «красных приливов». Паразитические динофлагелляты иногда служат причиной эпизоотий в популяциях рыб и ракообразных. Содержание 1 История изучения 2 Биология клетки 2.1 Клеточные покровы 2.2 Жгутики 2.3 Ядро и генетический аппарат 2.3.1 Морфология ядра 2.3.2 ДНК 2.3.3 Экспрессия генов 2.4 Митоз 2.5 Митохондрии 2.6 Хлоропласты 2.6.1 Эндосимбионты 2.6.2 Т ипы хлоропластов 2.6.3 Геном хлоропластов 2.6.4 Эволюция хлоропластов 2.7 Фототаксис 2.8 Питание 2.9 Осморегуляция 2.10 Стрекательные структуры 3 Покоящиеся формы 4 Жизненный цикл и размножение 5 Биохимия 5.1 Особенности метаболизма 5.2 Биолюминесценция 6 Биологические ритмы 7 Распространение и экология 8 Палеонтология 9 Значение в природе и жизни человека 9.1 Токсины 9.2 В пищевой промышленности 10 Классификация и филогения 10.1 Система Фенсома с соавторами 10.2 Система Руджеро с соавторами 11 Динофлагелляты в культуре 12 Примечания 13 Литература 13.1 На русском языке 13.2 На английском языке 14 Ссылки История изучения Генри Бейкер (1698—1774) — английский натуралист, впервые описавший представителей динофлагеллят Первые организмы, в настоящее время относимые к динофлагеллятам, были описаны в 1753 году английским натуралистом Генри Бейкером[en] в трактате «Employment for the microscope»[7] как «крошечные животные, которые вызывают свечение морской воды»; речь шла о ночесветках. В 1773 году датский натуралист Отто Фредерик Мюллер описал в своей книге[8] два вида пресноводных динофлагеллят, дав им имена Bursaria hirundinella и Vorticella cincta (ныне известны соответственно как Ceratium hirundinella[de] и Peridinium cinctum). В 1830-х годах немецкий естествоиспытатель Христиан Готфрид Эренберг, изучив множество проб морской и пресной воды, описал в статье «Beiträge zur Kenntnis der Organisation der Infusorien und ihrer geographischer Verbreitung, besonders in Sibirien»[9] и ряде последующих работ несколько выделяемых и ныне родов динофлагеллят, среди которых Peridinium[en], Prorocentrum[en] и Dinophysis[en]. По имени первого из них представителей рассматриваемой группы стали именовать перидинеями[10]. В 1885 году немецкий учёный Отто Бючли выделил[11] данную группу организмов в отряд простейших Dinoflagellata (в типифицированном варианте — Dinoflagellida; данное название таксона длительное время использовалось протозоологами). Название образовано от др.-греч. δῖνος ‘вращение’ и лат. flagellum ‘жгутик’[12]. В то же время альгологи Эугениус Варминг (1890) и Адольф Энглер (1892) поместили динофлагеллят в царство растений. Немецкий ботаник Адольф Пашер в своей системе водорослей (1914) выделил динофлагеллят в класс Dinophyceae в составе отдела Pyrrophyta (буквально «огненные растения» — от др.-греч. πῦρ ‘огонь’ и φυτóν ‘растение’; название дано из-за способности некоторых видов к биолюминесценции[13]). В позднейших ботанических классификациях динофлагеллят обычно либо трактовали как класс в составе Pyrrophyta, либо выделяли в самостоятельный отдел Dinophyta[14][15]. В 1950—1960-е годы появились первые подробные системы ископаемых динофлагеллят; наметившийся разрыв между классификациями современных и ископаемых динофлагеллят был в основном преодолён в 1990-е годы, чему способствовали более тщательное изучение морфологии ископаемых представителей (ставшее возможным с развитием электронной микроскопии) и жизненных циклов современных видов[10]. Биология клетки Вегетативная стадия жизненного цикла динофлагеллят преимущественно представлена монадными формами с дорсовентральным строением, гораздо реже встречаются ризоподиальные и коккоидные клетки[16]. Однако другие стадии жизненного цикла могут быть представлены пальмеллоидными, амебоидными, нитчатыми и даже многоядерными формами[3]. Так, паразитическая Pfiesteria piscicida[en] на некоторых этапах своего жизненного цикла трансформируется в амебоидную форму. Другие динофлагелляты тоже могут менять свой облик. В частности, некоторые представители способны принимать форму «голого», лишённого жгутиков шара (пальмеллы). Делясь, одноклеточная пальмелла даёт начало плотному скоплению клеток. Динофлагелляты, обитающие в кораллах как зооксантеллы[en], всегда имеют форму пальмелл[17]. Далее в этом разделе излагается строение вегетативной стадии динофлагеллят; строение других стадий жизненного цикла описывается в разделах Жизненный цикл и размножение и Покоящиеся формы. Форма динофлагеллят разнообразна: шаровидная, эллипсовидная, яйцевидная, обратнояйцевидная, грушевидная, звёздчатая, палочковидная[18], в виде полумесяца или тетраэдра. Клетки, как правило, уплощённые, в поперечном сечении имеют вид эллипса или пластинки, реже тело округлое и неуплощённое. Размеры клеток варьируют от 6 до 2000 мкм. Наиболее крупные динофлагелляты обитают в морях, а среди пресноводных представителей самые крупные клетки характерны для видов рода Ceratium[en], их размер составляет до 450 мкм[16]. Разнообразие форм клеток динофлагеллят Ceratium sp umitunoobimusi.jpg Gymnodinium sp.jpg Noctiluca scintillans varias.jpg Peridinium willei — 400x — Dinoflagellate (15058894916).jpg Symbiodinium.png Pfiesteria large.jpg Dinophysis acuminata.jpg Ceratium Gymnodinium Ночесветка (Noctiluca) Peridinium willei Symbiodinium Pfiesteria. Амёбоидная и жгутиковая формы, циста Dinophysis acuminata Клеточные покровы У динофлагеллят клеточные покровы представлены наружной плазмалеммой и залегающей под ней амфиесмой, или текой — совокупностью цитоплазматической мембраны и ряда расположенных под ней амфиесмальных (текальных) везикул, или альвеол, каждая из которых представляет собой уплощённый пузырёк, окружённый одиночной мембраной. В покровах имеется множество пор, под которыми залегают трихоцисты[19]. Число текальных везикул варьирует от нескольких сотен (например, Gymnodinium[en]) до двух (например, Prorocentrum[en]) на клетку. Их расположение также неодинаково: так, у Oxyrrhis[en] текальные везикулы отделены друг от друга, а у некоторых других представителей они соприкасаются. У некоторых видов текальные везикулы заполнены только аморфной массой. Такие формы называют голыми, или беспанцирными[20]. У других они содержат текальные пластинки, состоящие из целлюлозы и других полисахаридов, у некоторых видов они дополнительно затянуты белковой плёнкой[21]; покров таких динофлагеллят называют панцирем. Отмечено, что чем толще текальные пластинки, тем их меньше. У Katodinium пластинки относительно тонкие, а у Peridinium[en] и Ceratium они очень толстые и могут иметь разнообразные выросты, при этом их число сокращается до двух десятков. Выросты на панцирях динофлагеллят могут иметь форму рогов, крыльев, чешуй, они значительно увеличивают поверхность клетки[18]. Показано, что некоторые динофлагелляты способны сбрасывать панцирь при некоторых условиях, например, при охлаждении до 4 °С, однако при переносе сбросивших панцирь клеток в обычные условия панцирь восстанавливается. Пластинки, образующие панцирь, играют ключевую роль в определении панцирных динофлагеллят. Они составляют так называемую формулу теки, где определённые пластинки обозначаются цифрами и буквами. В качестве систематических признаков используют также форму, количество, размещение пластинок и наличие выростов[22]. Внешнее строение типичной динофлагелляты В амфиесме различают три части: верхнюю эпивальву (эпитека, эписома, эпикон), нижнюю гиповальву (гипотека, гипосома, гипокон) и среднюю — поясок, или цингулюм, который соединяет эпивальву и гиповальву. У панцирных форм эпивальва и гиповальва состоят из отдельных щитков, которые в определённом порядке соединяются швами. Именно за счёт разрастания швов происходит рост панциря. Эпивальва и гиповальва представляют собой две полусферы, сходящиеся в области пояска[18]. Верхушка эпивальвы иногда оканчивается апексом, при этом нижний конец панциря называется антапексом. У многих видов на панцире имеется две перпендикулярные бороздки — поперечная и продольная, в которых залегают жгутики[23]. Поперечная бороздка делит панцирь на эпивальву и гиповальву, она может быть смещена к переднему (Amphidinium[en]) или заднему (Katodinium) концу или же проходить по экватору клетки. Поперечная бороздка может полностью опоясывать спинную сторону панциря, соединяясь (кольцевая) или не соединяясь (спирально завитая) с другим своим концом на брюшной стороне. Продольная бороздка располагается на брюшной стороне и проходит только по гиповальве, лишь иногда переходя на эпивальву. Однако у видов рода Gonyaulax она не только доходит до апекса, но и переходит на спинную сторону[24]. Под текальными везикулами залегает слой микротрубочек. Кроме того, у многих динофлагеллят в текальных везикулах под пластинами имеется добавочный слой, устойчивый к сильным кислотам и основаниям и состоящий из вещества, напоминающего спорополленин[en]. Кроме того, некоторые виды имеют дополнительную мембрану под текальными везикулами. У некоторых динофлагеллят, например, Amphidinium carterii, снаружи от плазмалеммы имеется гликокаликс, состоящий из кислых полисахаридов. Возможно, его образуют цитоплазматические мукоцисты[24]. На поверхности клеток некоторых динофлагеллят имеются органические чешуйки, например, у Lepidodinium viride. У Heterocapsa чешуйки формируются в аппарате Гольджи и в везикулах мигрируют к базальным тельцам жгутиков, откуда высвобождаются на поверхность клетки[19]. У некоторых представителей имеется внутренний кремниевый скелет. Так, у фаготрофной динофлагелляты Actiniscus pentasterias около ядра располагаются две пятилучевые кремниевые звезды[24]. В некоторых источниках под «амфиесмой» понимают самые верхние слои клетки динофлагеллят (плазмалемму, текальные везикулы с пластинками и слой микротрубочек), а «текой» называют совокупность текальных везикул[21]. Теки динофлагеллят. Сканирующая электронная микроскопия Pyrodinium sp. Thoracosphaera heimi Karenia brevis[en] Histioneis remora Gymnodinium catenatum Жгутики У различных динофлагеллят жгутики могут быть прикреплены по-разному. Если два неравных жгутика отходят от апикального конца клетки, то такой тип называется десмоконтным (например, у Prorocentrum); такой вариант отхождения жгутиков считается примитивным. В этом случае при плавании один жгутик направлен вперёд, а другой — перпендикулярно первому. Однако у большинства динофлагеллят имеет место более эволюционно продвинутый вариант, при котором оба неравных жгутика отходят от вентральной стороны клетки (диноконтный тип отхождения жгутиков). У этих динофлагеллят клетки разделены на эпивальву и гиповальву, причём поперечный жгутик лежит в поперечной бороздке, а продольный — в продольной[25]. Оба жгутика имеют типичную для эукариот аксонему (9 периферических дуплетов микротрубочек и 2 центральные микротрубочки). Каждый жгутик выходит из небольшого впячивания на поверхности клетки (жгутикового канала), которое открывается жгутиковой порой. У большей части динофлагеллят каждый жгутик имеет собственный жгутиковый канал. Переходная зона жгутиков у некоторых видов может включать 2 параллельных диска, залегающих при основании двух центральных микротрубочек и одно или два нижележащих кольца. Однако у большинства динофлагеллят переходная зона представлена сильно изогнутой поперечной пластинкой с мощными периферическими валиками и развитым утолщением в центре пластинки (аксосомой). У Gymnodinium lanskaya и Heterocapsa pigmaea над поперечной пластинкой располагается переходный цилиндр, а у последнего вида, кроме того, имеется две поперечные пластинки вместо одной[25]. Клетка Peridiniella danica. Стрелка — продольный жгутик, головка стрелки — предполагаемые «буксирные» филаменты Поперечный жгутик имеет вид волнистой ленты и по длине в 2—3 раза превосходит продольный жгутик. Он выходит из верхней жгутиковой поры и поворачивает влево, опоясывая клетку. Кроме аксонемы он имеет исчерченный параксиальный тяж, состоящий из белка центрина[en] — Ca2+-зависимого сократительного белка. Он выполняет механическую функцию и всегда короче аксонемы, которая располагается по левозакрученной спирали вокруг него. Сокращение жгутика сопровождается увеличением степени спирализации аксонемы. На мембране поперечного жгутика располагается ряд длинных (2—4 мкм длиной и 10 нм шириной) простых тонких волосков (мастигонем[en]), которые могут быть как одинаковой, так и различной длины. Последний микрометр поперечного жгутика лишён волосков и параксиального тяжа. Этот жгутик движется короткими периодическими волнами против часовой стрелки, если смотреть с переднего конца клетки (лейотропное направление), обеспечивая вращательные и поступательные (в виде толчков) движения клеток[3]. Поперечный жгутик играет роль руля клетки. Клетка всегда вращается в направлении биения жгутика, так что жидкость направляется в противоположном (дексиотропном) направлении[26]. У Noctiluca поперечного жгутика нет, и она не может вращаться во время плавания[25]. Продольный жгутик берёт начало в нижней жгутиковой поре и тянется вдоль клетки, выходя за её пределы. Этот жгутик имеет обычное строение, и нередко волоски (длиной до 0,5 мкм и шириной до 10 нм) на его мембране располагаются в два ряда. Иногда в продольном жгутике имеется и параксиальный тяж. Вдоль длины продольного жгутика проходит R-волокно. Сокращение жгутика происходит при сокращении R-волокна на треть своей длины, которое вызывается входом ионов Ca2+ в продольный жгутик. Он движется волнообразно, и с его помощью клетка осуществляет поступательное движение по направлению вперёд, резко останавливается и движется назад. Механическое воздействие на клетки Ceratium tripos вызывает сокращение продольного жгутика, так что он укладывается в продольную бороздку[19][25]. Среди фотосинтезирующих одноклеточных организмов динофлагелляты — самые быстрые пловцы, их скорость передвижения составляет 200—500 мкм/с. Впрочем, они всё-таки уступают Mesodinium — организму, представляющему собой эндосимбиоз инфузории и криптофитовой водоросли. Клетки Lingulodinium polyedrum[en] плавают с линейной скоростью 250 мкм/с при температуре 20 °С, а клетки Gyrodinium при той же температуре развивают линейную скорость 319 мкм/с[27]. Базальные тела жгутиков динофлагеллят имеют типичное для эукариот строение. Они могут располагаться под углом почти 180°, перпендикулярно или параллельно друг другу. От базального тела продольного жгутика начинается лентовидный корешок из микротрубочек, проходящий под продольной бороздой. Базальное тело поперечного жгутика связано с микротрубочковым корешком из одной или двух микротрубочек, к которым под прямым углом, подобно гребёнке, прикрепляется ещё один ряд микротрубочек. Базальные тела соединены друг с другом поперечнополосатым соединением из центрина. У различных динофлагеллят корешковая система может как редуцироваться, так и усложняться добавлением дополнительных компонентов[25]. Динофлагелляты с немонадным типом организации таллома — коккоидным (роды Cystodinium, Stylodinium, Tetradinium и другие), ризоподиальным (Dinamoebidium), пальмеллоидным (Gloeodinium), нитчатым (Dinothrix, Dinoclonium, Rufusiella) — на стадии зооспоры являются подвижными клетками с двумя жгутиками, напоминающими вегетативные клетки гимнодиниума, а позднее жгутики сбрасывают. При этом у организмов с нитчатым талломом после отбрасывания жгутиков клетки совершают несколько делений, но не расходятся, а образуют слабо ветвящуюся нить из округлых клеток[28][29]. Ядро и генетический аппарат Морфология ядра Клетка Oxyrrhis marina[en], видно ядро и ядрышко Организация ядра и генетического аппарата динофлагеллят в высшей степени необычна; по этой причине ядро динофлагеллят получило название мезокарион, или динокарион. В частности, хромосомы динофлагеллят конденсированы[en] на протяжении всего клеточного цикла (в том числе и в интерфазе). Интересно, что основным структурным белком хроматина у динофлагеллят является белок вирусного происхождения, совершенно не похожий на гистоны, вирусный нуклеопротеин динофлагеллят (dinoflagellate viral nucleoprotein; DVNP). Однако, у большинства исследованных видов, гистоны также экспрессируются[30]. Так как хромосомы в ядрах динофлагеллят не претерпевают циклических преобразований и постоянно конденсированы, некоторые авторы предлагают называть такой тип организации ядер хромосомным. Обычно хромосомы располагаются в нуклеоплазме на некотором расстоянии друг от друга, заполняют всё пространство ядра и почти полностью маскируют его содержимое; так происходит, например, у Gloeodinium montanum и Amphidinium elegans[31]. У некоторых динофлагеллят, в основном свободноживущих, часть хромосом прикреплена к оболочке и находится в таком состоянии на протяжении всего митоза. Иногда отдельные хромосомы погружаются в ядрышко[32]. Из-за постоянной конденсированности хромосом динофлагеллят их даже считали переходным звеном между прокариотами и эукариотами (мезокариотами), пока не была установлена связь динофлагеллят с Alveolata[33]. Ядро в клетках динофлагеллят может быть самой разнообразной формы: сферической, яйцевидной, треугольной, серповидной, многолопастной, подковообразной, почковидной или притуплённо-конической формы. Размеры ядра также варьируют в широких пределах: от 0,37 мкм (Cochlodinium heterolobatum) до 40—50 мкм (Ceratium cornutum). Обычно ядро располагается в центре клетки, однако может смещаться к переднему или заднему концу. Его расположение в клетке зависит от стадии жизненного цикла, а также наличия или отсутствия пищеварительной вакуоли[en]. В каждом содержится одно или несколько способных к слиянию ядрышек. Иногда ядро динофлагеллят окружено, помимо двухмембранной оболочки, ещё и каналом эндоплазматического ретикулума (Ceratium hirundinella), а у Nematodinium armatum выявлено несколько таких каналов[34]. Для клеток динофлагеллят характерно очень высокое содержание ДНК. В клетках других эукариот, как правило, содержится от 0,046 до 3 пг ДНК на клетку, а у динофлагеллят — 3—250 пг ДНК, то есть общий размер содержащейся в их клетках ДНК составляет от 3000 до 215 000 мегабаз (Мб, миллионов пар оснований). Для сравнения: гаплоидный геном человека имеет размер 3180 Мб, а гексаплоидный геном пшеницы составляет 16 000 Мб[35][36]. Количество хромосом у динофлагеллят варьирует в широких пределах: от 4 у Syndinium borgertii и 12—18 у Prorocentrum balticum до 260—280 у Ceratium hirundinla, 325 у Endodinium chattonii и 500—600 у отдельных видов Gymnodinium[35][36]. Как правило, у свободноживущих динофлагеллят хромосом больше, чем у паразитических. Размеры хромосом сильно варьируют даже в пределах одного кариотипа. Например, у Prorocentrum micans их длина достигает 10—15 мкм, у Woloszynskia stoschii — 1,3—3,3 мкм, у Gymnodinium indicum — от 0,75 до 1,5 мкм, а у Katodinium rotundata диаметр почти сферических хромосом не превышает 0,5 мкм. Такие короткие хромосомы лишены центромер и вторичных перетяжек и слабо дифференцируются по длине. Различна и форма хромосом, причём форма хромосом связана с их размером: длинные — нитевидные (Prorocentrum micans), короткие — стержневидные (Gymnodinium vitiligo), мелкие — точкообразные или бочонковидные (Amphidinium klebsii). Обычно кариотип одного вида представлен хромосомами одной формы, которые морфологически неотличимы. С этим связаны трудности подсчёта количества хромосом у динофлагеллят, поэтому обычно их количество удаётся оценить лишь примерно[37]. Стоит отметить, что динокарион имеется не у всех динофлагеллят. У некоторых представителей ядра обычные эукариотические (Noctiluca, Oodinium[en][38]); у некоторых представителей в вегетативных клетках ядра обычные и динокарион присутствует на других стадиях клеточного цикла (например, гаметах). У свободноживущего динофлагеллята Oxyrrhis marina[en] хромосомы менее конденсированы, чем в динокарионе, и содержат типичные эукариотические гистоны[39]. У некоторых динофлагеллят имеется два ядра, причём, в отличие от других многоядерных клеток (например, инфузорий), эти ядра содержат ДНК различного происхождения: одно ядро содержит генетическую информацию динофлагелляты, а другое ядро, по сути, является ядром симбиотической диатомовой водоросли. Интересно, что не только ядро, но также митохондрии и пластиды диатомеи сохраняют функциональность[40]. ДНК Особенности организации генома динофлагеллят Images.png Внешние изображения Image-silk.png Электронная микрофотография конденсированных хромосом динофлагеллят Image-silk.png Структура конденсированной хромосомы динофлагеллят Вегетативная фаза динофлагеллят гаплоидна, исключение составляет лишь диплоидная ночесветка (Noctiluca)[1]. Хромосомы динофлагеллят морфологически одинаковы[36] и конденсированы на протяжении всего клеточного цикла — в отличие от прочих эукариот, у которых хромосомы конденсируются только при митозе, а в интерфазе, когда идёт активная транскрипция, степень конденсации значительно ниже. Впрочем, недавние исследования Pyrocystis lunula выявили наличие у этой динофлагелляты 49 пар хромосом различного размера и морфологии, что свидетельствует о её диплоидности[33]. В световой микроскоп они видны как чёткие структуры, а на ультраструктурном уровне они имеют фибриллярное строение[38]. Конденсация хромосом в интерфазе наблюдается также у эвгленовых, но, в отличие от них, для ДНК динофлагеллят характерен ещё и необычный химический состав[35]. Хромосомы динофлагеллят лишены центромер, и во время митоза они прикрепляются кинетохорами напрямую к ядерной мембране[41]. У динофлагеллят отсутствуют типичные эукариотические коровые гистоны (Н2А[en], Н2B[en], H3[en], H4[en]), однако у них имеется возможный гомолог гистона H1 (гистон)[en], который регулирует компактизацию ДНК. Впрочем, недавние анализы транскриптома выявили наличие у динофлагеллят транскриптов не только всех коровых гистонов, но и некоторых их вариантов (H2A.X[en] и H2A.Z[en]). Эти белки заведомо не задействованы в упаковке большей части геномной ДНК (по крайней мере на вегетативной стадии жизненного цикла большинства динофлагеллят). Возможно, они участвуют в упаковке лишь очень малой доли генома и по этой причине не определяются экспериментально; а может быть, они упаковывают ДНК только на некоторых стадиях жизненного цикла (в том числе в цистах)[33]. Из-за этого у динофлагеллят нет нуклеосом, и ДНК упакована иначе: она неоднократно спирализована и образует толстые нити, хотя элементарные фибриллы (микрофибриллы) у них имеют толщину 2—8 нм, как у бактерий, вместо более толстых эукариотических фибрилл толщиной 10—25 нм[42]. Хромосомы динофлагеллят различаются по плотности, которая прямо зависит от того, как плотно упакованы микрофибриллы хромосом. Этот фактор может зависеть от стадии клеточного цикла, изменения светового режима, концентрации питательных веществ, так что у организмов одного вида можно встретить то более, то менее рыхлые хромосомы[37]. Среди азотистых оснований у динофлагеллят явно преобладают фракции аденина и тимина, в очень незначительном количестве (0,4 ± 0,3 %) имеется 5-метилцитозин[en]. Как было показано в 1973 году Питером Рэем, изучавшим состав ядерной ДНК у вида Gyrodinium cohnii, около 37 % тимина в ней было замещено другим пиримидиновым основанием — 5-гидроксиметилурацилом[43]. Позднейшие исследования показали, что доля замещённого тимина у различных видов динофлагеллят составляет от 12 % до 70 %, и это — уникальная их особенность, не встречающаяся у других эукариот; в то же время 5-гидроксиметилурацил является естественным компонентом генома некоторых бактериофагов — например, фагов сенной палочки (Bacillus subtilis). У большинства эукариот данное азотистое основание образуется при окислении тимина или 5-метилцитозина[en] и быстро репарируется ДНК-гликозилазой[en]. Функциональное значение 5-гидроксиметилурацила в ядрах динофлагеллят остаётся неизвестным[33][44]. Как и у большинства других эукариот, у динофлагеллят имеются метилированные мотивы mCpG и 5-метилцитозин, а также необычный N6-метиладенин[35][42]. Синтез ДНК у динофлагеллят не приурочен к определённой фазе клеточного цикла, как у других эукариот, а идёт непрерывно, как у прокариот[45]. Вместо типичных гистонов у динофлагеллят имеются особые основные гистоноподобные белки (англ. histone-like proteins, HLP), которые и осуществляют упаковку ДНК. По вторичной структуре они напоминают гистоноподобные белки бактерий. По сравнению с коровыми гистонами эти белки имеют очень слабое сродство к ДНК. HLP динофлагеллят ассоциированы с ядрышком и петлями, выступающими из конденсированных хромосом. Концентрации этих белков чрезвычайно низки, и соотношение основные белки: ДНК составляет всего 0,08—0,13, при том что у большинства эукариот это значение приближается к 1[35]. Только лишь 20 % геномной ДНК защищено белками, и обычно защищённые участки длиной 10—15 килобаз разделяются длинными незащищёнными участками. Было показано, что ДНК в хромосомах динофлагеллят может находиться в двух состояниях: основная фракция, которая содержит транскрипционно неактивную ДНК, и диффузная периферическая фракция, содержащая транскрипционно активную ДНК. Эти данные подтверждают давнюю гипотезу о том, транскрипция у динофлагеллят происходит вне хромосом, где соответствующие ферменты могут получить доступ к последовательностям ДНК вне конденсированных хромосом[36]. HLP способны регулировать уровень конденсации ДНК в зависимости от собственной концентрации, поэтому, вероятно, они отвечают за конденсацию выступающих петель и регулируют доступ транскрипционных факторов к генам[33]. Эксперименты по ренатурации показали, что даже у динофлагеллят с огромными геномами имеется большая доля уникальных последовательностей. Так, у Heterocapsa pygmaea она составляет 75 %, у Crypthecodinium cohnii — 40—45 % и у Glenodinium foliaceum — 56 %[42]. У гетеротрофа Crypthecodinium cohnii уникальные последовательности (1—3 копии) разделяются областями повторов длиной около 600 нуклеотидов. Общая длина уникальных последовательностей у этой динофлагелляты составляет 1,5 × 109 пар оснований, что типично для «высших» эукариот. У автотрофной динофлагелляты Wolosynskia bosteniensis длина уникальных последовательностей оценивается в 1,32 × 1010, что на порядок больше аналогичного параметра у млекопитающих. По этой причине гипотеза, объясняющая большое количество ДНК в клетках динофлагеллят полиплоидностью, неверна: при полиплоидии доля уникальных последовательностей будет значительно ниже[36]. Экспрессия генов В последнее время было сделано несколько важных открытий относительно особенностей транскрипции у динофлагеллят. Одним из них стало открытие 5’-транс-сплайсинга транскриптов динофлагеллят. Оказалось, что 5’-концы всех транскриптов, экспрессируемых в ядре, содержат одну и ту же лидерную последовательность длиной 22 нуклеотида. К настоящему моменту транс-сплайсинг описан у всех изученных динофлагеллят, даже тех, которые отделились очень рано в ходе эволюции, так что этот процесс, по-видимому, был одним из ранних приобретений ветви динофлагеллят. Сами лидерные последовательности кодируются рядами повторяющихся генов неизвестного размера и количества. Явление транс-сплайсинга описано для ограниченного количества мРНК у некоторых других эукариот, однако наиболее хорошо оно изучено у трипаносом, которые интенсивно используют его. Интенсивное использование 5’-транс-сплайсинга динофлагеллятами и трипаносомами является, по-видимому, результатом конвергентной эволюции[33]. Некоторые другие свойства генетического аппарата динофлагеллят также обнаруживают сходство с трипаносомами. Как и у трипаносом, у динофлагеллят гены собраны в тандемные ряды, кодирующие почти идентичные белки. Показано, что наиболее интенсивно экспрессируемые гены собраны в более крупные тандемные ряды, а гены, экспрессирующиеся на низком уровне, присутствуют в единичном экземпляре и содержат больше интронов. Транскрипты, как и у других эукариот, обычно содержат сигнал полиаденилирования (AAAAG/C). Иногда транскрипты динофлагеллят не содержат интронов, а зрелые мРНК могут быть как полицистронными, так и дискретными, а также, в некоторых случаях, лишены полиаденилирования[46]. Важным процессом, влияющим на регуляцию экспрессии генов у динофлагеллят в ходе эволюции, может быть амплификация генов. Если у динофлагеллят, как и у трипаносом, экспрессия большинства генов регулируется посттранскрипционно[en], то амплификация генов в геноме может быть ключевым механизмом регуляции количества транскриптов генов в клетке. Некоторые гены в рядах лишены типичных промоторов, распознаваемых РНК-полимеразой II, хотя этот фермент у динофлагеллят всё же функционирует в качестве РНК-полимеразы[46]. Вблизи генов динофлагеллят нет ТАТА-боксов, однако у Crypthecodinium cohnii[en] был обнаружен видоизменённый ТАТА-связывающий белок[en] (ТВР), который показал высокое сродство к мотиву ТТТТ. Подобных промоторов к настоящему моменту идентифицировано не было. Возможно, что целый ряд имеет единственный вышестоящий промотор. Поскольку у динофлагеллят ряды состоят из копий одного и того же гена, а не разных генов, как у трипаносом, отдельные семейства генов[en] могут всё же регулироваться на уровне транскрипции вышележащим промотором[33]. Вероятно, что в регуляции экспрессии генов динофлагелляты полагаются в основном на посттранскрипционные механизмы[33], хотя имеют место и транскрипционные механизмы контроля[en]. В некоторых случаях использование тех или иных механизмов зависит от внешнего стимула. Транскрипционная регуляция была показана для перидинин[en]-хлорофилл a-связывающего белка, S-аденозилгомоцистеингидролаза[en]-подобного белка, метионин-аминопептидаза[en]-подобного белка, а также гистон-подобного белка. Посттранскрипционные механизмы были описаны в регуляции гена люциферин-связывающего белка и глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы[en][36]. Несмотря на все отличия генетического аппарата динофлагеллят от остальных эукариот, оказалось, что сплайсинг и обеспечивающие его белки и РНК у них почти не отличаются от высших эукариот. Они имеют консервативные малые ядерные РНК U1—U6, которые имеют схожую с высшими эукариотами вторичную структуру и посттранскрипционные модификации. Ядерные тельца, содержащие белки сплайсинга, оказались похожими на тельца Кахаля других эукариот[46]. Показано, что у динофлагеллят экспрессия небольшой, но значимой доли генов зависит от различных условий. Анализ транскриптома Pyrocystis lunula с применением микрочипов показал, что количество транскриптов около 3 % генов значительно изменялось в соответствии с циркадными ритмами, а ещё 4 % — с окислительным стрессом. Проводились исследования по различиям транскриптомов токсинообразующих и не образующих токсинов штаммов динофлагеллят. Оказалось, что 4—7 % транскриптомов в этих случаях значительно различаются[33]. Митоз Митоз динофлагеллят в сравнении с митозом у других групп организмов Для митоза динофлагеллят характерен ряд особенностей: ядерная мембрана сохраняется (закрытый митоз), не формируется метафазная пластинка. Такой тип закрытого митоза получил название диномитоз[47]. В качестве примера наиболее продвинутого типа митоза у динофлагеллят можно рассмотреть митоз Syndinium[en]. Начало деления знаменуется удвоением оснований жгутиков с двух до четырёх. В течение этой стадии ядро увеличивается в размерах и можно разглядеть много Y- и V-образных хромосом. В профазе митоза происходит продольное расщепление хромосом и образуются хроматиды, спирально закрученные вокруг друг друга. Продолжительность профазы у динофлагеллят в значительной мере определяется длиной хромосом: чем хромосомы длиннее, тем больше времени занимает их раскручивание[48]. Оболочка ядра остаётся интактной во время митоза, и во время митоза возникают её глубокие впячивания (у некоторых динофлагеллят ядерная оболочка растворяется). Некоторые из них образуют сквозные туннели, проходящие через всё ядро насквозь (образуется от 1 до 15 туннелей). Эти туннели заполнены цитоплазмой, и в них начинают собираться микротрубочки, которые, однако, не соединены с нетронутой ядерной оболочкой. Микротрубочки собираются в пучки по 25—40 сразу после разделения хромосом на хроматиды. У Amphidinium carterae[en] в ядре образуется 2—4 туннеля, у других видов их больше[48]. Выше уже было отмечено, что хромосомы прикрепляются к ядерной мембране напрямую через особые кинетохоры (кинетохорные пластинки). Кинетохорные пластинки появляются в полностью сформированных туннелях вместе с дифференциацией ядерной оболочки. Таким образом, ядерная оболочка как бы разграничивает хромосомы и микротрубочки веретена. Динофлагелляты — единственные водоросли со внеядерным веретеном деления[48][49]. В метафазе у динофлагеллят не формируется метафазной пластинки, характерной для митоза высших эукариот, и хромосомы остаются разбросанными по ядру. Ядрышко существует в течение всего клеточного цикла и делится путём образования сужения посередине. В анафазе клетка и ядро удлиняются в латеральном направлении, а хромосомы расходятся к противоположным концам ядра. Пока ещё происходит латеральное удлинение, в центре клетки ядерная мембрана образует перетяжку, и дочерние ядра становятся независимыми[48][49]. На полюсах веретена у динофлагеллят могут быть как типичные центриоли (центрический митоз), так и полярные образования совсем другой природы (ацентрический митоз). Полярные образования могут представлять собой область цитоплазмы с большим скоплением элементов эндоплазматического ретикулума и диктиосом; в других случаях они являются бесструктурными полупрозрачными уплотнениями цитоплазмы; наконец, полярное образование может представлять собой морфологически дифференцированное бесструктурное многодольчатое тело[50]. Митохондрии Строение клетки динофлагелляты Митохондрии динофлагеллят имеет трубчатые кристы, отходящие от внутренней мембраны и суженные у основания[51]. Организация митохондриального генома динофлагеллят имеет ряд уникальных особенностей. Их митохондриальный геном, как и у их близких родственников — апикомплексов, значительно сокращён: в нём имеется всего лишь 3 белок-кодирующих гена (кодируют цитохром b[en] (cob), субъединицу 1 цитохром c-оксидазы[en] (cox1) и субъединицу 3 цитохромоксидазы (cox3)), два гена, кодирующих рРНК (рРНК малой субъединицы (SSU) и большой субъединицы (LSU)), и совсем нет генов, кодирующих тРНК[33]. И у динофлагеллят, и у апикомплексов митохондриальные гены рРНК значительно фрагментированы. Митохондриальный геном динофлагеллят подвергся значительной амплификации и рекомбинации, в результате чего в нём множество копий генов и фрагментов генов соединяются друг с другом в различных комбинациях. Подобным дупликациям и перестройкам подверглись и некодирующие последовательности. У некоторых динофлагеллят в митохондриальном геноме содержатся инвертированные повторы[en], способные формировать элементы вторичной структуры (например, шпильки). Из-за дупликации и рекомбинации реальный размер и организация митохондриального генома динофлагеллят остаются неизвестными. Предварительные исследования с использованием гель-электрофореза показали, что митохондриальный геном рассредоточен по множеству линейных хромосом, размер которых не превышает 30 килобаз[52]. Транс-сплайсинг транскриптов cox3 Кроме того, экспрессия митохондриальных генов динофлагеллят также характеризуется необычными особенностями. Белоккодирующие гены мтДНК лишены стандартных старт-кодонов AUG, более того, динофлагелляты не используют и обычные стоп-кодоны. Транскрипты cox1 и cob полностью лишены стоп-кодонов, в транскриптах cox3 стоп-кодон UAA всё же имеется, однако он не транскрибируется с ДНК, а образуется путём олигоаденилирования U, расположенного на конце исходного транскрипта и входящего в состав последней рамки считывания. У динофлагелляты Karlodinium micrum процессинг транскриптов cox3 включает транс-сплайсинг мРНК — процесс, при котором кодируемые независимо транскрипты-предшественники cox3 соединяются вместе, давая зрелый транскрипт. Транс-сплайсинг cox3 был описан и у других динофлагеллят[52]. В митохондриальных транскриптах большей части динофлагеллят происходит интенсивное редактирование РНК, затрагивающее до 6 % нуклеотидов[52]. При редактировании РНК некоторые нуклеотиды, соответствующие нуклеотидам ДНК, заменяются на другие. К числу наиболее частых изменений, вносимых редактированием РНК, можно отнести транзиции С → U и U → C. У динофлагеллят кроме таких транзиций происходят также транзиции А → G и небольшое количество трансверсий[en]. Интересно, что, хотя системы редактирования РНК функционируют у некоторых других эукариот, они отсутствуют у ближайших родственников динофлагеллят — инфузорий и апикомплексов. Это может свидетельствовать в пользу того, что механизм редактирования РНК возник на начальных этапах эволюции динофлагеллят независимо от других групп организмов[36]. Хлоропласты Хлоропласты динофлагеллят дисковидные, однако они могут иметь пластинчатую, лентовидную или другую форму. В клетке они могут располагаться около границы клетки, а могут радиально расходиться от центра клетки. Количество хлоропластов в клетке варьирует от одного до множества[53]. Эндосимбионты Основные статьи: Эндосимбиогенез, Клептопластия В отличие от других эукариот, у динофлагеллят процессы приобретения хлоропластов в ходе эндосимбиоза и их утери протекают сравнительно легко и являются обычным явлением. Этим, вероятно, и объясняется огромное разнообразие хлоропластов у динофлагеллят. Для большинства их разновидностей характерно наличие оболочки из трёх мембран, в состав которой не входит эндоплазматический ретикулум, тилакоиды собраны в стопки по три. Среди предполагаемых древних и недавно приобретённых эндосимбионтов динофлагеллят обнаружены: цианобактерии: например, у Ornithocercus magnificus, Citharistes regius; красные водоросли: у всех динофлагеллят, содержащих хлоропласты с тремя мембранами и перидинином, например, у видов рода Ceratium; гаптофитовые водоросли: например, у Gymnodinium mikimotoi, G. breve и G. galatheanum; криптофитовые водоросли: например, у Gymnodinium eucyaneum, G. acidotum; празинофициевые водоросли[en]: например, у Lepidodinium viride, Gymnodinium chlorophorum; диатомовые водоросли: например, у Peridimium balticum, P. foliaceum; предполагаемые силикофлагелляты[en]: например, у Podolampas bipes[38]. У некоторых динофлагеллят, например, у Dinophysis[en] spp. и Amphidinium poecilchroum, имеет место клептопластия: в их клетках временно содержатся хлоропласты, заимствованные у фотосинтезирующей добычи[33]. Для вида Dinophysis acuminata[en] характерна двойная клептопластия: представители данного вида заимствуют пластиды у поедаемых ими инфузорий Myrionecta rubra, а те, в свою очередь, накапливают хлоропласты поглощаемых ими криптофитов вида Teleaulax amphioxeia[en][54][55]. Типы хлоропластов Перидинин Структурная формула перидинина Белковый светособирающий комплекс, содержащий хлорофилл (черный) и перидинин (розовый) Известно пять основных типов хлоропластов у динофлагеллят, каждый из которых имеет свою эволюционную историю и характеризуется наличием особого набора пигментов. У динофлагеллят наиболее распространены хлоропласты, содержащие пигмент перидинин (перидининсодержащие хлоропласты). Эти хлоропласты окружены тремя мембранами и являются результатом вторичного эндосимбиоза с красной водорослью. Перидинин — это основной каротиноидный пигмент динофлагеллят, он поглощает световую энергию в сине-зелёной области спектра (470—550 нм) и вместе с хлорофиллом входит в состав белкового светособирающего комплекса. Хлорофиллы а и с[en] и перидинин служат основными фотосинтетическими пигментами[56]. Кроме перидинина, в хлоропластах динофлагеллят присутствуют β-каротин, диадиноксантин, диноксантин и прочие каротиноиды. В хлоропластах такого типа обнаружена форма II Рубиско, которая имеется, помимо динофлагеллят, у некоторых бактерий (подробнее см.). Пиреноиды встречаются редко. Они могут быть различной формы: простые пиреноиды, расположенные внутри хлоропласта, сложные внутренние голые пиреноиды, пиреноиды, выступающие из хлоропластов в виде почки, а также пиреноиды, сидящие на одной или нескольких ножках. Функции пиреноидов в клетках динофлагеллят неизвестны[53]. Второй тип хлоропластов у динофлагеллят — фукоксантинсодержащие хлоропласты, которые имеются у видов Gymnodinium mikimotoi, G. breve и G. galatheanum. Эти хлоропласты тоже покрыты тремя мембранами, однако они произошли в результате третичного эндосимбиоза динофлагеллята, утратившего эндосимбионта-красную водоросль, и гаптофитовой водоросли. Они содержат гексаноилфукоксантин и/или бутаноилфукоксантин, хлорофиллы c1 и c2, однако лишены перидинина[57]. Третий тип хлоропластов ведёт своё начало от эндосимбиотических криптофитовых водорослей и известен для представителей рода Dinophysis[en]. Происхождение этих хлоропластов подтверждается как ультраструктурными особенностями и составом пигментов, так и последовательностью гена psbA и малой субъединицы рРНК. В отличие от криптофит, пластиды динофлагеллят покрыты двумя, а не четырьмя мембранами, и лишены нуклеоморфа. Может быть, что эти хлоропласты являются не постоянными, а клептопластами[58]. Четвёртый тип пластид имеется у Peridimium balticum и P. foliaceum. Эти пластиды произошли от диатомовых водорослей в результате третичного эндосимбиоза. Они отделены от цитоплазмы динофлагеллята-хозяина единственной мембраной, под которой находится ядро, митохондрии, рибосомы и хлоропласты с хлоропластным эндоплазматическим ретикулумом, ламеллами из трёх тилакоидов и опоясывающей ламеллой. Главные пигменты этих хлоропластов — хлорофилл c1 и фукоксантин. Кроме того, хозяева-динофлагелляты содержат трёхмембранные производные сильно редуцированных перидининсодержащих хлоропластов. По-видимому, P. balticum и P. foliaceum представляют собой промежуточную стадию между поглощением эндосимбионта и его редукцией до маленького ядра (нуклеоморфы) и пластид[58]. Пластиды пятого типа произошли в результате вторичного эндосимбиоза с зелёной празинофициевой водорослью. Они имеются у по крайней мере двух динофлагеллят — Lepidodinium viride и Gymnodinium chlorophorum. Они покрыт двумя мембранами, содержат хлорофиллы a и b, празиноксантин[58]. Геном хлоропластов Геном хлоропластов перидининсодержащих водорослей примечателен тем, что он представлен не единственной кольцевой молекулой ДНК, а разбит на миникольца размером 2—3 килобазы, содержащие один или несколько генов и некодирующую коровую последовательность, которая, судя по всему, содержит точку начала репликации. И репликация, и транскрипция пластидных миниколец происходит по механизму катящегося кольца. Было высказано предположение, что целое миникольцо транскрибируется в непрерывно в несколько оборотов, давая длинный транскрипт, содержащий несколько копий мРНК, соответствующей целому кольцу. Далее эндонуклеазы разрезают его на длинные мРНК-предшественники, которые далее подвергаются процессингу в зрелые мРНК, в том числе полиуридинилированию по 3’-концу. К настоящему моменту было описано только лишь 16 генов, кодируемых миникольцами, так что они являются наименьшими из известных на данный момент пластидных геномов. Гены на миникольцах кодируют 12 коровых субъединиц четырёх главных комплексов мембраны тилакоида (фотосистемы I и II, цитохром b6-f комплекс и АТР-синтаза), два рибосомных белка и два ещё не охарактеризованных белка. Остальные гены, необходимые для фотосинтеза, были перенесены в ядерный геном. Остаётся неясным, почему пластидный геном динофлагеллят подвергся столь значительному сокращению, однако, по-видимому, это было ранним событием в эволюционной истории динофлагеллят[33]. Известно, что гены, содержащиеся в геномах органелл, подвержены более интенсивному мутагенезу из-за близости активных форм кислорода. Кроме того, из-за отсутствия рекомбинации они накапливают мутации значительно быстрее ядерных геномов. Гены, перенесённые в ядро из пластид у динофлагеллят, включают 15 генов, которые у любого другого способного к фотосинтезу эукариотического организма кодируются геномом хлоропластов. Чем же можно объяснить тот факт, что 16 генов, тем не менее, всё-таки остались в пластидном геноме? Согласно одной из гипотез, гены, кодирующие ключевые элементы фотосинтезирующего аппарата, находятся под влиянием отбора, который удерживает их в хлоропластах, для того чтобы эти гены могли оперативно регулировать количество своих продуктов в ответ на изменения окислительно-восстановительных условий органеллы. Если бы эти гены содержались в ядре, то организмы, имеющие несколько пластид, не смогли бы оперативно доставлять необходимый белок в нуждающуюся органеллу. По этой причине набор генов в геноме перидининсодержащих хлоропластов может составлять тот самый минимальный набор генов, которые должны остаться в хлоропласте, чтобы поддерживать правильный окислительно-восстановительный баланс[33]. Белки, кодируемые генами пластид, переместившимися в ядро, характеризуются наличием трёхчленной сигнальной последовательности на N-конце, направляющей эти белки в хлоропласты, и гидрофобного участка, который облегчает попадание этих белков в транспортные везикулы. Эти транспортные везикулы далее сливаются с внешней мембраной хлоропласта. Такой белковый мотив, необходимый для попадания белка в хлоропласт, был независимо от динофлагеллят приобретён эвгленой, также имеющей трёхмембранные хлоропласты, которые, однако, происходят от зелёной, а не красной водоросли. Таким образом, в этом случае имеет место конвергентная эволюция. Ещё одной удивительной чертой перидининсодержащих пластид является то, что обычная I форма Рубиско у них заменена формой II, которая кодируется ядром. Вторая форма Рубиско имеет гораздо более низкое сродство к СО2 по сравнению с первой формой фермента, и обычно она обнаруживается у протеобактерий, растущих в условиях высокого уровня СО2 и низкого уровня О2. Возможно, у динофлагеллят имеются новые механизмы для концентрирования СО2, которые компенсируют низкое сродство фермента к СО2. Интересно, что недавно форма II Рубиско была найдена у двух других альвеолят, Chromera velia[en] и родственного вида, пока ещё не получившего официального названия и известного как CCMP3115. Эти данные свидетельствуют о том, что форма II Рубиско появилась у общего предка динофлагеллят и апикомплексов[33]. Другие типы пластид, появившиеся в результате эндосимбиозов с не-красными водорослями, были приобретены позже перидининсодержащих пластид, и их геномы имеют вид, обычный для пластидных геномов (единственная кольцевая молекула ДНК)[33]. Эволюция хлоропластов Считается, что исходным типом пластид для динофлагеллят стали перидининсодержащие пластиды, возникшие в результате вторичного эндосимбиоза с красной водорослью. Однако стоит отметить, что у видов, находящихся в основании эволюционного древа динофлагеллят (Perkinsus[en] и Oxyrrhis) пластиды не обнаружены. Кроме того, недавно в лишённых света океанских глубинах была обнаружена новая группа предположительно гетеротрофных альвеолят, которые, по данном филогенетического анализа, находятся вблизи основания древа динофлагеллят[36]. Способные к фотосинтезу динофлагелляты не образуют монофилетической группы. Последние филогенетические исследования показали, что у некоторых таксонов динофлагеллят, особенно тех, чьи хлоропласты не содержат перидинина, история взаимоотношения с эндосимбионтами довольно сложна: приобретение красной водоросли, затем её утрата и новое приобретение какой-нибудь другой водоросли, что указывает на возможность неоднократного эндосимбиоза. Кроме того, динофлагелляты сохраняют способность к приобретению эндосимбионтов и по сей день. Подтверждением этому может служить динофлагеллята Noctiluca scintillans (ночесветка), которая сама по себе гетеротрофна, однако внутри вакуолей особей этого вида иногда обнаруживаются свободноплавающие празинофициевые водоросли[38]. Остаётся неясным, о чём может свидетельствовать отсутствие пластид у видов, находящихся у основания древа динофлагеллят: о том, что динофлагелляты унаследовали древнее лишённое пластид состояние, или же предковые формы динофлагеллят утратили пластиды и впоследствии приобрели их заново. Если последнее предположение верно, то перидининсодержащие пластиды появились в результате третичного, а не вторичного, эндосимбиоза[36]. Не меньший интерес представляет эволюция перидининсодержащих хлоропластов. Филогенетический анализ 23S рРНК и гена psbA показал, что хлоропласты этого типа монофилетичны и, по всей вероятности, произошли от красных водорослей в результате вторичного эндосимбиоза, как это имело место у охрофитов и апикомплексов. Впрочем, анализ генов psaA, psbA и rbcL у различных красных, охрофитовых, гаптофитовых водорослей и динофлагеллят продемонстрировал, что динофлагелляты с перидинином и динофлагелляты с фукоксантином формируют монофилетическую группу, сестринскую гаптофитам. На основании этих результатов была выдвинута альтернативная гипотеза о происхождении перидининсодержащих пластид, согласно которой и перидининсодержащие, и фукоксантинсодержащие пластиды произошли от общего предка, которым была гаптофитовая водоросль, так что перидининсодержащие хлоропласты динофлагеллят представляют собой результат третичного эндосимбиоза[53]. Фототаксис Схема строения оцеллоида (слева) в сравнении с глазом позвоночных (справа). 1 — роговица и её аналог у оцеллоида, 2 — хрусталик, 3 — линза, 4 — ретиноид, 5 — сетчатка Images.png Внешние изображения Image-silk.png Трёхмерная реконструкция глаза динофлагелляты семейства Warnowiaceae. Ретиноид окрашен красным, линза — жёлтым, «роговица» — синим цветом. Все изученные динофлагелляты демонстрируют фототаксис в ответ на одну и ту же часть спектра, причём для волны длиной 450 нм степень проявления фототаксиса максимальна. Стигма (глазок) для фототаксиса необязательна, и лишённые стигмы клетки тоже могут реагировать на свет[59]. Рецепторы, реагирующие на свет, определённо находятся не в стигме и, вероятно, связаны с плазматической мембраной[60]. Стигма есть у менее чем 5 % динофлагеллят, из которых большинство — пресноводные формы. Стигма простейшего строения, представленная группой липидных глобул, локализованных в цитоплазме и не окружённых какой-либо мембраной, имеется, например, у Woloszynskia coronata. Стигма второго типа представлена рядом липидных глобул, локализованных в хлоропластах, расположенных на периферии клетки (например, Peridinium westii, W. tenuissima). Третий тип стигм характерен для Glenodinium foliaceum. У этой динофлагелляты стигма достигает 6 мкм в длину и 3 мкм в ширину. Она имеет более или менее прямоугольные очертания, уплощена и по внешнему виду напоминает мешок. Внутри неё находятся два ряда липидных глобул, разделённых зернистым пространством. Стигму окружает тройная мембрана, идентичная той, которая окружает хлоропласты. По соседству со стигмой находится не связанное с мембранами ламеллярное тельце, состоящее из уплощённых везикул, расположенных более или менее параллельно друг другу. Ламеллярное тельце достигает около 2 мкм в длину и 0,75 мкм в ширину и содержит до 50 везикул. Везикулы соединяются друг с другом в области концов, а на краю стопки — с шероховатым эндоплазматическим ретикулумом. Полагают, что стигма такого типа представляет собой сильно редуцированный перидининсодержащий хлоропласт[61]. Оцеллоид у динофлагелляты семейства Warnowiaceae (показан толстой стрелкой) Наиболее сложно устроенные стигмы, напоминающие по устройству глаз многоклеточных[62], характерны для членов семейства Warnowiaceae порядка Peridiniales[en]. Такого рода стигмы получили название оцеллоидов[63]. Оцеллоиды имеют структуры, аналогичные роговице, хрусталику и сетчатке глаз животных. При этом «роговица» представляет собой множество связанных в единую систему митохондрий, «хрусталик» (линза) состоит из мембран эндоплазматического ретикулума, а «сетчатка» (ретиноид) оказалась видоизменённым хлоропластом (виды семейства Warnowiaceae давно утратили способность к фотосинтезу)[64]. Интересно, что в ходе недавних исследований в «сетчатке» была обнаружена экспрессия родопсина, похожего на бактериальный, что подтвердило участие этих стигм в определении направления света[65]. Структура стигм Nematodinium armatum и Erythropsis cornuta была хорошо изучена, и их строение оказалось принципиально сходным. У N. armatum стигма располагается вверху нижней части клетки, рядом с пояском, и состоит из линзы и расположенного сзади неё пигментного бокала[66]. Микрофотография оцеллоида динофлагелляты семейства Warnowiaceae. Н — линза, R — ретиноид Ось, проходящая через центры линзы и пигментного бокала, практически перпендикулярна продольной оси клетки. Линза залегает сразу под плазмалеммой. Пигментный бокал состоит из трёх основных частей. Большая часть его стенки состоит из одного слоя крупных продолговатых пигментных гранул диаметром 0,3 мкм. При приближении к краю бокала пигментные гранулы становятся меньше и располагаются более свободно, формируя несколько слоёв. В основании бокала лежит плотный слой фибрилл диаметром 33 нм, параллельный оси стигмы. Этот слой покрывает слой поперечных фибрилл, получивший название ретиноид, поскольку он осуществляет восприятие света. Выше ретиноида располагается канал, который открывается в бороздку поперечного жгутика. Клеточная мембрана продолжается в мембрану канала[66]. Линза представляет собой сложную структуру, состоящую из сети митохондрий. Внутри митохондрий находится зернистый слой, отделённый от линзы мембраной. Центральная часть линзы представлена мембраносвязанным куполом или концентрическими слоями плотного материала. Большая часть линзы окружает этот кор и состоит из нескольких крупных, практически пустых лопастей. Между кором и лопастями находится сеть везикул среднего размера[66]. Свет попадает на линзу, фиксируется и направляется концентрированным пучком на пигментные глобулы, проходя через ретиноид[59]. Недавние исследования показали, что под действием света мембранные пузырьки стигмы становились более вытянутыми и плоскими[65]. Линза способна менять форму, а пигментного бокал, в свою очередь, способен смещаться относительно линзы[63]. Питание Некоторые способы питания динофлагеллят. а) фагоцитоз, b) питание с помощью поршня, с) питание с помощью вуали. D — динофлагеллята, Р — добыча По типу питания динофлагелляты могут быть автотрофами, миксотрофами и гетеротрофами. По-видимому, автотрофии в строгом смысле среди динофлагеллят практически не бывает, зато чрезвычайно широко распространена миксотрофия. Известно только менее 10 чисто автотрофных видов, не нуждающихся в готовых органических соединениях. Большая часть динофлагеллят, способных к фотосинтезу, ауксотрофна по витаминам группы В (B1 (тиамин), В12 (цианокобаламин) и Н (биотин)) и вынуждена получать их извне в готовом виде. Кроме того, известны фотосинтезирующие динофлагелляты, способные к фаготрофии[67]. Около половины известных видов динофлагеллят — облигатные гетеротрофы, лишённые пластид и поглощающие пищу осмотрофным или фаготрофным путём. Фаготрофия имеет более широкое распространение у динофлагеллят. Фаготрофные организмы поглощают твёрдые пищевые частицы и переваривают их в пищеварительных вакуолях. Они питаются другими водорослями, в том числе и другими динофлагеллятами, нематодами, личинками полихет, икрой рыб. Для захвата пищевых частиц они используют разнообразные специальные органеллы, среди которых стебельки (педункли), щупальца (тентакли), поршни (пистоны) и вуали (паллиум). Стебельки — небольшие подвижные пальцевидные выросты, которые располагаются в борозде у основания жгутиков. Вероятно, они выполняют сенсорные функции и обеспечивают прикрепление к субстрату. Щупальца — более удлинённые образования, служащие для захвата пищи и направления её к клеточному рту (цитостому). Щупальца описаны у Nocticula, Pronocticula, Pavillardia и др. Поршень представляет собой полый цилиндрический вырост, подтягивающий пищу к цитостому. Он может быстро удлиняться, причём его длина может в 15 раз превышать длину тела, расширяться, а потом быстро сужаться и сокращаться. Поршень проделывает отверстие в клетке-жертвы и высасывает из неё цитоплазму. Такой поршень характерен для Gymnodinium fungiforme, зооспор Pfiesteria piscicida[en], а также фотосинтезирующей динофлагелляты Amphidinium cryophilum. Вуаль — псевдоподиальная мембрана, выходящая из борозды вблизи основания жгутика и имеет вид ловчей сети, по размеру превышающей клетку. К этой сети прилипают отдельные крупные клетки и колониальные и диатомеи, далее они обволакиваются и их содержимое всасывается. Такой акт внеклеточного пищеварения длится 20—30 минут. Вуаль описана у некоторых видов родов Protoperidinium, Oblea и Diplopsalis. Первые питаются в основном диатомеями и динофлагеллятами, а все остальные могут ловить не только диатомей, но и гаптофитовых, празинофициевых и криптофитовых водорослей[68]. В клетках динофлагеллят может присутствовать большая везикула, содержащая останки переваренных органелл (тельце накопления). Вероятно, она соответствует везикулам с теми же функциями, имеющимся у криптофитовых водорослей и других жгутиконосцев. Тельце накопления особенно характерно для симбиотических динофлагеллят[69]. Осморегуляция Пузулы в клетке Peridinium divergens. l.f. — продольный жгутик, t.f. — поперечный жгутик, n. — ядро, s.p. — крупная «накопительная пузула», которая через трубку открывается порой о’, c.p. — «собирательная пузула», открывающаяся порой о и окружённая «дочерними пузулами» Сократительные вакуоли обнаружены лишь у нескольких пресноводных динофлагеллят. Одна или две сократительные вакуоли встречаются у членов семейства Protaspidaceae, а также на некоторых стадиях жизненного цикла у представителей порядка Phytodiniales, у них сократительные вакуоли исчезают при переходе на другую стадию жизненного цикла[70]. У остальных динофлагеллят пульсирующих сократительных вакуолей нет, и вместо них осморегуляторные функции выполняют пузулы — уникальные органеллы, присущие лишь динофлагеллятам. Они представляют собой впячивания цитоплазматической мембраны в виде мешка или трубки, вдающиеся в полость клетки. У морских представителей от этого мешка отходит система каналов и пальцеобразные впячивания — везикулы. Такие сложные пузулы видны в световой микроскоп. У пресноводных форм пузулы обнаруживаются лишь с помощью электронного микроскопа. Они имеют более простое строение и представляют собой одну крупную или несколько мелких вакуолей. Пузулы не способны к сокращениям, в отличие от сократительных вакуолей, однако открываются порами в жгутиковые каналы, откуда их содержимое изливается наружу без определённой периодичности. Обычно в клетке имеется две пузулы, каждая из которых связана с одним жгутиковым каналом[27][71]. Стрекательные структуры Нематоцисты в клетках Proterythropsis sp. Динофлагелляты имеют стрекательные структуры (экструсомы) трёх типов: трихоцисты, нематоцисты и мукоцисты. Трихоцисты располагаются перпендикулярно поверхности клетки по её периферии. Трихоциста состоит из тела и шейки и окружена одной мембраной[70]. Внутри трихоцист находятся кристаллические белковые фибриллы длиной несколько микрометров (кор), которые закручены по спирали. Во внутренней части трихоцисты треть кора представлена короткими трубчатыми элементами, чуть выдающимися вперёд. На самом верху трихоцисты группа из 20—22 фибрилл выдаётся из кора в сторону закрывающей мембраны, и более тонкие фибриллы далее соединяют их с апикальной частью мембраны трихоцисты. Сработавшая нематоциста из Polykrikos kofoidii В пределах закрывающей мембраны трихоцисты находится тонкое непрозрачное кольцо. Внешняя часть мембраны трихоцисты прикрепляется к плазматической мембране между текальными везикулами или к текальным везикулам, расположенным под округлыми, тонкими областями текальных пластинок, которые формируют специальные поры для трихоцист[72]. Трихоцисты формируются в аппарате Гольджи и, вероятно, покидают его в виде сферических везикул, которые потом приобретают веретеновидную форму и развиваются в трихоцисты. При возбуждении «заряженная» трихоциста превращается в «незаряженную» в течение нескольких миллисекунд — возможно, из-за быстрого притока воды. «Незаряженные» трихоцисты представляют собой прямые конусовидные палочки, во много раз длиннее «заряженных» трихоцист (до 200 мкм у Prorocentrum). Трихоцисты имеются у большинства динофлагеллят, но есть и исключения (Gymnodinium neglectum, Aureodinium pigmentosum, Woloszynskia tylota, Symbiodinium microadriaticum). Конкретная польза (если она есть) от трихоцист неясна. Они могут служить для быстрого отскакивания клетки в направлении, противоположном выбрасыванию нити, или для непосредственного поражения врага[72]. Нематоцисты обнаружены у немногих динофлагеллят (у родов Nematodinium, Warnowia, Proterythropsis и некоторых представителей рода Polykrikos, причём у последних нематоцисты заметно отличаются по своей морфологии[73][74]). Они крупнее трихоцист, достигают 20 мкм в длину; иногда их сравнивают с книдоцитами стрекающих. Мукоцисты — простые мешки, выделяющие слизь на поверхность клетки; они близки к аналогичным структурам эвгленовых. Такие мешки найдены у некоторых динофлагеллят в области брюшного поля (пластинок продольной борозды) под клеточной мембраной[70][75]. Покоящиеся формы Диноциста. Рисунок Христиана Готфрида Эренберга, 1837 В условиях, которые не позволяют популяции увеличиваться дальше (например, при низком содержании питательных веществ), динофлагелляты могут образовывать неподвижные покоящиеся споры, или цисты. Цисты динофлагеллят (диноцисты[en]) у большинства видов морфологически отличаются от вегетативных клеток. Они достигают 30—70 мкм в диаметре, имеют гладкую или шероховатую поверхность. Новообразованные цисты вида Scrippsiella trochoidea содержат в 10 раз больше углеводов, чем вегетативные клетки; при этом скорость окислительных процессов у них составляет 1,5 % от вегетативной стадии. Клеточные стенки цист отличаются высокой стойкостью и содержат диноспорин[en], который химически близок к спорополленину, покрывающему пыльцу высших растений[76]. Процесс инцистирования, или образования покоящихся спор, регулируется сложным взаимодействием внешних факторов, в числе которых длина дня, температура и концентрация питательных веществ. В ходе инцистирования содержание мелатонина повышается в несколько раз, что может предотвращать окисление липидов цисты. У пресноводной динофлагелляты Woloszynskia tylota инцистирование включает в себя следующие этапы: Тека замещается тонкой аморфной наружной стенкой, которая значительно утолщается путём добавления нового материала с её внутренней стороны. На границе цитоплазмы формирующейся цисты формируется слой близко расположенных липидных капель. Цитоплазматические структуры, такие как хлоропласты, аппарат Гольджи и пузулы, уменьшаются в размерах или исчезают. Увеличение оранжево-коричневого тельца, располагающегося в центре клетки, и цитоплазматических вакуолей, содержащих кристаллы[77]. После своего образования циста перемещается на дно озера или океана, где сохраняет жизнеспособность многие годы. Океанические течения могут переносить эти бентосные цисты в другие места. Когда условия становятся благоприятными, цисты могут прорастать, давая начало живым плавающим клеткам. Образование цист, их перемещение и прорастание объясняют многие аспекты экологии и географии ядовитого цветения воды, вызванного динофлагеллятами. Этим объясняется тот факт, что цветения воды не обязательно происходят каждый год в одном и том же месте, а также то обстоятельство, что цветение воды связано с переизбытком питательных веществ в океане, вызванным, например, попаданием в него сточных вод или стоков с агрикультурных предприятий. Кроме того, из-за цист места цветения воды могут сменять друг друга каждый год[78]. Цисты можно опознать по отсутствию хлоропластов, наличию микрогранулярной коричневой цитоплазмы и красного глазка (если вегетативная стадия имеет глазок). У некоторых видов обызвествление осуществляется путём откладывания кристаллов карбоната кальция в узком промежутке между клеточной стенкой и плазматической мембраной. Цисты Ceratium hirundinella имеют наружный кремниевый слой[77]. Жизненный цикл и размножение Типичный жизненный цикл динофлагеллят. 1 — деление надвое, 2 — половой процесс, 3 — планозигота, 4 — период покоя планозиготы, 5 — деление планозиготы мейозом Динофлагелляты могут размножаться вегетативным, бесполым и половым путём. При вегетативном размножении клетка делится надвое в продольном или наклонном направлении, при этом оболочка исходной клетки по-разному участвует в создании оболочек дочерних клеток. Так, у беспанцирных динофлагеллят делятся пополам перетяжкой, и каждая дочерняя клетка наследует оболочку от материнской. У Ceratium деление происходит таким образом, что панцирь раскалывается косой бороздой на две неравные части, и каждая дочерняя клетка получает от материнской лишь половину панциря, а недостающую половину достраивает сама. У Peridinium материнская клетка сбрасывает теку (этот процесс называется экдизис), после деления вокруг дочерних клеток образуется утолщённая пелликула, и клетка превращается в экдизальную цисту. Когда клетка выходит из состояния цисты, под её пелликулой формируются новые текальные везикулы. У Gambierdiscus toxicus[en] экдизис индуцируется особым соединением глицерина, которое вырабатывает зелёная водоросль Bryopsis[en]. Этот вид динофлагеллят обитает в непосредственной близости от таллома зелёной водоросли[79]. В некоторых случаях дочерние клетки не расходятся в результате деления, и тогда формируются колонии-цепочки. В зависимости от видовой принадлежности и условий среды вегетативное размножение может происходить каждые 1—15 дней[80]. При бесполом размножении динофлагелляты образуют зооспоры и апланоспоры[80]. При недостатке азота и изменении температуры воды некоторые виды динофлагеллят[78] приступают к половому размножению. У динофлагеллят описаны три типа полового процесса: изогамия, анизогамия и хологамия. Гаметы мельче вегетативных клеток, у панцирных видов могут быть голыми. Чаще всего при слиянии гамет образуется диплоидная планозигота, которая может существовать довольно долго. Обычно она крупнее гаплоидных вегетативных клеток, сохраняет 2 задних жгутика и отличается толстой, химически инертной, покрытой неровностями клеточной стенкой. Сначала следует период длительного роста планозиготы, а потом она может либо превратиться в покоящуюся клетку (гипнозиготу), период покоя которой длится от нескольких часов до нескольких месяцев, либо претерпевает мейоз и в подвижном состоянии даёт начало 4 гаплоидным вегетативным клеткам. У видов, чьи хлоропласты произошли от диатомовых и гаптофитовых водорослей, после слияния ядер гамет следует слияние эндосимбионтов и их ядер[81][82]. Жизненный цикл Pfiesteria piscicida[en] У подавляющего большинства динофлагеллят с изученными жизненными циклами они гаплобионтные: диплоидная стадия ограничивается зиготой. Исключение составляет Noctiluca, чей жизненный цикл диплобионтный. Ядро диплоидной вегетативной клетки делится мейозом, а затем митозом, давая начало более чем 2000 одинаковых гамет. При слиянии гамет образуется зигота, которая после периода покоя превращается в вегетативную клетку[83][84]. Как и в случае некоторых красных водорослей, при выращивании некоторых динофлагеллят в лабораторной культуре оказалось, что морфологически различные протисты могут быть различными жизненными стадиями одного и того же вида[78].


5.03.2019 18:45 1212

Динофлагелляты представлены преимущественно одноклеточными монадными формами, подвижные клетки снабжены двумя неравными жгутиками. Клеточные покровы представлены амфиесмой (текой), состоящей из везикул, которые залегают под плазмалеммой. Митохондрии с трубчатыми кристами. Хлоропласты у разных представителей имеют различное происхождение и характеризуются различными фотосинтетическими пигментами. Обычно они окрашены в жёлто-бурый цвет, поскольку, кроме зелёных хлорофиллов, имеют дополнительные пигменты — например, перидинин[en]. Геном хлоропластов часто фрагментирован на короткие кольцевые хромосомы. У многих видов имеется стигма (глазок) различного строения. Как правило, осморегуляцию осуществляют уникальные органеллы — пузулы. Нередко имеются стрекательные структуры (трихоцисты и другие). Пресноводные формы запасают крахмал, морские — липиды и стеролы. Хромосомы динофлагеллят обычно конденсированы[en] в течение всего клеточного цикла и лишены типичных эукариотных гистонов. Митоз закрытый, метафазная пластинка не образуется. Отличительной особенностью динофлагеллят, не встречающейся среди других эукариот, является частичное замещение тимина в их ядерной ДНК другим азотистым основанием — 5-гидроксиметилурацилом. Размножение чаще всего происходит продольным делением клетки надвое. Бесполое размножение — зооспорами и апланоспорами. У некоторых видов описан половой процесс. У большинства представителей жизненный цикл гаплобионтный с зиготической редукцией, но есть и исключения. Многие виды способны образовывать покоящиеся формы (цисты). Многие виды способны к биолюминесценции. Кроме того, часто в клетках динофлагеллят образуются токсины — например, гониатоксин. Данный токсин имеет свойство накапливаться в тканях моллюсков, ракообразных, рыб, что приводит к отравлению животных, питающихся ими, а также человека, если он употребит их в пищу[6]. Динофлагелляты играют важную роль в биоценозах морей и океанов, выступая, наряду с диатомеями, в качестве основных первичных продуцентов. Фототрофные динофлагелляты способны вызывать цветение воды, а массовые вспышки их численности в прибрежных водах ответственны за возникновение «красных приливов». Паразитические динофлагелляты иногда служат причиной эпизоотий в популяциях рыб и ракообразных. Содержание 1 История изучения 2 Биология клетки 2.1 Клеточные покровы 2.2 Жгутики 2.3 Ядро и генетический аппарат 2.3.1 Морфология ядра 2.3.2 ДНК 2.3.3 Экспрессия генов 2.4 Митоз 2.5 Митохондрии 2.6 Хлоропласты 2.6.1 Эндосимбионты 2.6.2 Т ипы хлоропластов 2.6.3 Геном хлоропластов 2.6.4 Эволюция хлоропластов 2.7 Фототаксис 2.8 Питание 2.9 Осморегуляция 2.10 Стрекательные структуры 3 Покоящиеся формы 4 Жизненный цикл и размножение 5 Биохимия 5.1 Особенности метаболизма 5.2 Биолюминесценция 6 Биологические ритмы 7 Распространение и экология 8 Палеонтология 9 Значение в природе и жизни человека 9.1 Токсины 9.2 В пищевой промышленности 10 Классификация и филогения 10.1 Система Фенсома с соавторами 10.2 Система Руджеро с соавторами 11 Динофлагелляты в культуре 12 Примечания 13 Литература 13.1 На русском языке 13.2 На английском языке 14 Ссылки История изучения Генри Бейкер (1698—1774) — английский натуралист, впервые описавший представителей динофлагеллят Первые организмы, в настоящее время относимые к динофлагеллятам, были описаны в 1753 году английским натуралистом Генри Бейкером[en] в трактате «Employment for the microscope»[7] как «крошечные животные, которые вызывают свечение морской воды»; речь шла о ночесветках. В 1773 году датский натуралист Отто Фредерик Мюллер описал в своей книге[8] два вида пресноводных динофлагеллят, дав им имена Bursaria hirundinella и Vorticella cincta (ныне известны соответственно как Ceratium hirundinella[de] и Peridinium cinctum). В 1830-х годах немецкий естествоиспытатель Христиан Готфрид Эренберг, изучив множество проб морской и пресной воды, описал в статье «Beiträge zur Kenntnis der Organisation der Infusorien und ihrer geographischer Verbreitung, besonders in Sibirien»[9] и ряде последующих работ несколько выделяемых и ныне родов динофлагеллят, среди которых Peridinium[en], Prorocentrum[en] и Dinophysis[en]. По имени первого из них представителей рассматриваемой группы стали именовать перидинеями[10]. В 1885 году немецкий учёный Отто Бючли выделил[11] данную группу организмов в отряд простейших Dinoflagellata (в типифицированном варианте — Dinoflagellida; данное название таксона длительное время использовалось протозоологами). Название образовано от др.-греч. δῖνος ‘вращение’ и лат. flagellum ‘жгутик’[12]. В то же время альгологи Эугениус Варминг (1890) и Адольф Энглер (1892) поместили динофлагеллят в царство растений. Немецкий ботаник Адольф Пашер в своей системе водорослей (1914) выделил динофлагеллят в класс Dinophyceae в составе отдела Pyrrophyta (буквально «огненные растения» — от др.-греч. πῦρ ‘огонь’ и φυτóν ‘растение’; название дано из-за способности некоторых видов к биолюминесценции[13]). В позднейших ботанических классификациях динофлагеллят обычно либо трактовали как класс в составе Pyrrophyta, либо выделяли в самостоятельный отдел Dinophyta[14][15]. В 1950—1960-е годы появились первые подробные системы ископаемых динофлагеллят; наметившийся разрыв между классификациями современных и ископаемых динофлагеллят был в основном преодолён в 1990-е годы, чему способствовали более тщательное изучение морфологии ископаемых представителей (ставшее возможным с развитием электронной микроскопии) и жизненных циклов современных видов[10]. Биология клетки Вегетативная стадия жизненного цикла динофлагеллят преимущественно представлена монадными формами с дорсовентральным строением, гораздо реже встречаются ризоподиальные и коккоидные клетки[16]. Однако другие стадии жизненного цикла могут быть представлены пальмеллоидными, амебоидными, нитчатыми и даже многоядерными формами[3]. Так, паразитическая Pfiesteria piscicida[en] на некоторых этапах своего жизненного цикла трансформируется в амебоидную форму. Другие динофлагелляты тоже могут менять свой облик. В частности, некоторые представители способны принимать форму «голого», лишённого жгутиков шара (пальмеллы). Делясь, одноклеточная пальмелла даёт начало плотному скоплению клеток. Динофлагелляты, обитающие в кораллах как зооксантеллы[en], всегда имеют форму пальмелл[17]. Далее в этом разделе излагается строение вегетативной стадии динофлагеллят; строение других стадий жизненного цикла описывается в разделах Жизненный цикл и размножение и Покоящиеся формы. Форма динофлагеллят разнообразна: шаровидная, эллипсовидная, яйцевидная, обратнояйцевидная, грушевидная, звёздчатая, палочковидная[18], в виде полумесяца или тетраэдра. Клетки, как правило, уплощённые, в поперечном сечении имеют вид эллипса или пластинки, реже тело округлое и неуплощённое. Размеры клеток варьируют от 6 до 2000 мкм. Наиболее крупные динофлагелляты обитают в морях, а среди пресноводных представителей самые крупные клетки характерны для видов рода Ceratium[en], их размер составляет до 450 мкм[16]. Разнообразие форм клеток динофлагеллят Ceratium sp umitunoobimusi.jpg Gymnodinium sp.jpg Noctiluca scintillans varias.jpg Peridinium willei — 400x — Dinoflagellate (15058894916).jpg Symbiodinium.png Pfiesteria large.jpg Dinophysis acuminata.jpg Ceratium Gymnodinium Ночесветка (Noctiluca) Peridinium willei Symbiodinium Pfiesteria. Амёбоидная и жгутиковая формы, циста Dinophysis acuminata Клеточные покровы У динофлагеллят клеточные покровы представлены наружной плазмалеммой и залегающей под ней амфиесмой, или текой — совокупностью цитоплазматической мембраны и ряда расположенных под ней амфиесмальных (текальных) везикул, или альвеол, каждая из которых представляет собой уплощённый пузырёк, окружённый одиночной мембраной. В покровах имеется множество пор, под которыми залегают трихоцисты[19]. Число текальных везикул варьирует от нескольких сотен (например, Gymnodinium[en]) до двух (например, Prorocentrum[en]) на клетку. Их расположение также неодинаково: так, у Oxyrrhis[en] текальные везикулы отделены друг от друга, а у некоторых других представителей они соприкасаются. У некоторых видов текальные везикулы заполнены только аморфной массой. Такие формы называют голыми, или беспанцирными[20]. У других они содержат текальные пластинки, состоящие из целлюлозы и других полисахаридов, у некоторых видов они дополнительно затянуты белковой плёнкой[21]; покров таких динофлагеллят называют панцирем. Отмечено, что чем толще текальные пластинки, тем их меньше. У Katodinium пластинки относительно тонкие, а у Peridinium[en] и Ceratium они очень толстые и могут иметь разнообразные выросты, при этом их число сокращается до двух десятков. Выросты на панцирях динофлагеллят могут иметь форму рогов, крыльев, чешуй, они значительно увеличивают поверхность клетки[18]. Показано, что некоторые динофлагелляты способны сбрасывать панцирь при некоторых условиях, например, при охлаждении до 4 °С, однако при переносе сбросивших панцирь клеток в обычные условия панцирь восстанавливается. Пластинки, образующие панцирь, играют ключевую роль в определении панцирных динофлагеллят. Они составляют так называемую формулу теки, где определённые пластинки обозначаются цифрами и буквами. В качестве систематических признаков используют также форму, количество, размещение пластинок и наличие выростов[22]. Внешнее строение типичной динофлагелляты В амфиесме различают три части: верхнюю эпивальву (эпитека, эписома, эпикон), нижнюю гиповальву (гипотека, гипосома, гипокон) и среднюю — поясок, или цингулюм, который соединяет эпивальву и гиповальву. У панцирных форм эпивальва и гиповальва состоят из отдельных щитков, которые в определённом порядке соединяются швами. Именно за счёт разрастания швов происходит рост панциря. Эпивальва и гиповальва представляют собой две полусферы, сходящиеся в области пояска[18]. Верхушка эпивальвы иногда оканчивается апексом, при этом нижний конец панциря называется антапексом. У многих видов на панцире имеется две перпендикулярные бороздки — поперечная и продольная, в которых залегают жгутики[23]. Поперечная бороздка делит панцирь на эпивальву и гиповальву, она может быть смещена к переднему (Amphidinium[en]) или заднему (Katodinium) концу или же проходить по экватору клетки. Поперечная бороздка может полностью опоясывать спинную сторону панциря, соединяясь (кольцевая) или не соединяясь (спирально завитая) с другим своим концом на брюшной стороне. Продольная бороздка располагается на брюшной стороне и проходит только по гиповальве, лишь иногда переходя на эпивальву. Однако у видов рода Gonyaulax она не только доходит до апекса, но и переходит на спинную сторону[24]. Под текальными везикулами залегает слой микротрубочек. Кроме того, у многих динофлагеллят в текальных везикулах под пластинами имеется добавочный слой, устойчивый к сильным кислотам и основаниям и состоящий из вещества, напоминающего спорополленин[en]. Кроме того, некоторые виды имеют дополнительную мембрану под текальными везикулами. У некоторых динофлагеллят, например, Amphidinium carterii, снаружи от плазмалеммы имеется гликокаликс, состоящий из кислых полисахаридов. Возможно, его образуют цитоплазматические мукоцисты[24]. На поверхности клеток некоторых динофлагеллят имеются органические чешуйки, например, у Lepidodinium viride. У Heterocapsa чешуйки формируются в аппарате Гольджи и в везикулах мигрируют к базальным тельцам жгутиков, откуда высвобождаются на поверхность клетки[19]. У некоторых представителей имеется внутренний кремниевый скелет. Так, у фаготрофной динофлагелляты Actiniscus pentasterias около ядра располагаются две пятилучевые кремниевые звезды[24]. В некоторых источниках под «амфиесмой» понимают самые верхние слои клетки динофлагеллят (плазмалемму, текальные везикулы с пластинками и слой микротрубочек), а «текой» называют совокупность текальных везикул[21]. Теки динофлагеллят. Сканирующая электронная микроскопия Pyrodinium sp. Thoracosphaera heimi Karenia brevis[en] Histioneis remora Gymnodinium catenatum Жгутики У различных динофлагеллят жгутики могут быть прикреплены по-разному. Если два неравных жгутика отходят от апикального конца клетки, то такой тип называется десмоконтным (например, у Prorocentrum); такой вариант отхождения жгутиков считается примитивным. В этом случае при плавании один жгутик направлен вперёд, а другой — перпендикулярно первому. Однако у большинства динофлагеллят имеет место более эволюционно продвинутый вариант, при котором оба неравных жгутика отходят от вентральной стороны клетки (диноконтный тип отхождения жгутиков). У этих динофлагеллят клетки разделены на эпивальву и гиповальву, причём поперечный жгутик лежит в поперечной бороздке, а продольный — в продольной[25]. Оба жгутика имеют типичную для эукариот аксонему (9 периферических дуплетов микротрубочек и 2 центральные микротрубочки). Каждый жгутик выходит из небольшого впячивания на поверхности клетки (жгутикового канала), которое открывается жгутиковой порой. У большей части динофлагеллят каждый жгутик имеет собственный жгутиковый канал. Переходная зона жгутиков у некоторых видов может включать 2 параллельных диска, залегающих при основании двух центральных микротрубочек и одно или два нижележащих кольца. Однако у большинства динофлагеллят переходная зона представлена сильно изогнутой поперечной пластинкой с мощными периферическими валиками и развитым утолщением в центре пластинки (аксосомой). У Gymnodinium lanskaya и Heterocapsa pigmaea над поперечной пластинкой располагается переходный цилиндр, а у последнего вида, кроме того, имеется две поперечные пластинки вместо одной[25]. Клетка Peridiniella danica. Стрелка — продольный жгутик, головка стрелки — предполагаемые «буксирные» филаменты Поперечный жгутик имеет вид волнистой ленты и по длине в 2—3 раза превосходит продольный жгутик. Он выходит из верхней жгутиковой поры и поворачивает влево, опоясывая клетку. Кроме аксонемы он имеет исчерченный параксиальный тяж, состоящий из белка центрина[en] — Ca2+-зависимого сократительного белка. Он выполняет механическую функцию и всегда короче аксонемы, которая располагается по левозакрученной спирали вокруг него. Сокращение жгутика сопровождается увеличением степени спирализации аксонемы. На мембране поперечного жгутика располагается ряд длинных (2—4 мкм длиной и 10 нм шириной) простых тонких волосков (мастигонем[en]), которые могут быть как одинаковой, так и различной длины. Последний микрометр поперечного жгутика лишён волосков и параксиального тяжа. Этот жгутик движется короткими периодическими волнами против часовой стрелки, если смотреть с переднего конца клетки (лейотропное направление), обеспечивая вращательные и поступательные (в виде толчков) движения клеток[3]. Поперечный жгутик играет роль руля клетки. Клетка всегда вращается в направлении биения жгутика, так что жидкость направляется в противоположном (дексиотропном) направлении[26]. У Noctiluca поперечного жгутика нет, и она не может вращаться во время плавания[25]. Продольный жгутик берёт начало в нижней жгутиковой поре и тянется вдоль клетки, выходя за её пределы. Этот жгутик имеет обычное строение, и нередко волоски (длиной до 0,5 мкм и шириной до 10 нм) на его мембране располагаются в два ряда. Иногда в продольном жгутике имеется и параксиальный тяж. Вдоль длины продольного жгутика проходит R-волокно. Сокращение жгутика происходит при сокращении R-волокна на треть своей длины, которое вызывается входом ионов Ca2+ в продольный жгутик. Он движется волнообразно, и с его помощью клетка осуществляет поступательное движение по направлению вперёд, резко останавливается и движется назад. Механическое воздействие на клетки Ceratium tripos вызывает сокращение продольного жгутика, так что он укладывается в продольную бороздку[19][25]. Среди фотосинтезирующих одноклеточных организмов динофлагелляты — самые быстрые пловцы, их скорость передвижения составляет 200—500 мкм/с. Впрочем, они всё-таки уступают Mesodinium — организму, представляющему собой эндосимбиоз инфузории и криптофитовой водоросли. Клетки Lingulodinium polyedrum[en] плавают с линейной скоростью 250 мкм/с при температуре 20 °С, а клетки Gyrodinium при той же температуре развивают линейную скорость 319 мкм/с[27]. Базальные тела жгутиков динофлагеллят имеют типичное для эукариот строение. Они могут располагаться под углом почти 180°, перпендикулярно или параллельно друг другу. От базального тела продольного жгутика начинается лентовидный корешок из микротрубочек, проходящий под продольной бороздой. Базальное тело поперечного жгутика связано с микротрубочковым корешком из одной или двух микротрубочек, к которым под прямым углом, подобно гребёнке, прикрепляется ещё один ряд микротрубочек. Базальные тела соединены друг с другом поперечнополосатым соединением из центрина. У различных динофлагеллят корешковая система может как редуцироваться, так и усложняться добавлением дополнительных компонентов[25]. Динофлагелляты с немонадным типом организации таллома — коккоидным (роды Cystodinium, Stylodinium, Tetradinium и другие), ризоподиальным (Dinamoebidium), пальмеллоидным (Gloeodinium), нитчатым (Dinothrix, Dinoclonium, Rufusiella) — на стадии зооспоры являются подвижными клетками с двумя жгутиками, напоминающими вегетативные клетки гимнодиниума, а позднее жгутики сбрасывают. При этом у организмов с нитчатым талломом после отбрасывания жгутиков клетки совершают несколько делений, но не расходятся, а образуют слабо ветвящуюся нить из округлых клеток[28][29]. Ядро и генетический аппарат Морфология ядра Клетка Oxyrrhis marina[en], видно ядро и ядрышко Организация ядра и генетического аппарата динофлагеллят в высшей степени необычна; по этой причине ядро динофлагеллят получило название мезокарион, или динокарион. В частности, хромосомы динофлагеллят конденсированы[en] на протяжении всего клеточного цикла (в том числе и в интерфазе). Интересно, что основным структурным белком хроматина у динофлагеллят является белок вирусного происхождения, совершенно не похожий на гистоны, вирусный нуклеопротеин динофлагеллят (dinoflagellate viral nucleoprotein; DVNP). Однако, у большинства исследованных видов, гистоны также экспрессируются[30]. Так как хромосомы в ядрах динофлагеллят не претерпевают циклических преобразований и постоянно конденсированы, некоторые авторы предлагают называть такой тип организации ядер хромосомным. Обычно хромосомы располагаются в нуклеоплазме на некотором расстоянии друг от друга, заполняют всё пространство ядра и почти полностью маскируют его содержимое; так происходит, например, у Gloeodinium montanum и Amphidinium elegans[31]. У некоторых динофлагеллят, в основном свободноживущих, часть хромосом прикреплена к оболочке и находится в таком состоянии на протяжении всего митоза. Иногда отдельные хромосомы погружаются в ядрышко[32]. Из-за постоянной конденсированности хромосом динофлагеллят их даже считали переходным звеном между прокариотами и эукариотами (мезокариотами), пока не была установлена связь динофлагеллят с Alveolata[33]. Ядро в клетках динофлагеллят может быть самой разнообразной формы: сферической, яйцевидной, треугольной, серповидной, многолопастной, подковообразной, почковидной или притуплённо-конической формы. Размеры ядра также варьируют в широких пределах: от 0,37 мкм (Cochlodinium heterolobatum) до 40—50 мкм (Ceratium cornutum). Обычно ядро располагается в центре клетки, однако может смещаться к переднему или заднему концу. Его расположение в клетке зависит от стадии жизненного цикла, а также наличия или отсутствия пищеварительной вакуоли[en]. В каждом содержится одно или несколько способных к слиянию ядрышек. Иногда ядро динофлагеллят окружено, помимо двухмембранной оболочки, ещё и каналом эндоплазматического ретикулума (Ceratium hirundinella), а у Nematodinium armatum выявлено несколько таких каналов[34]. Для клеток динофлагеллят характерно очень высокое содержание ДНК. В клетках других эукариот, как правило, содержится от 0,046 до 3 пг ДНК на клетку, а у динофлагеллят — 3—250 пг ДНК, то есть общий размер содержащейся в их клетках ДНК составляет от 3000 до 215 000 мегабаз (Мб, миллионов пар оснований). Для сравнения: гаплоидный геном человека имеет размер 3180 Мб, а гексаплоидный геном пшеницы составляет 16 000 Мб[35][36]. Количество хромосом у динофлагеллят варьирует в широких пределах: от 4 у Syndinium borgertii и 12—18 у Prorocentrum balticum до 260—280 у Ceratium hirundinla, 325 у Endodinium chattonii и 500—600 у отдельных видов Gymnodinium[35][36]. Как правило, у свободноживущих динофлагеллят хромосом больше, чем у паразитических. Размеры хромосом сильно варьируют даже в пределах одного кариотипа. Например, у Prorocentrum micans их длина достигает 10—15 мкм, у Woloszynskia stoschii — 1,3—3,3 мкм, у Gymnodinium indicum — от 0,75 до 1,5 мкм, а у Katodinium rotundata диаметр почти сферических хромосом не превышает 0,5 мкм. Такие короткие хромосомы лишены центромер и вторичных перетяжек и слабо дифференцируются по длине. Различна и форма хромосом, причём форма хромосом связана с их размером: длинные — нитевидные (Prorocentrum micans), короткие — стержневидные (Gymnodinium vitiligo), мелкие — точкообразные или бочонковидные (Amphidinium klebsii). Обычно кариотип одного вида представлен хромосомами одной формы, которые морфологически неотличимы. С этим связаны трудности подсчёта количества хромосом у динофлагеллят, поэтому обычно их количество удаётся оценить лишь примерно[37]. Стоит отметить, что динокарион имеется не у всех динофлагеллят. У некоторых представителей ядра обычные эукариотические (Noctiluca, Oodinium[en][38]); у некоторых представителей в вегетативных клетках ядра обычные и динокарион присутствует на других стадиях клеточного цикла (например, гаметах). У свободноживущего динофлагеллята Oxyrrhis marina[en] хромосомы менее конденсированы, чем в динокарионе, и содержат типичные эукариотические гистоны[39]. У некоторых динофлагеллят имеется два ядра, причём, в отличие от других многоядерных клеток (например, инфузорий), эти ядра содержат ДНК различного происхождения: одно ядро содержит генетическую информацию динофлагелляты, а другое ядро, по сути, является ядром симбиотической диатомовой водоросли. Интересно, что не только ядро, но также митохондрии и пластиды диатомеи сохраняют функциональность[40]. ДНК Особенности организации генома динофлагеллят Images.png Внешние изображения Image-silk.png Электронная микрофотография конденсированных хромосом динофлагеллят Image-silk.png Структура конденсированной хромосомы динофлагеллят Вегетативная фаза динофлагеллят гаплоидна, исключение составляет лишь диплоидная ночесветка (Noctiluca)[1]. Хромосомы динофлагеллят морфологически одинаковы[36] и конденсированы на протяжении всего клеточного цикла — в отличие от прочих эукариот, у которых хромосомы конденсируются только при митозе, а в интерфазе, когда идёт активная транскрипция, степень конденсации значительно ниже. Впрочем, недавние исследования Pyrocystis lunula выявили наличие у этой динофлагелляты 49 пар хромосом различного размера и морфологии, что свидетельствует о её диплоидности[33]. В световой микроскоп они видны как чёткие структуры, а на ультраструктурном уровне они имеют фибриллярное строение[38]. Конденсация хромосом в интерфазе наблюдается также у эвгленовых, но, в отличие от них, для ДНК динофлагеллят характерен ещё и необычный химический состав[35]. Хромосомы динофлагеллят лишены центромер, и во время митоза они прикрепляются кинетохорами напрямую к ядерной мембране[41]. У динофлагеллят отсутствуют типичные эукариотические коровые гистоны (Н2А[en], Н2B[en], H3[en], H4[en]), однако у них имеется возможный гомолог гистона H1 (гистон)[en], который регулирует компактизацию ДНК. Впрочем, недавние анализы транскриптома выявили наличие у динофлагеллят транскриптов не только всех коровых гистонов, но и некоторых их вариантов (H2A.X[en] и H2A.Z[en]). Эти белки заведомо не задействованы в упаковке большей части геномной ДНК (по крайней мере на вегетативной стадии жизненного цикла большинства динофлагеллят). Возможно, они участвуют в упаковке лишь очень малой доли генома и по этой причине не определяются экспериментально; а может быть, они упаковывают ДНК только на некоторых стадиях жизненного цикла (в том числе в цистах)[33]. Из-за этого у динофлагеллят нет нуклеосом, и ДНК упакована иначе: она неоднократно спирализована и образует толстые нити, хотя элементарные фибриллы (микрофибриллы) у них имеют толщину 2—8 нм, как у бактерий, вместо более толстых эукариотических фибрилл толщиной 10—25 нм[42]. Хромосомы динофлагеллят различаются по плотности, которая прямо зависит от того, как плотно упакованы микрофибриллы хромосом. Этот фактор может зависеть от стадии клеточного цикла, изменения светового режима, концентрации питательных веществ, так что у организмов одного вида можно встретить то более, то менее рыхлые хромосомы[37]. Среди азотистых оснований у динофлагеллят явно преобладают фракции аденина и тимина, в очень незначительном количестве (0,4 ± 0,3 %) имеется 5-метилцитозин[en]. Как было показано в 1973 году Питером Рэем, изучавшим состав ядерной ДНК у вида Gyrodinium cohnii, около 37 % тимина в ней было замещено другим пиримидиновым основанием — 5-гидроксиметилурацилом[43]. Позднейшие исследования показали, что доля замещённого тимина у различных видов динофлагеллят составляет от 12 % до 70 %, и это — уникальная их особенность, не встречающаяся у других эукариот; в то же время 5-гидроксиметилурацил является естественным компонентом генома некоторых бактериофагов — например, фагов сенной палочки (Bacillus subtilis). У большинства эукариот данное азотистое основание образуется при окислении тимина или 5-метилцитозина[en] и быстро репарируется ДНК-гликозилазой[en]. Функциональное значение 5-гидроксиметилурацила в ядрах динофлагеллят остаётся неизвестным[33][44]. Как и у большинства других эукариот, у динофлагеллят имеются метилированные мотивы mCpG и 5-метилцитозин, а также необычный N6-метиладенин[35][42]. Синтез ДНК у динофлагеллят не приурочен к определённой фазе клеточного цикла, как у других эукариот, а идёт непрерывно, как у прокариот[45]. Вместо типичных гистонов у динофлагеллят имеются особые основные гистоноподобные белки (англ. histone-like proteins, HLP), которые и осуществляют упаковку ДНК. По вторичной структуре они напоминают гистоноподобные белки бактерий. По сравнению с коровыми гистонами эти белки имеют очень слабое сродство к ДНК. HLP динофлагеллят ассоциированы с ядрышком и петлями, выступающими из конденсированных хромосом. Концентрации этих белков чрезвычайно низки, и соотношение основные белки: ДНК составляет всего 0,08—0,13, при том что у большинства эукариот это значение приближается к 1[35]. Только лишь 20 % геномной ДНК защищено белками, и обычно защищённые участки длиной 10—15 килобаз разделяются длинными незащищёнными участками. Было показано, что ДНК в хромосомах динофлагеллят может находиться в двух состояниях: основная фракция, которая содержит транскрипционно неактивную ДНК, и диффузная периферическая фракция, содержащая транскрипционно активную ДНК. Эти данные подтверждают давнюю гипотезу о том, транскрипция у динофлагеллят происходит вне хромосом, где соответствующие ферменты могут получить доступ к последовательностям ДНК вне конденсированных хромосом[36]. HLP способны регулировать уровень конденсации ДНК в зависимости от собственной концентрации, поэтому, вероятно, они отвечают за конденсацию выступающих петель и регулируют доступ транскрипционных факторов к генам[33]. Эксперименты по ренатурации показали, что даже у динофлагеллят с огромными геномами имеется большая доля уникальных последовательностей. Так, у Heterocapsa pygmaea она составляет 75 %, у Crypthecodinium cohnii — 40—45 % и у Glenodinium foliaceum — 56 %[42]. У гетеротрофа Crypthecodinium cohnii уникальные последовательности (1—3 копии) разделяются областями повторов длиной около 600 нуклеотидов. Общая длина уникальных последовательностей у этой динофлагелляты составляет 1,5 × 109 пар оснований, что типично для «высших» эукариот. У автотрофной динофлагелляты Wolosynskia bosteniensis длина уникальных последовательностей оценивается в 1,32 × 1010, что на порядок больше аналогичного параметра у млекопитающих. По этой причине гипотеза, объясняющая большое количество ДНК в клетках динофлагеллят полиплоидностью, неверна: при полиплоидии доля уникальных последовательностей будет значительно ниже[36]. Экспрессия генов В последнее время было сделано несколько важных открытий относительно особенностей транскрипции у динофлагеллят. Одним из них стало открытие 5’-транс-сплайсинга транскриптов динофлагеллят. Оказалось, что 5’-концы всех транскриптов, экспрессируемых в ядре, содержат одну и ту же лидерную последовательность длиной 22 нуклеотида. К настоящему моменту транс-сплайсинг описан у всех изученных динофлагеллят, даже тех, которые отделились очень рано в ходе эволюции, так что этот процесс, по-видимому, был одним из ранних приобретений ветви динофлагеллят. Сами лидерные последовательности кодируются рядами повторяющихся генов неизвестного размера и количества. Явление транс-сплайсинга описано для ограниченного количества мРНК у некоторых других эукариот, однако наиболее хорошо оно изучено у трипаносом, которые интенсивно используют его. Интенсивное использование 5’-транс-сплайсинга динофлагеллятами и трипаносомами является, по-видимому, результатом конвергентной эволюции[33]. Некоторые другие свойства генетического аппарата динофлагеллят также обнаруживают сходство с трипаносомами. Как и у трипаносом, у динофлагеллят гены собраны в тандемные ряды, кодирующие почти идентичные белки. Показано, что наиболее интенсивно экспрессируемые гены собраны в более крупные тандемные ряды, а гены, экспрессирующиеся на низком уровне, присутствуют в единичном экземпляре и содержат больше интронов. Транскрипты, как и у других эукариот, обычно содержат сигнал полиаденилирования (AAAAG/C). Иногда транскрипты динофлагеллят не содержат интронов, а зрелые мРНК могут быть как полицистронными, так и дискретными, а также, в некоторых случаях, лишены полиаденилирования[46]. Важным процессом, влияющим на регуляцию экспрессии генов у динофлагеллят в ходе эволюции, может быть амплификация генов. Если у динофлагеллят, как и у трипаносом, экспрессия большинства генов регулируется посттранскрипционно[en], то амплификация генов в геноме может быть ключевым механизмом регуляции количества транскриптов генов в клетке. Некоторые гены в рядах лишены типичных промоторов, распознаваемых РНК-полимеразой II, хотя этот фермент у динофлагеллят всё же функционирует в качестве РНК-полимеразы[46]. Вблизи генов динофлагеллят нет ТАТА-боксов, однако у Crypthecodinium cohnii[en] был обнаружен видоизменённый ТАТА-связывающий белок[en] (ТВР), который показал высокое сродство к мотиву ТТТТ. Подобных промоторов к настоящему моменту идентифицировано не было. Возможно, что целый ряд имеет единственный вышестоящий промотор. Поскольку у динофлагеллят ряды состоят из копий одного и того же гена, а не разных генов, как у трипаносом, отдельные семейства генов[en] могут всё же регулироваться на уровне транскрипции вышележащим промотором[33]. Вероятно, что в регуляции экспрессии генов динофлагелляты полагаются в основном на посттранскрипционные механизмы[33], хотя имеют место и транскрипционные механизмы контроля[en]. В некоторых случаях использование тех или иных механизмов зависит от внешнего стимула. Транскрипционная регуляция была показана для перидинин[en]-хлорофилл a-связывающего белка, S-аденозилгомоцистеингидролаза[en]-подобного белка, метионин-аминопептидаза[en]-подобного белка, а также гистон-подобного белка. Посттранскрипционные механизмы были описаны в регуляции гена люциферин-связывающего белка и глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы[en][36]. Несмотря на все отличия генетического аппарата динофлагеллят от остальных эукариот, оказалось, что сплайсинг и обеспечивающие его белки и РНК у них почти не отличаются от высших эукариот. Они имеют консервативные малые ядерные РНК U1—U6, которые имеют схожую с высшими эукариотами вторичную структуру и посттранскрипционные модификации. Ядерные тельца, содержащие белки сплайсинга, оказались похожими на тельца Кахаля других эукариот[46]. Показано, что у динофлагеллят экспрессия небольшой, но значимой доли генов зависит от различных условий. Анализ транскриптома Pyrocystis lunula с применением микрочипов показал, что количество транскриптов около 3 % генов значительно изменялось в соответствии с циркадными ритмами, а ещё 4 % — с окислительным стрессом. Проводились исследования по различиям транскриптомов токсинообразующих и не образующих токсинов штаммов динофлагеллят. Оказалось, что 4—7 % транскриптомов в этих случаях значительно различаются[33]. Митоз Митоз динофлагеллят в сравнении с митозом у других групп организмов Для митоза динофлагеллят характерен ряд особенностей: ядерная мембрана сохраняется (закрытый митоз), не формируется метафазная пластинка. Такой тип закрытого митоза получил название диномитоз[47]. В качестве примера наиболее продвинутого типа митоза у динофлагеллят можно рассмотреть митоз Syndinium[en]. Начало деления знаменуется удвоением оснований жгутиков с двух до четырёх. В течение этой стадии ядро увеличивается в размерах и можно разглядеть много Y- и V-образных хромосом. В профазе митоза происходит продольное расщепление хромосом и образуются хроматиды, спирально закрученные вокруг друг друга. Продолжительность профазы у динофлагеллят в значительной мере определяется длиной хромосом: чем хромосомы длиннее, тем больше времени занимает их раскручивание[48]. Оболочка ядра остаётся интактной во время митоза, и во время митоза возникают её глубокие впячивания (у некоторых динофлагеллят ядерная оболочка растворяется). Некоторые из них образуют сквозные туннели, проходящие через всё ядро насквозь (образуется от 1 до 15 туннелей). Эти туннели заполнены цитоплазмой, и в них начинают собираться микротрубочки, которые, однако, не соединены с нетронутой ядерной оболочкой. Микротрубочки собираются в пучки по 25—40 сразу после разделения хромосом на хроматиды. У Amphidinium carterae[en] в ядре образуется 2—4 туннеля, у других видов их больше[48]. Выше уже было отмечено, что хромосомы прикрепляются к ядерной мембране напрямую через особые кинетохоры (кинетохорные пластинки). Кинетохорные пластинки появляются в полностью сформированных туннелях вместе с дифференциацией ядерной оболочки. Таким образом, ядерная оболочка как бы разграничивает хромосомы и микротрубочки веретена. Динофлагелляты — единственные водоросли со внеядерным веретеном деления[48][49]. В метафазе у динофлагеллят не формируется метафазной пластинки, характерной для митоза высших эукариот, и хромосомы остаются разбросанными по ядру. Ядрышко существует в течение всего клеточного цикла и делится путём образования сужения посередине. В анафазе клетка и ядро удлиняются в латеральном направлении, а хромосомы расходятся к противоположным концам ядра. Пока ещё происходит латеральное удлинение, в центре клетки ядерная мембрана образует перетяжку, и дочерние ядра становятся независимыми[48][49]. На полюсах веретена у динофлагеллят могут быть как типичные центриоли (центрический митоз), так и полярные образования совсем другой природы (ацентрический митоз). Полярные образования могут представлять собой область цитоплазмы с большим скоплением элементов эндоплазматического ретикулума и диктиосом; в других случаях они являются бесструктурными полупрозрачными уплотнениями цитоплазмы; наконец, полярное образование может представлять собой морфологически дифференцированное бесструктурное многодольчатое тело[50]. Митохондрии Строение клетки динофлагелляты Митохондрии динофлагеллят имеет трубчатые кристы, отходящие от внутренней мембраны и суженные у основания[51]. Организация митохондриального генома динофлагеллят имеет ряд уникальных особенностей. Их митохондриальный геном, как и у их близких родственников — апикомплексов, значительно сокращён: в нём имеется всего лишь 3 белок-кодирующих гена (кодируют цитохром b[en] (cob), субъединицу 1 цитохром c-оксидазы[en] (cox1) и субъединицу 3 цитохромоксидазы (cox3)), два гена, кодирующих рРНК (рРНК малой субъединицы (SSU) и большой субъединицы (LSU)), и совсем нет генов, кодирующих тРНК[33]. И у динофлагеллят, и у апикомплексов митохондриальные гены рРНК значительно фрагментированы. Митохондриальный геном динофлагеллят подвергся значительной амплификации и рекомбинации, в результате чего в нём множество копий генов и фрагментов генов соединяются друг с другом в различных комбинациях. Подобным дупликациям и перестройкам подверглись и некодирующие последовательности. У некоторых динофлагеллят в митохондриальном геноме содержатся инвертированные повторы[en], способные формировать элементы вторичной структуры (например, шпильки). Из-за дупликации и рекомбинации реальный размер и организация митохондриального генома динофлагеллят остаются неизвестными. Предварительные исследования с использованием гель-электрофореза показали, что митохондриальный геном рассредоточен по множеству линейных хромосом, размер которых не превышает 30 килобаз[52]. Транс-сплайсинг транскриптов cox3 Кроме того, экспрессия митохондриальных генов динофлагеллят также характеризуется необычными особенностями. Белоккодирующие гены мтДНК лишены стандартных старт-кодонов AUG, более того, динофлагелляты не используют и обычные стоп-кодоны. Транскрипты cox1 и cob полностью лишены стоп-кодонов, в транскриптах cox3 стоп-кодон UAA всё же имеется, однако он не транскрибируется с ДНК, а образуется путём олигоаденилирования U, расположенного на конце исходного транскрипта и входящего в состав последней рамки считывания. У динофлагелляты Karlodinium micrum процессинг транскриптов cox3 включает транс-сплайсинг мРНК — процесс, при котором кодируемые независимо транскрипты-предшественники cox3 соединяются вместе, давая зрелый транскрипт. Транс-сплайсинг cox3 был описан и у других динофлагеллят[52]. В митохондриальных транскриптах большей части динофлагеллят происходит интенсивное редактирование РНК, затрагивающее до 6 % нуклеотидов[52]. При редактировании РНК некоторые нуклеотиды, соответствующие нуклеотидам ДНК, заменяются на другие. К числу наиболее частых изменений, вносимых редактированием РНК, можно отнести транзиции С → U и U → C. У динофлагеллят кроме таких транзиций происходят также транзиции А → G и небольшое количество трансверсий[en]. Интересно, что, хотя системы редактирования РНК функционируют у некоторых других эукариот, они отсутствуют у ближайших родственников динофлагеллят — инфузорий и апикомплексов. Это может свидетельствовать в пользу того, что механизм редактирования РНК возник на начальных этапах эволюции динофлагеллят независимо от других групп организмов[36]. Хлоропласты Хлоропласты динофлагеллят дисковидные, однако они могут иметь пластинчатую, лентовидную или другую форму. В клетке они могут располагаться около границы клетки, а могут радиально расходиться от центра клетки. Количество хлоропластов в клетке варьирует от одного до множества[53]. Эндосимбионты Основные статьи: Эндосимбиогенез, Клептопластия В отличие от других эукариот, у динофлагеллят процессы приобретения хлоропластов в ходе эндосимбиоза и их утери протекают сравнительно легко и являются обычным явлением. Этим, вероятно, и объясняется огромное разнообразие хлоропластов у динофлагеллят. Для большинства их разновидностей характерно наличие оболочки из трёх мембран, в состав которой не входит эндоплазматический ретикулум, тилакоиды собраны в стопки по три. Среди предполагаемых древних и недавно приобретённых эндосимбионтов динофлагеллят обнаружены: цианобактерии: например, у Ornithocercus magnificus, Citharistes regius; красные водоросли: у всех динофлагеллят, содержащих хлоропласты с тремя мембранами и перидинином, например, у видов рода Ceratium; гаптофитовые водоросли: например, у Gymnodinium mikimotoi, G. breve и G. galatheanum; криптофитовые водоросли: например, у Gymnodinium eucyaneum, G. acidotum; празинофициевые водоросли[en]: например, у Lepidodinium viride, Gymnodinium chlorophorum; диатомовые водоросли: например, у Peridimium balticum, P. foliaceum; предполагаемые силикофлагелляты[en]: например, у Podolampas bipes[38]. У некоторых динофлагеллят, например, у Dinophysis[en] spp. и Amphidinium poecilchroum, имеет место клептопластия: в их клетках временно содержатся хлоропласты, заимствованные у фотосинтезирующей добычи[33]. Для вида Dinophysis acuminata[en] характерна двойная клептопластия: представители данного вида заимствуют пластиды у поедаемых ими инфузорий Myrionecta rubra, а те, в свою очередь, накапливают хлоропласты поглощаемых ими криптофитов вида Teleaulax amphioxeia[en][54][55]. Типы хлоропластов Перидинин Структурная формула перидинина Белковый светособирающий комплекс, содержащий хлорофилл (черный) и перидинин (розовый) Известно пять основных типов хлоропластов у динофлагеллят, каждый из которых имеет свою эволюционную историю и характеризуется наличием особого набора пигментов. У динофлагеллят наиболее распространены хлоропласты, содержащие пигмент перидинин (перидининсодержащие хлоропласты). Эти хлоропласты окружены тремя мембранами и являются результатом вторичного эндосимбиоза с красной водорослью. Перидинин — это основной каротиноидный пигмент динофлагеллят, он поглощает световую энергию в сине-зелёной области спектра (470—550 нм) и вместе с хлорофиллом входит в состав белкового светособирающего комплекса. Хлорофиллы а и с[en] и перидинин служат основными фотосинтетическими пигментами[56]. Кроме перидинина, в хлоропластах динофлагеллят присутствуют β-каротин, диадиноксантин, диноксантин и прочие каротиноиды. В хлоропластах такого типа обнаружена форма II Рубиско, которая имеется, помимо динофлагеллят, у некоторых бактерий (подробнее см.). Пиреноиды встречаются редко. Они могут быть различной формы: простые пиреноиды, расположенные внутри хлоропласта, сложные внутренние голые пиреноиды, пиреноиды, выступающие из хлоропластов в виде почки, а также пиреноиды, сидящие на одной или нескольких ножках. Функции пиреноидов в клетках динофлагеллят неизвестны[53]. Второй тип хлоропластов у динофлагеллят — фукоксантинсодержащие хлоропласты, которые имеются у видов Gymnodinium mikimotoi, G. breve и G. galatheanum. Эти хлоропласты тоже покрыты тремя мембранами, однако они произошли в результате третичного эндосимбиоза динофлагеллята, утратившего эндосимбионта-красную водоросль, и гаптофитовой водоросли. Они содержат гексаноилфукоксантин и/или бутаноилфукоксантин, хлорофиллы c1 и c2, однако лишены перидинина[57]. Третий тип хлоропластов ведёт своё начало от эндосимбиотических криптофитовых водорослей и известен для представителей рода Dinophysis[en]. Происхождение этих хлоропластов подтверждается как ультраструктурными особенностями и составом пигментов, так и последовательностью гена psbA и малой субъединицы рРНК. В отличие от криптофит, пластиды динофлагеллят покрыты двумя, а не четырьмя мембранами, и лишены нуклеоморфа. Может быть, что эти хлоропласты являются не постоянными, а клептопластами[58]. Четвёртый тип пластид имеется у Peridimium balticum и P. foliaceum. Эти пластиды произошли от диатомовых водорослей в результате третичного эндосимбиоза. Они отделены от цитоплазмы динофлагеллята-хозяина единственной мембраной, под которой находится ядро, митохондрии, рибосомы и хлоропласты с хлоропластным эндоплазматическим ретикулумом, ламеллами из трёх тилакоидов и опоясывающей ламеллой. Главные пигменты этих хлоропластов — хлорофилл c1 и фукоксантин. Кроме того, хозяева-динофлагелляты содержат трёхмембранные производные сильно редуцированных перидининсодержащих хлоропластов. По-видимому, P. balticum и P. foliaceum представляют собой промежуточную стадию между поглощением эндосимбионта и его редукцией до маленького ядра (нуклеоморфы) и пластид[58]. Пластиды пятого типа произошли в результате вторичного эндосимбиоза с зелёной празинофициевой водорослью. Они имеются у по крайней мере двух динофлагеллят — Lepidodinium viride и Gymnodinium chlorophorum. Они покрыт двумя мембранами, содержат хлорофиллы a и b, празиноксантин[58]. Геном хлоропластов Геном хлоропластов перидининсодержащих водорослей примечателен тем, что он представлен не единственной кольцевой молекулой ДНК, а разбит на миникольца размером 2—3 килобазы, содержащие один или несколько генов и некодирующую коровую последовательность, которая, судя по всему, содержит точку начала репликации. И репликация, и транскрипция пластидных миниколец происходит по механизму катящегося кольца. Было высказано предположение, что целое миникольцо транскрибируется в непрерывно в несколько оборотов, давая длинный транскрипт, содержащий несколько копий мРНК, соответствующей целому кольцу. Далее эндонуклеазы разрезают его на длинные мРНК-предшественники, которые далее подвергаются процессингу в зрелые мРНК, в том числе полиуридинилированию по 3’-концу. К настоящему моменту было описано только лишь 16 генов, кодируемых миникольцами, так что они являются наименьшими из известных на данный момент пластидных геномов. Гены на миникольцах кодируют 12 коровых субъединиц четырёх главных комплексов мембраны тилакоида (фотосистемы I и II, цитохром b6-f комплекс и АТР-синтаза), два рибосомных белка и два ещё не охарактеризованных белка. Остальные гены, необходимые для фотосинтеза, были перенесены в ядерный геном. Остаётся неясным, почему пластидный геном динофлагеллят подвергся столь значительному сокращению, однако, по-видимому, это было ранним событием в эволюционной истории динофлагеллят[33]. Известно, что гены, содержащиеся в геномах органелл, подвержены более интенсивному мутагенезу из-за близости активных форм кислорода. Кроме того, из-за отсутствия рекомбинации они накапливают мутации значительно быстрее ядерных геномов. Гены, перенесённые в ядро из пластид у динофлагеллят, включают 15 генов, которые у любого другого способного к фотосинтезу эукариотического организма кодируются геномом хлоропластов. Чем же можно объяснить тот факт, что 16 генов, тем не менее, всё-таки остались в пластидном геноме? Согласно одной из гипотез, гены, кодирующие ключевые элементы фотосинтезирующего аппарата, находятся под влиянием отбора, который удерживает их в хлоропластах, для того чтобы эти гены могли оперативно регулировать количество своих продуктов в ответ на изменения окислительно-восстановительных условий органеллы. Если бы эти гены содержались в ядре, то организмы, имеющие несколько пластид, не смогли бы оперативно доставлять необходимый белок в нуждающуюся органеллу. По этой причине набор генов в геноме перидининсодержащих хлоропластов может составлять тот самый минимальный набор генов, которые должны остаться в хлоропласте, чтобы поддерживать правильный окислительно-восстановительный баланс[33]. Белки, кодируемые генами пластид, переместившимися в ядро, характеризуются наличием трёхчленной сигнальной последовательности на N-конце, направляющей эти белки в хлоропласты, и гидрофобного участка, который облегчает попадание этих белков в транспортные везикулы. Эти транспортные везикулы далее сливаются с внешней мембраной хлоропласта. Такой белковый мотив, необходимый для попадания белка в хлоропласт, был независимо от динофлагеллят приобретён эвгленой, также имеющей трёхмембранные хлоропласты, которые, однако, происходят от зелёной, а не красной водоросли. Таким образом, в этом случае имеет место конвергентная эволюция. Ещё одной удивительной чертой перидининсодержащих пластид является то, что обычная I форма Рубиско у них заменена формой II, которая кодируется ядром. Вторая форма Рубиско имеет гораздо более низкое сродство к СО2 по сравнению с первой формой фермента, и обычно она обнаруживается у протеобактерий, растущих в условиях высокого уровня СО2 и низкого уровня О2. Возможно, у динофлагеллят имеются новые механизмы для концентрирования СО2, которые компенсируют низкое сродство фермента к СО2. Интересно, что недавно форма II Рубиско была найдена у двух других альвеолят, Chromera velia[en] и родственного вида, пока ещё не получившего официального названия и известного как CCMP3115. Эти данные свидетельствуют о том, что форма II Рубиско появилась у общего предка динофлагеллят и апикомплексов[33]. Другие типы пластид, появившиеся в результате эндосимбиозов с не-красными водорослями, были приобретены позже перидининсодержащих пластид, и их геномы имеют вид, обычный для пластидных геномов (единственная кольцевая молекула ДНК)[33]. Эволюция хлоропластов Считается, что исходным типом пластид для динофлагеллят стали перидининсодержащие пластиды, возникшие в результате вторичного эндосимбиоза с красной водорослью. Однако стоит отметить, что у видов, находящихся в основании эволюционного древа динофлагеллят (Perkinsus[en] и Oxyrrhis) пластиды не обнаружены. Кроме того, недавно в лишённых света океанских глубинах была обнаружена новая группа предположительно гетеротрофных альвеолят, которые, по данном филогенетического анализа, находятся вблизи основания древа динофлагеллят[36]. Способные к фотосинтезу динофлагелляты не образуют монофилетической группы. Последние филогенетические исследования показали, что у некоторых таксонов динофлагеллят, особенно тех, чьи хлоропласты не содержат перидинина, история взаимоотношения с эндосимбионтами довольно сложна: приобретение красной водоросли, затем её утрата и новое приобретение какой-нибудь другой водоросли, что указывает на возможность неоднократного эндосимбиоза. Кроме того, динофлагелляты сохраняют способность к приобретению эндосимбионтов и по сей день. Подтверждением этому может служить динофлагеллята Noctiluca scintillans (ночесветка), которая сама по себе гетеротрофна, однако внутри вакуолей особей этого вида иногда обнаруживаются свободноплавающие празинофициевые водоросли[38]. Остаётся неясным, о чём может свидетельствовать отсутствие пластид у видов, находящихся у основания древа динофлагеллят: о том, что динофлагелляты унаследовали древнее лишённое пластид состояние, или же предковые формы динофлагеллят утратили пластиды и впоследствии приобрели их заново. Если последнее предположение верно, то перидининсодержащие пластиды появились в результате третичного, а не вторичного, эндосимбиоза[36]. Не меньший интерес представляет эволюция перидининсодержащих хлоропластов. Филогенетический анализ 23S рРНК и гена psbA показал, что хлоропласты этого типа монофилетичны и, по всей вероятности, произошли от красных водорослей в результате вторичного эндосимбиоза, как это имело место у охрофитов и апикомплексов. Впрочем, анализ генов psaA, psbA и rbcL у различных красных, охрофитовых, гаптофитовых водорослей и динофлагеллят продемонстрировал, что динофлагелляты с перидинином и динофлагелляты с фукоксантином формируют монофилетическую группу, сестринскую гаптофитам. На основании этих результатов была выдвинута альтернативная гипотеза о происхождении перидининсодержащих пластид, согласно которой и перидининсодержащие, и фукоксантинсодержащие пластиды произошли от общего предка, которым была гаптофитовая водоросль, так что перидининсодержащие хлоропласты динофлагеллят представляют собой результат третичного эндосимбиоза[53]. Фототаксис Схема строения оцеллоида (слева) в сравнении с глазом позвоночных (справа). 1 — роговица и её аналог у оцеллоида, 2 — хрусталик, 3 — линза, 4 — ретиноид, 5 — сетчатка Images.png Внешние изображения Image-silk.png Трёхмерная реконструкция глаза динофлагелляты семейства Warnowiaceae. Ретиноид окрашен красным, линза — жёлтым, «роговица» — синим цветом. Все изученные динофлагелляты демонстрируют фототаксис в ответ на одну и ту же часть спектра, причём для волны длиной 450 нм степень проявления фототаксиса максимальна. Стигма (глазок) для фототаксиса необязательна, и лишённые стигмы клетки тоже могут реагировать на свет[59]. Рецепторы, реагирующие на свет, определённо находятся не в стигме и, вероятно, связаны с плазматической мембраной[60]. Стигма есть у менее чем 5 % динофлагеллят, из которых большинство — пресноводные формы. Стигма простейшего строения, представленная группой липидных глобул, локализованных в цитоплазме и не окружённых какой-либо мембраной, имеется, например, у Woloszynskia coronata. Стигма второго типа представлена рядом липидных глобул, локализованных в хлоропластах, расположенных на периферии клетки (например, Peridinium westii, W. tenuissima). Третий тип стигм характерен для Glenodinium foliaceum. У этой динофлагелляты стигма достигает 6 мкм в длину и 3 мкм в ширину. Она имеет более или менее прямоугольные очертания, уплощена и по внешнему виду напоминает мешок. Внутри неё находятся два ряда липидных глобул, разделённых зернистым пространством. Стигму окружает тройная мембрана, идентичная той, которая окружает хлоропласты. По соседству со стигмой находится не связанное с мембранами ламеллярное тельце, состоящее из уплощённых везикул, расположенных более или менее параллельно друг другу. Ламеллярное тельце достигает около 2 мкм в длину и 0,75 мкм в ширину и содержит до 50 везикул. Везикулы соединяются друг с другом в области концов, а на краю стопки — с шероховатым эндоплазматическим ретикулумом. Полагают, что стигма такого типа представляет собой сильно редуцированный перидининсодержащий хлоропласт[61]. Оцеллоид у динофлагелляты семейства Warnowiaceae (показан толстой стрелкой) Наиболее сложно устроенные стигмы, напоминающие по устройству глаз многоклеточных[62], характерны для членов семейства Warnowiaceae порядка Peridiniales[en]. Такого рода стигмы получили название оцеллоидов[63]. Оцеллоиды имеют структуры, аналогичные роговице, хрусталику и сетчатке глаз животных. При этом «роговица» представляет собой множество связанных в единую систему митохондрий, «хрусталик» (линза) состоит из мембран эндоплазматического ретикулума, а «сетчатка» (ретиноид) оказалась видоизменённым хлоропластом (виды семейства Warnowiaceae давно утратили способность к фотосинтезу)[64]. Интересно, что в ходе недавних исследований в «сетчатке» была обнаружена экспрессия родопсина, похожего на бактериальный, что подтвердило участие этих стигм в определении направления света[65]. Структура стигм Nematodinium armatum и Erythropsis cornuta была хорошо изучена, и их строение оказалось принципиально сходным. У N. armatum стигма располагается вверху нижней части клетки, рядом с пояском, и состоит из линзы и расположенного сзади неё пигментного бокала[66]. Микрофотография оцеллоида динофлагелляты семейства Warnowiaceae. Н — линза, R — ретиноид Ось, проходящая через центры линзы и пигментного бокала, практически перпендикулярна продольной оси клетки. Линза залегает сразу под плазмалеммой. Пигментный бокал состоит из трёх основных частей. Большая часть его стенки состоит из одного слоя крупных продолговатых пигментных гранул диаметром 0,3 мкм. При приближении к краю бокала пигментные гранулы становятся меньше и располагаются более свободно, формируя несколько слоёв. В основании бокала лежит плотный слой фибрилл диаметром 33 нм, параллельный оси стигмы. Этот слой покрывает слой поперечных фибрилл, получивший название ретиноид, поскольку он осуществляет восприятие света. Выше ретиноида располагается канал, который открывается в бороздку поперечного жгутика. Клеточная мембрана продолжается в мембрану канала[66]. Линза представляет собой сложную структуру, состоящую из сети митохондрий. Внутри митохондрий находится зернистый слой, отделённый от линзы мембраной. Центральная часть линзы представлена мембраносвязанным куполом или концентрическими слоями плотного материала. Большая часть линзы окружает этот кор и состоит из нескольких крупных, практически пустых лопастей. Между кором и лопастями находится сеть везикул среднего размера[66]. Свет попадает на линзу, фиксируется и направляется концентрированным пучком на пигментные глобулы, проходя через ретиноид[59]. Недавние исследования показали, что под действием света мембранные пузырьки стигмы становились более вытянутыми и плоскими[65]. Линза способна менять форму, а пигментного бокал, в свою очередь, способен смещаться относительно линзы[63]. Питание Некоторые способы питания динофлагеллят. а) фагоцитоз, b) питание с помощью поршня, с) питание с помощью вуали. D — динофлагеллята, Р — добыча По типу питания динофлагелляты могут быть автотрофами, миксотрофами и гетеротрофами. По-видимому, автотрофии в строгом смысле среди динофлагеллят практически не бывает, зато чрезвычайно широко распространена миксотрофия. Известно только менее 10 чисто автотрофных видов, не нуждающихся в готовых органических соединениях. Большая часть динофлагеллят, способных к фотосинтезу, ауксотрофна по витаминам группы В (B1 (тиамин), В12 (цианокобаламин) и Н (биотин)) и вынуждена получать их извне в готовом виде. Кроме того, известны фотосинтезирующие динофлагелляты, способные к фаготрофии[67]. Около половины известных видов динофлагеллят — облигатные гетеротрофы, лишённые пластид и поглощающие пищу осмотрофным или фаготрофным путём. Фаготрофия имеет более широкое распространение у динофлагеллят. Фаготрофные организмы поглощают твёрдые пищевые частицы и переваривают их в пищеварительных вакуолях. Они питаются другими водорослями, в том числе и другими динофлагеллятами, нематодами, личинками полихет, икрой рыб. Для захвата пищевых частиц они используют разнообразные специальные органеллы, среди которых стебельки (педункли), щупальца (тентакли), поршни (пистоны) и вуали (паллиум). Стебельки — небольшие подвижные пальцевидные выросты, которые располагаются в борозде у основания жгутиков. Вероятно, они выполняют сенсорные функции и обеспечивают прикрепление к субстрату. Щупальца — более удлинённые образования, служащие для захвата пищи и направления её к клеточному рту (цитостому). Щупальца описаны у Nocticula, Pronocticula, Pavillardia и др. Поршень представляет собой полый цилиндрический вырост, подтягивающий пищу к цитостому. Он может быстро удлиняться, причём его длина может в 15 раз превышать длину тела, расширяться, а потом быстро сужаться и сокращаться. Поршень проделывает отверстие в клетке-жертвы и высасывает из неё цитоплазму. Такой поршень характерен для Gymnodinium fungiforme, зооспор Pfiesteria piscicida[en], а также фотосинтезирующей динофлагелляты Amphidinium cryophilum. Вуаль — псевдоподиальная мембрана, выходящая из борозды вблизи основания жгутика и имеет вид ловчей сети, по размеру превышающей клетку. К этой сети прилипают отдельные крупные клетки и колониальные и диатомеи, далее они обволакиваются и их содержимое всасывается. Такой акт внеклеточного пищеварения длится 20—30 минут. Вуаль описана у некоторых видов родов Protoperidinium, Oblea и Diplopsalis. Первые питаются в основном диатомеями и динофлагеллятами, а все остальные могут ловить не только диатомей, но и гаптофитовых, празинофициевых и криптофитовых водорослей[68]. В клетках динофлагеллят может присутствовать большая везикула, содержащая останки переваренных органелл (тельце накопления). Вероятно, она соответствует везикулам с теми же функциями, имеющимся у криптофитовых водорослей и других жгутиконосцев. Тельце накопления особенно характерно для симбиотических динофлагеллят[69]. Осморегуляция Пузулы в клетке Peridinium divergens. l.f. — продольный жгутик, t.f. — поперечный жгутик, n. — ядро, s.p. — крупная «накопительная пузула», которая через трубку открывается порой о’, c.p. — «собирательная пузула», открывающаяся порой о и окружённая «дочерними пузулами» Сократительные вакуоли обнаружены лишь у нескольких пресноводных динофлагеллят. Одна или две сократительные вакуоли встречаются у членов семейства Protaspidaceae, а также на некоторых стадиях жизненного цикла у представителей порядка Phytodiniales, у них сократительные вакуоли исчезают при переходе на другую стадию жизненного цикла[70]. У остальных динофлагеллят пульсирующих сократительных вакуолей нет, и вместо них осморегуляторные функции выполняют пузулы — уникальные органеллы, присущие лишь динофлагеллятам. Они представляют собой впячивания цитоплазматической мембраны в виде мешка или трубки, вдающиеся в полость клетки. У морских представителей от этого мешка отходит система каналов и пальцеобразные впячивания — везикулы. Такие сложные пузулы видны в световой микроскоп. У пресноводных форм пузулы обнаруживаются лишь с помощью электронного микроскопа. Они имеют более простое строение и представляют собой одну крупную или несколько мелких вакуолей. Пузулы не способны к сокращениям, в отличие от сократительных вакуолей, однако открываются порами в жгутиковые каналы, откуда их содержимое изливается наружу без определённой периодичности. Обычно в клетке имеется две пузулы, каждая из которых связана с одним жгутиковым каналом[27][71]. Стрекательные структуры Нематоцисты в клетках Proterythropsis sp. Динофлагелляты имеют стрекательные структуры (экструсомы) трёх типов: трихоцисты, нематоцисты и мукоцисты. Трихоцисты располагаются перпендикулярно поверхности клетки по её периферии. Трихоциста состоит из тела и шейки и окружена одной мембраной[70]. Внутри трихоцист находятся кристаллические белковые фибриллы длиной несколько микрометров (кор), которые закручены по спирали. Во внутренней части трихоцисты треть кора представлена короткими трубчатыми элементами, чуть выдающимися вперёд. На самом верху трихоцисты группа из 20—22 фибрилл выдаётся из кора в сторону закрывающей мембраны, и более тонкие фибриллы далее соединяют их с апикальной частью мембраны трихоцисты. Сработавшая нематоциста из Polykrikos kofoidii В пределах закрывающей мембраны трихоцисты находится тонкое непрозрачное кольцо. Внешняя часть мембраны трихоцисты прикрепляется к плазматической мембране между текальными везикулами или к текальным везикулам, расположенным под округлыми, тонкими областями текальных пластинок, которые формируют специальные поры для трихоцист[72]. Трихоцисты формируются в аппарате Гольджи и, вероятно, покидают его в виде сферических везикул, которые потом приобретают веретеновидную форму и развиваются в трихоцисты. При возбуждении «заряженная» трихоциста превращается в «незаряженную» в течение нескольких миллисекунд — возможно, из-за быстрого притока воды. «Незаряженные» трихоцисты представляют собой прямые конусовидные палочки, во много раз длиннее «заряженных» трихоцист (до 200 мкм у Prorocentrum). Трихоцисты имеются у большинства динофлагеллят, но есть и исключения (Gymnodinium neglectum, Aureodinium pigmentosum, Woloszynskia tylota, Symbiodinium microadriaticum). Конкретная польза (если она есть) от трихоцист неясна. Они могут служить для быстрого отскакивания клетки в направлении, противоположном выбрасыванию нити, или для непосредственного поражения врага[72]. Нематоцисты обнаружены у немногих динофлагеллят (у родов Nematodinium, Warnowia, Proterythropsis и некоторых представителей рода Polykrikos, причём у последних нематоцисты заметно отличаются по своей морфологии[73][74]). Они крупнее трихоцист, достигают 20 мкм в длину; иногда их сравнивают с книдоцитами стрекающих. Мукоцисты — простые мешки, выделяющие слизь на поверхность клетки; они близки к аналогичным структурам эвгленовых. Такие мешки найдены у некоторых динофлагеллят в области брюшного поля (пластинок продольной борозды) под клеточной мембраной[70][75]. Покоящиеся формы Диноциста. Рисунок Христиана Готфрида Эренберга, 1837 В условиях, которые не позволяют популяции увеличиваться дальше (например, при низком содержании питательных веществ), динофлагелляты могут образовывать неподвижные покоящиеся споры, или цисты. Цисты динофлагеллят (диноцисты[en]) у большинства видов морфологически отличаются от вегетативных клеток. Они достигают 30—70 мкм в диаметре, имеют гладкую или шероховатую поверхность. Новообразованные цисты вида Scrippsiella trochoidea содержат в 10 раз больше углеводов, чем вегетативные клетки; при этом скорость окислительных процессов у них составляет 1,5 % от вегетативной стадии. Клеточные стенки цист отличаются высокой стойкостью и содержат диноспорин[en], который химически близок к спорополленину, покрывающему пыльцу высших растений[76]. Процесс инцистирования, или образования покоящихся спор, регулируется сложным взаимодействием внешних факторов, в числе которых длина дня, температура и концентрация питательных веществ. В ходе инцистирования содержание мелатонина повышается в несколько раз, что может предотвращать окисление липидов цисты. У пресноводной динофлагелляты Woloszynskia tylota инцистирование включает в себя следующие этапы: Тека замещается тонкой аморфной наружной стенкой, которая значительно утолщается путём добавления нового материала с её внутренней стороны. На границе цитоплазмы формирующейся цисты формируется слой близко расположенных липидных капель. Цитоплазматические структуры, такие как хлоропласты, аппарат Гольджи и пузулы, уменьшаются в размерах или исчезают. Увеличение оранжево-коричневого тельца, располагающегося в центре клетки, и цитоплазматических вакуолей, содержащих кристаллы[77]. После своего образования циста перемещается на дно озера или океана, где сохраняет жизнеспособность многие годы. Океанические течения могут переносить эти бентосные цисты в другие места. Когда условия становятся благоприятными, цисты могут прорастать, давая начало живым плавающим клеткам. Образование цист, их перемещение и прорастание объясняют многие аспекты экологии и географии ядовитого цветения воды, вызванного динофлагеллятами. Этим объясняется тот факт, что цветения воды не обязательно происходят каждый год в одном и том же месте, а также то обстоятельство, что цветение воды связано с переизбытком питательных веществ в океане, вызванным, например, попаданием в него сточных вод или стоков с агрикультурных предприятий. Кроме того, из-за цист места цветения воды могут сменять друг друга каждый год[78]. Цисты можно опознать по отсутствию хлоропластов, наличию микрогранулярной коричневой цитоплазмы и красного глазка (если вегетативная стадия имеет глазок). У некоторых видов обызвествление осуществляется путём откладывания кристаллов карбоната кальция в узком промежутке между клеточной стенкой и плазматической мембраной. Цисты Ceratium hirundinella имеют наружный кремниевый слой[77]. Жизненный цикл и размножение Типичный жизненный цикл динофлагеллят. 1 — деление надвое, 2 — половой процесс, 3 — планозигота, 4 — период покоя планозиготы, 5 — деление планозиготы мейозом Динофлагелляты могут размножаться вегетативным, бесполым и половым путём. При вегетативном размножении клетка делится надвое в продольном или наклонном направлении, при этом оболочка исходной клетки по-разному участвует в создании оболочек дочерних клеток. Так, у беспанцирных динофлагеллят делятся пополам перетяжкой, и каждая дочерняя клетка наследует оболочку от материнской. У Ceratium деление происходит таким образом, что панцирь раскалывается косой бороздой на две неравные части, и каждая дочерняя клетка получает от материнской лишь половину панциря, а недостающую половину достраивает сама. У Peridinium материнская клетка сбрасывает теку (этот процесс называется экдизис), после деления вокруг дочерних клеток образуется утолщённая пелликула, и клетка превращается в экдизальную цисту. Когда клетка выходит из состояния цисты, под её пелликулой формируются новые текальные везикулы. У Gambierdiscus toxicus[en] экдизис индуцируется особым соединением глицерина, которое вырабатывает зелёная водоросль Bryopsis[en]. Этот вид динофлагеллят обитает в непосредственной близости от таллома зелёной водоросли[79]. В некоторых случаях дочерние клетки не расходятся в результате деления, и тогда формируются колонии-цепочки. В зависимости от видовой принадлежности и условий среды вегетативное размножение может происходить каждые 1—15 дней[80]. При бесполом размножении динофлагелляты образуют зооспоры и апланоспоры[80]. При недостатке азота и изменении температуры воды некоторые виды динофлагеллят[78] приступают к половому размножению. У динофлагеллят описаны три типа полового процесса: изогамия, анизогамия и хологамия. Гаметы мельче вегетативных клеток, у панцирных видов могут быть голыми. Чаще всего при слиянии гамет образуется диплоидная планозигота, которая может существовать довольно долго. Обычно она крупнее гаплоидных вегетативных клеток, сохраняет 2 задних жгутика и отличается толстой, химически инертной, покрытой неровностями клеточной стенкой. Сначала следует период длительного роста планозиготы, а потом она может либо превратиться в покоящуюся клетку (гипнозиготу), период покоя которой длится от нескольких часов до нескольких месяцев, либо претерпевает мейоз и в подвижном состоянии даёт начало 4 гаплоидным вегетативным клеткам. У видов, чьи хлоропласты произошли от диатомовых и гаптофитовых водорослей, после слияния ядер гамет следует слияние эндосимбионтов и их ядер[81][82]. Жизненный цикл Pfiesteria piscicida[en] У подавляющего большинства динофлагеллят с изученными жизненными циклами они гаплобионтные: диплоидная стадия ограничивается зиготой. Исключение составляет Noctiluca, чей жизненный цикл диплобионтный. Ядро диплоидной вегетативной клетки делится мейозом, а затем митозом, давая начало более чем 2000 одинаковых гамет. При слиянии гамет образуется зигота, которая после периода покоя превращается в вегетативную клетку[83][84]. Как и в случае некоторых красных водорослей, при выращивании некоторых динофлагеллят в лабораторной культуре оказалось, что морфологически различные протисты могут быть различными жизненными стадиями одного и того же вида[78].


5.03.2019 19:25 😀

Если так происходит, значит кто то читает, значит кому то это не нравится!


5.03.2019 20:45 Дквс

Чего строници какой-то хуйней забиваеш все равно люди узнают правду не сегодня так завтра


5.03.2019 20:57 Мелюхову и друзьям

Мэл паскуда,ты шлюха бледная уже чувствуешь как тебе гайки начинают зажимать там где виды имел-это только начало.Видим что жопу рвешь,торопишься,паникуешь-то что надо,дабы стриптиз твой заказать,так что готовься,лишнее снять,трусики красивые надеть,пару движений єкзотических отработать,с нас музыка,Вальдемарчик…


5.03.2019 21:20 Мэл

Лёха Бондаренко кончай баловаться


5.03.2019 22:04 Молот Тора

На Янчука подали в суд. Посмотрим как эта гнида будет извиваться.


5.03.2019 22:12 Пробация

Кто и где судится с Янчуком? Ждём прецендентов


5.03.2019 22:24 Вовчик

Прекратите срач, давайте общаться конструктивно


5.03.2019 22:24 Вовчик

Ребята, давайте жить дружно!


5.03.2019 22:25 Вовчик

Лично я выступаю за все хорошее и против всего плохого!


5.03.2019 22:25 Вовчик

Не надо ссориться!


5.03.2019 22:25 Вовчик

Зачем вот это хамство и грубость?


5.03.2019 22:26 Вовчик

Сердце болит, когда вижу маты и оскорбления в чей-то адрес!


5.03.2019 22:26 Вовчик

Зачем вот это вот так все?


Комментировать