Изучение и анализ новых подходов к преподаванию биологии в школе

Выступление представителей третьей группы учащихся.

Справедливо было замечено, что существует множество гипотез о происхождении многоклеточных животных от простейших, но наиболее аргументированной среди них, на наш взгляд, следует считать колониальную гипотезу. Первую колониальную гипотезу происхождения многоклеточных животных предложил Эрнст Геккель. Он разработал свою «теорию гастреи», по которой общий предок всех многоклеточных животных похож на свободно плавающую личинку кишечнополостных - кораллов с двумя слоями клеток. Русский биолог Илья Ильич Мечников предложил другую гипотезу: многоклеточные животные возникли из колониальных жгутиковых простейших, способных к фагоцитозу, то есть захватыванию пищи клетками с внутриклеточным перевариванием. В этой теории предполагается, что поверхностные клетки, захватившие пищу, погружаются в глубину тела колонии для переваривания, освобождая место голодным клеткам. Тогда получается организм, в котором клетки внутреннего слоя переваривают пищу, а наружный слой, состоящий из голодных клеток, ее захватывает. Он же осуществляет функции рецепции, движения и защиты. Предполагаемый организм Мечников назвал фагоцетеллой (организм, состоящий из клеток, занятых фагоцитозом).Наконец, третью гипотезу выдвинул немецкий зоолог О. Бючли. Согласно этой гипотезе, исходный многоклеточный организм состоит из двух слоев клеток, причем нижней стороной он ползает по грунту, а верхняя сторона выполняет защитную и чувствительную функции. Встретив пищу крупных размеров, такой организм обвивает ее и переваривает нижним слоем. Бючли назвал этот предполагаемый организм плакулой (животное в форме обволакивающей лепешки).

Возможный вопрос. Какой из трех названных гипотез вы отдаете предпочтение? Какая из них является наиболее признанной в науке?

Ответ. Отдать предпочтение какой-либо гипотезе трудно, так как отсутствуют палеонтологические данные о первых шагах эволюции многоклеточных животных. Ученые пытаются найти подтверждение гипотезам колониального происхождения многоклеточных животных, сравнивая гипотетические организмы с ныне живущими примитивными формами многоклеточных. Самое примитивное известное ныне многоклеточное животное - трихоплакс (рис. 2).

Оно было описано в работах Артемия Васильевича Иванова (1973 г.). Трихоплакса нашли на европейском побережье Атлантического океана. Это животное имеет вид тонкой пластинки из двух слоев клеток, имеющих жгутики. В полости его тела есть отдельные пищеварительные клетки. Между его слоями расположены клетки, похожие на амеб. Исследовав трихоплакса, А.В.Иванов пришел к выводу, что он очень похож на гипотетическую фагоцетеллу И.И.Мечникова и представляет собой, по сути, ее живую модель. Трихоплакс, с другой стороны, похож также и на плакулу, то есть гипотезы Геккеля (1866 г.), Мечникова (1877 г.) и Бючли (1884 г.) сближаются под влиянием открытия трихоплакса, похожего на личинку кишечнополостных.

Возможный вопрос. Но ведь долгое время происхождение примитивных многоклеточных животных связывали с зелеными колониальными жгутиковыми типа эвдорины, вольвокса, пандорины. Разве их теперь не рассматривают в качестве форм, переходных к многоклеточности?

Ответ. Действительно, происхождение многоклеточных животных больше не связывают с зелеными колониальными жгутиковыми. Объясняется это тем, что их индивидуальное развитие и размножение близко к водорослям, а не к примитивным многоклеточным животным.

Возможный вопрос. Каким примитивным многоклеточным животным дал начало гипотетический колониальный организм? Это были губки, кишечнополостные или представители какого-то другого типа животных?

Ответ. Предполагается, что от фагоцетеллоподобных предков произошло сразу несколько типов многоклеточных животных с разным уровнем организации: губки, кишечнополостные и примитивные трехслойные животные, близкие к бескишечным планариям, относящимся к плоским червям. Губки и кишечнополостные представляют собой тупиковые ветви эволюции. Узкая специализация этих типов к неподвижному, или пассивному, образу жизни закрыла им возможности дальнейшего прогрессивного развития.

Возможный вопрос. Вы все время говорите о происхождении первых многоклеточных животных. Но ведь многоклеточность характерна не только для представителей царства «Животные». Как могли возникнуть многоклеточные грибы, растения?

Ответ. Современная наука считает, что у растений нет резкой грани между одноклеточностью и многоклеточностью. Многоклеточность неоднократно возникала независимо друг от друга в разных отделах растений. Так, у золотистых, разножгутиковых, пирофитовых, зеленых водорослей наблюдаются виды с нитчатым, колониально-многоклеточным и сифоновым строением (тело состоит из одной многоядерной гигантской клетки) (рис. 3).

Наличие подобных форм свидетельствует, на наш взгляд, о попытках прорыва на следующий уровень организации - многоклеточность, где разные клетки выполняют различные функции.

Теперь о происхождении многоклеточных форм грибов. Напомним, что сведения о развитии многоклеточных форм в докембрии, которыми располагает современная наука, скудны. Особенно это относится к грибам. Причина - в плохой сохранности остатков этих организмов. Как и у ряда растений, в строении тела грибов наблюдается переход от неклеточного строения (сифонального, как, например, у плесневого гриба мукора) к многоклеточности. Таким образом, по нашему мнению, на определенном этапе развития грибов (около 1,3 миллиарда лет назад) у некоторых из них сифональный мицелий превратился в многоклеточное образование.

Подведем итог всему сказанному. Многоклеточность, по данным современной науки, раньше появилась среди растений и грибов. У животных первые многоклеточные формы возникли около 700 миллионов лет назад. Считаем, что начало многоклеточным животным дали древние гетеротрофные колониальные жгутиковые организмы.

Учитель. Спасибо представителям третьей группы, рассказавшим о гипотезе колониального происхождения первых многоклеточных животных. Теперь давайте познакомимся с другой точкой зрения на проблему возникновения многоклеточных животных.

Гипотеза неколониального происхождения первых многоклеточных

Выступление представителей четвертой группы учащихся. Представители предыдущей группы настаивают на том, что отдаленными предками многоклеточных животных были колонии простейших. Но это не единственная точка зрения, распространенная в биологии.

Мы сторонники гипотезы, предполагающей, что в процессе эволюции одиночные простейшие целиком превращались в многоклеточные существа. Эта идея была выдвинута известным сербским зоологом И. Хаджи. По его мнению, многоклеточные животные произошли от многоядерных инфузорий. Инфузории обладают довольно сложным строением. Их цитоплазма представлена двумя слоями - периферической и центральной, в которой осуществляется внутриклеточное пищеварение. Инфузории имеют клеточный рот, глотку, сократительные вакуоли с приводящими канальцами. Все эти различно дифференцированные части одноклеточного организма - органоиды - Хаджи считает прообразом органов многоклеточного животного. Так, он считает, что кожные покровы многоклеточных существ произошли от наружного слоя цитоплазмы (эктоплазмы), а их кишечник - из внутреннего слоя (энтоплазмы).

Переход от одноклеточности к многоклеточному состоянию якобы совершился в теле инфузории сразу путем образования клеточных границ вокруг отдельных ядер и прилегающих к ним участков цитоплазмы. Этот предполагаемый процесс получил название целлюляризации (от латинского слова cellula - клетка), а сама гипотеза именуется теорией целлюляризации.

Возможный вопрос. Имеет ли гипотеза И. Хаджи какую-либо опору в эмбриологии низших многоклеточных, как, например, гипотеза И.И.Мечникова?

Ответ. К сожалению, подобных данных сравнительной эмбриологии нет. Также никто и никогда процесс целлюляризации инфузорий не наблюдал в природе.

Возможный вопрос. Не кажется ли вам, что гипотеза Хаджи не выдерживает критики прежде всего потому, что порочен самый принцип, лежащий в ее основе? Гипотеза целлюляризации, на наш взгляд, противоречит основным положениям клеточной теории, а именно она приравнивает части отдельной клетки к тканям и органам многоклеточных организмов. Что вы можете сказать по поводу высказанных замечаний?

Ответ. Мы бы не были столь категоричны в суждениях. Гипотеза Хаджи не приравнивает органоиды инфузорий к тканям и органам многоклеточных. Она лишь считает возможным образование подобных органов на основе органоидов инфузорий.

Возможный вопрос. На чем же еще основывается гипотеза Хаджи, помимо того что инфузории имеют сложное строение и их структуры могли стать органами многоклеточных животных?

Ответ. Косвенным подтверждением гипотезы является некоторое сходство между инфузориями и турбелляриями - примитивными плоскими червями: близкие размеры, одинаковая форма тела, расположение целого ряда структур и др. (рис. 4 и 5).

Учитель. Мы выслушали доводы в пользу колониального и неколониального происхождения первых многоклеточных животных и познакомились с взглядами на происхождение многоклеточных растений и грибов. Какая, на ваш взгляд, гипотеза - колониального или неколониального происхождения - многоклеточных животных, более аргументирована и доказана? Безусловно, гипотеза колониального происхождения первых многоклеточных животных. Именно эта гипотеза находит самое широкое признание в научном мире. Но следует помнить, что и эта гипотеза постоянно развивается, видоизменяется. Этому способствуют в том числе и научные споры, дискуссии, в ходе которых рождается научная истина.

Размещено на Allbest.ru