Жизнь зеленого растения - Гэлстон А.
Скачать (прямая ссылка):
д
основном вытягиваются в длину) главным образом в результате поступления воды в вакуоли. Каждая из многочисленных мелких вакуолей по мере притока воды растет, и в конце концов все они сливаются в одну большую центральную вакуоль, ограниченную мембраной. Вся остальная клетка вместе с ростом вакуоли тоже увеличивается; растягиваются клеточные стенки» синтезируются новые порции материала для клеточных стенок и цитоплазмы, различные клеточные органеллы делятся и растут. Таким образом, рост путем растяжения под контролем гормонов и сопутствующее ему увеличение сырого веса происходят в основном именно в той зоне, где клетки вытягиваются в длину.
Обычно в одно время с удлинением клеток, а иногда после его завершения происходит и дифференциация. Дифференциацией называют процесс, в результате которого клетки, казавшиеся до того сходными, приобретают морфологические различия и начинают выполнять разные физиологические функции (см. рис. 3.6). Процесс этот — одна из труднейших загадок биологии. Коль скоро каждая клетка многоклеточного организма возникает в конечном счете, как это принято считать, в результате деления одной и той же исходной клетки — зиготы, имеющей двойной набор хромосом, то, очевидно, все эти клетки должны иметь совершенно одинаковые наборы генов. Мы уже знаем, что это не совсем так; из-за нарушений, которые иногда случаются в процессе митоза, число хромосом в разных клетках одного и того же растения может и не совпадать. Однако между наборами генов в тех клетках, которые приобретают в конце концов совершенно разную форму, нет, видимо, все же никаких качественных различий; в культуре можно осуществить регенерацию целого растения из отдельных клеток, откуда бы они ни были взяты — из листа, стебля или корня. Итак, дифференциация, по-видимому, не изменяет основной генетической информации, содержащейся в клетке. Вновь возникшая клетка обладает широкими потенциями и может развиваться (в морфологическом и физиологическом смысле) по любому из нескольких возможных путей, в зависимости от физических и химических воздействий, а также от пространственных соотношений. Пройдя однажды дифференциацию в том или ином направлении, клетка обычно более уже не возвращается в недифференцированное состояние и не переходит в иную форму; однако в условиях культуры тканей может происходить как дедифференциация, так и редифференциация. В настоящее время принято считать, что в любой клетке выражена только какая-то часть общего генетического потенциала, т. е. что одни гены в ней «включены», а другие «выключены». Природа клетки зависит, таким образом, от того, какой комплекс генов оказывается в ней активным. Проблема, следовательно, переходит в иную плоскость и может быть сформулирована так: какой стимул
включает и выключает гены?
Знакомясь с физиологией высших растений, мы можем научиться регулировать те или иные процессы дифференциации при помощи химических или физических воздействий. Однако такое умение достигается чисто эмпирическим путем. В сущности, мы похожи при этом на человека, который вставляет ключ в замочную скважину и отпирает дверь, не зная ровным счетом» ничего об устройстве самого замка. Совершенно ясно, что будущие успехи экспериментальной биологии должны в значительной мере зависеть от подробного изучения тех явлений, которые- происходят в промежутке между воздействием данного специфического агента и появлением соответствующей измененной формы.
ОРГАНИЗАЦИЯ ТКАНЕЙ Корни
Клетки наружного слоя (проэпидермиса) молодого корня превращаются со временем либо в уплощенные эпидермальные клетки, либо в корневые волоски (см. рис. 3.6). У некоторых видов растений судьба этих клеток определяется уже в самый момент их возникновения — при клеточном делении, потому что, хотя ядерный материал материнской клетки проэпидермиса делится между дочерними клетками поровну, ее цитоплазма (при образовании клеточной пластинки) распределяется между ними неравномерно. В результате такого неравномерного деления возникают две неодинаковые клетки: большая из них превращается в конце концов в эпидермальную клетку, а меньшая—* в корневой волосок. Корневые волоски — это отдельные клетки эпидермиса, снабженные длинными нитевидными выростами (по этим выростам они и названы «волосками»); большая поверхность позволяет им очень эффективно поглощать воду и растворенные в ней минеральные вещества. Во время быстрого роста этих клеток ядро почти всегда находится в самом кончике волоска и служит, по-видимому, центром высокой метаболической активности. Корневые волоски сравнительно недолговечны, сидят они на корнях очень густо и быстро образуются вновь по мере того, как кончик кория продвигается в почве. Было, например, подсчитано, что общая длина корней у одного- единственного растения ржи, росшего в течение четырех месяцев в набитом землей ящике (30X30X55 см), составила около 717 км. При этом подсчете суммировали длину всех 13 миллионов основных и боковых корней, а также 15 миллиардов корневых волосков. Из этих данных легко видеть, насколько сильно наличие корневых волосков увеличивает площадь поверхности корня, находящуюся в прямом контакте с внешней средой.
