Кузьмин В.А.химия · биология
Все статьи

Губки: строение, жизнь, рекорды и место на древе животных

У губки нет ни мозга, ни нервов, ни мышц, ни желудка, ни сердца — и всё же это животное, причём одно из самых успешных на Земле. Губки живут в морях уже не меньше 550 миллионов лет, а может быть, и дольше всех животных. Стеклянная губка из Южно-Китайского моря прожила около 11 тысяч лет. Иглы другой стеклянной губки проводят свет лучше многих оптических волокон, построенных человеком. Если протереть губку через сито, её клетки снова соберутся в губку. Из губок получены лекарства от лейкоза и рака груди, а глубоководные хищные губки ловят рачков на крючки.

В статье — как устроены губки и как они живут без органов, какие у них клетки и скелет, как они питаются, размножаются и восстанавливаются, какие бывают губки и где их место на древе животных, что известно о самых древних губках, чем они важны для океана и человека. В конце — что нужно знать для ЕГЭ, раздел для олимпиад и 15 заданий с разбором.

Кто такие губки

Определение. Губки (Porifera) — тип водных многоклеточных животных, ведущих прикреплённый образ жизни, без настоящих тканей и органов, нервной и мышечной систем. Тело пронизано порами и каналами, по которым жгутиковые клетки-хоаноциты прокачивают воду и отфильтровывают из неё пищу. Название Porifera означает «несущие поры».

Описано около 9,5 тысячи видов губок, и каждый год описывают ещё сотни, особенно с больших глубин. Почти все губки — морские, около 250 видов живут в пресных водах. Размеры — от нескольких миллиметров до трёх с половиной метров. Формы самые разные: корки на камнях, бокалы, вазы, кусты, шары, трубки, веера. Окраска бывает яркой — жёлтой, оранжевой, красной, фиолетовой, — её дают пигменты самой губки и её симбионтов.

Губки — животные, хотя долго считались растениями или «зоофитами». Их клетки соединены межклеточными контактами и лежат в межклеточном веществе с коллагеном, они образуют яйцеклетки и сперматозоиды, из зиготы развивается многоклеточная личинка. Гены губок — гены животных. Но тканей в привычном смысле у большинства губок нет: клетки многих типов могут превращаться друг в друга и перемещаться по телу.

Как изучали губок

  1. IV в. до н. э.Аристотель относит губки к существам «между растениями и животными»
  2. 1825Р. Грант видит, как губка прокачивает воду, и позже называет группу Porifera — «несущие поры»
  3. 1907Г. Уилсон протирает губку через сито — клетки собираются в новую губку
  4. 1951из карибской губки выделены необычные нуклеозиды — путь к лекарству от лейкоза
  5. 1987у берегов Канады найдены рифы стеклянных губок возрастом 9 тысяч лет
  6. 2003иглы стеклянной губки оказались природным оптическим волокном
  7. 2013описана «губковая петля» — путь растворённой органики через губки к донным животным
  8. 2016у Гавайев найдена самая большая губка — размером с микроавтобус
  9. 2021в губке-бадяге найдены клетки, похожие на зачатки нервной системы
  10. 2024описана эдиакарская губка возрастом около 550 млн лет — без минеральных игл
  11. 2025новый отряд губок; хищная губка «шар смерти» из Южного океана
  12. 2026отозвана статья о губках как первой ветви животных
  • описания
  • строение и родство
  • медицина
  • экология и разнообразие
  • ископаемые
Как изучали губок.

Аристотель заметил, что губка сжимается, если её пытаются оторвать, и отнёс её к существам «между растениями и животными». Животную природу губок окончательно доказал шотландский зоолог Роберт Грант в 1825 году: наблюдая живую губку в лупу, он увидел, как из её отверстий бьёт струя воды. Позже он ввёл название Porifera. В 1907 году американский зоолог Генри Уилсон протёр губку через шёлковое сито и показал, что разъединённые клетки сползаются и снова образуют губку. Этот опыт стал классикой биологии развития.

Во второй половине XX века губки стали источником лекарств, а глубоководные исследования открыли рифы стеклянных губок, хищных губок и губки-рекордсмены. В XXI веке геномы и ископаемые сделали губок участниками главного спора о происхождении животных.

Строение: аскон, сикон, лейкон

124356
  • слева — аскон, в середине — сикон, справа — лейкон; стрелки — направление тока воды
  • 1оскулюм — выводное отверстие
  • 2поры (остии) в стенке тела, через которые вода входит внутрь
  • 3центральная (атриальная) полость
  • 4слой хоаноцитов — жгутиковых клеток с воротничком
  • 5радиальные каналы, выстланные хоаноцитами (у сикона)
  • 6мезохил с множеством мелких жгутиковых камер (у лейкона)
  • от аскона к лейкону растёт площадь, выстланная хоаноцитами, а с ней — скорость прокачивания воды
Три типа строения губок (схема).

Простейший план строения губки — аскон: тонкостенный мешок с одним выводным отверстием наверху (оскулюмом). Стенку пронизывают поры, через которые вода входит в центральную полость, а полость целиком выстлана хоаноцитами. Такой план встречается только у мелких известковых губок, например левкозолении. Его недостаток — объём полости растёт быстрее, чем площадь стенки с хоаноцитами, поэтому крупный аскон не сможет прокачать воду через свою полость.

У сикона стенка толще и образует выпячивания — радиальные каналы, выстланные хоаноцитами, а центральная полость покрыта плоскими клетками. Площадь «насосной» поверхности возрастает. Самый совершенный план — лейкон: тело массивное, внутри — тысячи мелких шаровидных жгутиковых камер, соединённых приводящими и отводящими каналами, и несколько выводных отверстий. Лейконоидное строение у большинства губок, включая самые крупные. Три плана строения возникали независимо в разных группах губок и не отражают родства — это уровни организации.

Клетки губки

1234567
  • 1пинакоциты — плоские клетки, покрывающие губку снаружи и выстилающие каналы
  • 2пороцит — клетка с отверстием-порой, через которое входит вода
  • 3археоцит — подвижная клетка, способная превратиться в любую другую клетку губки
  • 4спикула — минеральная игла скелета
  • 5склероцит — клетка, строящая спикулу
  • 6волокно спонгина — белкового скелета
  • 7хоаноциты — клетки со жгутиком и воротничком из микроворсинок, создающие ток воды и ловящие частицы
  • между наружным слоем и хоаноцитами — студенистый мезохил; масштаб условный
Клетки стенки губки (схема).

Тело губки — это наружный слой плоских клеток, внутренний слой хоаноцитов и студенистый мезохил между ними, в котором живут подвижные клетки. Главные типы клеток:

  • Пинакоциты — плоские покровные клетки снаружи и в каналах. Они могут сокращаться и менять форму губки.
  • Пороциты — клетки с отверстием, через которое вода входит в губку (у известковых губок).
  • Хоаноциты — клетки со жгутиком, окружённым воротничком из микроворсинок. Биение жгутиков гонит воду, а воротничок задерживает бактерии и мелкие частицы.
  • Археоциты — подвижные амебоидные клетки мезохила. Они переваривают пищу, разносят её по телу и могут превратиться в любую другую клетку губки, в том числе в половую.
  • Склероциты строят минеральные иглы-спикулы, а спонгоциты — волокна белка спонгина.
  • Миоциты — сократимые клетки вокруг оскулюма, способные сужать отверстие.

Хоаноциты внешне очень похожи на одноклеточных хоанофлагеллят — ближайших родственников животных. Долго считалось, что это прямое наследство: губки — «колонии хоанофлагеллят». Современные исследования показали, что воротнички и жгутики устроены у них по-разному, а у других животных клетки с воротничками тоже встречаются. Поэтому гомологичны ли хоаноциты хоанофлагеллятам, ещё обсуждают.

Скелет: спикулы и спонгин

Скелет губки образуют минеральные иглы-спикулы, белок спонгин или их сочетание. Спикулы бывают из кремнезёма (у обыкновенных и стеклянных губок) или карбоната кальция (у известковых). Их форма — одноосные иглы, трёх- и четырёхлучевые звёздочки, шестилучевые крестики, якорьки, шарики — один из главных признаков для определения губок. Кремнёвые спикулы строит особый фермент — силикатеин, открытый у губок в 1998 году; материаловеды изучают его, чтобы получать стекло при комнатной температуре.

Спикула растёт вокруг тонкой органической нити внутри склероцита или группы клеток. Фермент откладывает слой за слоем кремнезём из растворённой в воде кремниевой кислоты, поэтому на срезе спикула похожа на годичные кольца дерева. Губкам нужен кремний, которого в морской воде мало, и они конкурируют за него с диатомовыми водорослями и радиоляриями. Известковые спикулы, напротив, растут как единый кристалл кальцита. После гибели губки спикулы падают на дно и годами остаются в осадках — по ним палеонтологи узнают губок прошлого.

Спонгин — белок, родственный коллагену, из которого состоят мягкие упругие волокна. Именно спонгиновый скелет туалетной губки, лишённой спикул, после очистки от живых клеток использовали для мытья. У некоторых губок скелета почти нет, а у других, наоборот, есть массивный известковый скелет, и они похожи на кораллы.

Природное оптоволокно. Стеклянная губка корзинка Венеры (Euplectella) из глубин Тихого океана строит изящный решётчатый скелет. Длинные спикулы у её основания проводят свет, как оптическое волокно, а слоистое строение делает их гораздо прочнее технического стекла (2003). Внутри корзинки часто живёт пара креветок, которые попадают туда молодыми и вырастают слишком большими, чтобы выбраться. В Японии скелет корзинки Венеры с креветками дарят на свадьбу — как символ союза «пока смерть не разлучит».

Как губка питается

1. ПорыВода входит через тысячи мелких пор в стенке тела. Крупные частицы задерживаются на входе.
2. Каналы и камерыПо каналам вода попадает в жгутиковые камеры, выстланные хоаноцитами.
3. ХоаноцитыБиение жгутиков гонит воду, а частицы размером с бактерию налипают на воротничок из микроворсинок и поглощаются фагоцитозом.
4. МезохилПища передаётся подвижным клеткам мезохила, которые переваривают её и разносят по телу.
5. ОскулюмОтфильтрованная вода выходит через одно или несколько выводных отверстий быстрой струёй, унося углекислый газ и продукты обмена.

Губка — живой насос: за сутки многие губки пропускают объём воды, в тысячи раз превышающий объём их тела.

Путь воды и пищи через губку.

Губка — фильтратор. Хоаноциты захватывают бактерии, одноклеточных водорослей и органические частицы размером от долей микрометра до нескольких микрометров. Губки поглощают и растворённое органическое вещество, недоступное большинству животных. Пищеварение внутриклеточное: частица поглощается фагоцитозом, а затем переваривается в хоаноците или передаётся археоциту. Своей пищеварительной полости у губки нет.

Поток воды через губку устроен экономно. Общая площадь сечения всех мелких каналов и камер очень велика, поэтому вода течёт там медленно — хоаноцитам легче поймать частицы. Выводное отверстие узкое, и вода выбрасывается быстро, уходя далеко от губки, чтобы не попасть в неё снова. Губки используют и внешние течения: вода, обтекающая губку, сама «подсасывает» воду из оскулюма.

Губки без нервов: движение, «чихание», сигналы

У губок нет нервных и мышечных клеток, но они реагируют на раздражения. Многие губки медленно сокращаются — за минуты или часы, — сужают поры и выводные отверстия, когда в воде много ила. Средиземноморская губка тетия «дышит»: ритмично сжимается и расширяется. В 2022 году показали, что губки «чихают»: сокращаясь, они выталкивают из пор слизь с застрявшими частицами, а рыбы и другие животные эту слизь поедают. Некоторые губки даже ползают по дну — со скоростью до нескольких миллиметров в сутки.

Сигналы между клетками губки передаются химическими веществами, в том числе теми же, что служат медиаторами у других животных, — глутаматом и ГАМК. У стеклянных губок ткань — сплошной синцитий, и по нему распространяется электрический импульс: при раздражении губка за секунды останавливает биение всех жгутиков. Это проведение возбуждения без нейронов.

В 2021 году американские и европейские исследователи изучили все клетки пресноводной губки бадяги методом секвенирования одиночных клеток. Они нашли «нейроидные» клетки, которые своими отростками касаются жгутиковых камер и синтезируют белки, характерные для синапсов других животных. Возможно, это предшественники нервной системы — или следы, оставшиеся от неё, если нервная система была у общего предка животных, а губки её утратили.

Размножение и развитие

Губки размножаются половым и бесполым путём. Большинство — гермафродиты, но яйцеклетки и сперматозоиды у одной особи обычно созревают в разное время. Половые клетки образуются из археоцитов или хоаноцитов. Сперматозоиды выходят с током воды через оскулюм, иногда целыми облаками («курящие» губки). Другая губка захватывает их хоаноцитами, и особая клетка-переносчик доставляет сперматозоид к яйцеклетке в мезохиле.

Из зиготы развивается плавающая личинка, покрытая жгутиками. У обыкновенных губок — сплошная личинка-паренхимула, у известковых — полая амфибластула. У амфибластулы при развитии происходит удивительное выворачивание: зародыш сначала растёт жгутиками внутрь, а затем выворачивается через отверстие наружу, как перчатка. Личинка несколько часов или дней плавает, затем оседает на дно и превращается в маленькую губку. Это единственная подвижная стадия в жизни губки.

Бесполое размножение — почкование, фрагментация (отрыв кусочков) и образование геммул. Геммулы пресноводных губок — комочки археоцитов с запасом питательных веществ, одетые прочной оболочкой со спикулами. Осенью губка отмирает, а геммулы переживают зиму или пересыхание и весной дают начало новым губкам.

Регенерация и сборка из отдельных клеток

Губки восстанавливают тело из небольших кусочков, и на этом основано их выращивание: туалетные губки разводят, нарезая на куски и подвешивая в море на верёвках. Ещё удивительнее опыт Уилсона: если протереть губку через тонкое сито, разделив на отдельные клетки и мелкие комочки, клетки сползаются, слипаются и за несколько дней образуют новую маленькую губку. Если смешать клетки губок двух разных видов, каждая собирается со своими: клетки различают «своих» и «чужих» по белкам поверхности. Эти опыты помогли понять, как клетки многоклеточного организма узнают друг друга, и показали, что у губок нет жёстко закреплённых тканей.

Четыре класса губок

123
  1. Обыкновенные губки бадяга
  2. Стеклянные губки корзинка Венеры
  3. Известковые губки сикон, левкозоления
  4. Гомоскле­роморфы оскарелла
  • 1губки (Porifera): хоаноциты, система каналов, нет нервной и мышечной ткани
  • 2Silicea — кремнёвые губки: спикулы из кремнезёма
  • 3известковые губки (спикулы из карбоната кальция) и гомосклероморфы (настоящий эпителий с базальной мембраной)
Кладограмма губок.
КлассДоля видовСкелетОсобенности и примеры
Обыкновенные губки (Demospongiae)Более 80 %Кремнёвые спикулы (одно- и четырёхосные), спонгин или только спонгинВсе пресноводные губки, туалетная губка, сверлящие губки, хищные губки
Стеклянные губки (Hexactinellida)Около 7 %Кремнёвые шестилучевые спикулы, часто срастающиеся в решёткуГлубоководные; ткань — синцитий; корзинка Венеры, монорафис
Известковые губки (Calcarea)Около 8 %Спикулы из карбоната кальцияМелкие, в основном на мелководье; встречаются все три плана строения; сикон, левкозоления
Гомосклероморфы (Homoscleromorpha)Около 1 %Мелкие кремнёвые спикулы или скелета нетНастоящий эпителий с базальной мембраной, как у других животных; оскарелла

По генам губки делятся на две ветви: кремнёвые губки (обыкновенные и стеклянные) и ветвь известковых и гомосклероморф. Положение гомосклероморф неожиданно: раньше их считали частью обыкновенных губок, а гены показали, что они ближе к известковым. У гомосклероморф есть базальная мембрана под слоем клеток и межклеточные контакты, как у эпителия других животных, — поэтому их изучают, чтобы понять, как возникли настоящие ткани. В 2025 году описан даже новый отряд губок — открытия продолжаются на уровне крупных групп.

Хищные губки

В 1995 году французские зоологи обнаружили в подводной пещере Средиземного моря губку, которая ловит рачков. У этих губок (семейство кладоризид) почти нет хоаноцитов и системы каналов. Их тело покрыто нитями с крошечными спикулами-крючками, к которым цепляются ножки рачков. Клетки губки обволакивают пойманную добычу и переваривают её за несколько дней. Позже хищные губки нашли на больших глубинах всех океанов, где пищи для фильтрации мало.

Самая известная — «губка-арфа» хондрокладия лира с глубины около 3,5 километра у берегов Калифорнии (описана в 2012 году): её ветви, похожие на струны, торчат вверх с горизонтальных «плеч». В 2025 году экспедиция «Перепись океана» описала в Южном океане новую хищную губку, прозванную «шаром смерти», — шаровидные головки на стебельках, усаженные крючками. Хищные губки показывают, что фильтрация — не единственный способ жизни губки: в бедной пищей среде губки «переизобрели» охоту.

Пресноводные губки и Байкал

Пресноводные губки — обыкновенные губки отряда спонгиллид — живут в реках и озёрах по всему миру. Самая известная в России — бадяга, зеленоватые корочки и комочки на корягах и сваях. Зелёный цвет ей дают симбиотические водоросли-хлореллы, живущие в клетках губки. Высушенную бадягу раньше использовали как средство от синяков: острые кремнёвые иглы раздражают кожу и усиливают приток крови.

В Байкале живёт собственное семейство эндемичных губок — любомирскииды. Ветвистая байкальская губка любомирския образует на дне настоящие «леса» высотой до метра, ярко-зелёные от водорослей-симбионтов. Они фильтруют огромные объёмы воды и считаются одной из причин чистоты Байкала. С 2011 года губки Байкала массово болеют: розовеют, покрываются бурыми пятнами и погибают. Причины обсуждают — загрязнение сточными водами, потепление, бактерии и вирусы, — и это одна из главных экологических тревог озера.

Губка как общежитие микробов

В теле многих губок живут бактерии и археи — их масса может составлять до трети массы губки. Губки с «большим микробиомом» плотные и почти без каналов, а губки с «малым» — рыхлые, с мощной фильтрацией. Симбионты фиксируют азот, окисляют аммиак, фотосинтезируют (цианобактерии), синтезируют ядовитые и антимикробные вещества, которые защищают губку от хищников и обрастателей. Многие «лекарства из губок» на самом деле синтезируют их бактерии. Губки часто называют «химическими фабриками моря»: из них выделено больше новых природных соединений, чем из любой другой группы морских животных.

Губки полярных морей и климат

У берегов Антарктиды на глубинах в сотни метров стеклянные губки образуют густые «сады». Вода там холодная, пищи мало, и губки растут очень медленно — на миллиметры в год. Долго считалось, что эти сообщества почти не меняются. Но после того как в 2002 году разрушился шельфовый ледник Ларсена B, открытое дно за несколько лет густо заселили молодые стеклянные губки (2013). Оказалось, что антарктические губки способны на «вспышки» роста, когда условия меняются, — например, когда ледник перестаёт закрывать дно от света и пищи.

Спикулы долгоживущих стеклянных губок — природный архив климата. Слои кремнезёма откладываются тысячи лет, и в каждом из них сохраняется соотношение изотопов кислорода и следовых элементов, зависящее от температуры воды. Исследуя спикулу монорафиса, учёные восстановили изменения температуры глубинных вод за последние 11 тысяч лет. Губки стали таким же «термометром прошлого», как годичные кольца деревьев и ледяные керны.

Северные моря тоже богаты губками. В Баренцевом и Норвежском морях обширные «губковые поля» из обыкновенных губок покрывают дно, и рыбы откладывают среди них икру. Такие места признаны уязвимыми морскими экосистемами: в них ограничивают донный траловый промысел.

Самые древние губки

Губки — первые кандидаты в древнейшие животные. В отложениях Омана возрастом около 640 млн лет найдены молекулы, похожие на стероиды, которые сейчас синтезируют только некоторые губки (2009, 2018). В 2025 году геохимики снова подтвердили, что такие стероиды могли принадлежать губкам. Однако другие исследователи показали, что похожие молекулы могут образоваться и из стеринов водорослей при захоронении, поэтому «химические ископаемые» остаются спорными.

Ископаемых губок эдиакарского периода долго не находили, хотя молекулярные часы говорили, что губки существовали задолго до кембрия. Возможное объяснение дала находка 2024 года: в Южном Китае описали геликолоцеллюса — бокаловидное животное высотой более 40 см, жившее 551–539 млн лет назад. Его скелет — решётка из крестовидных элементов, похожая на скелет стеклянных губок, но органическая, без минеральных спикул. Значит, первые губки, вероятно, не имели минерального скелета, и потому почти не сохранялись.

В кембрии губки уже многочисленны. Археоциаты — кубки с двойной пористой стенкой, строившие первые рифы около 520 млн лет назад, — по современным данным, тоже губки. В палеозое рифы строили строматопороидеи, а в юрском периоде — огромные рифы стеклянных губок покрывали дно морей Европы. Современные рифы стеклянных губок сохранились у тихоокеанского побережья Канады: их нашли в 1987 году, и они растут около 9 тысяч лет.

Место на древе животных

Долгое время губок считали первой ветвью животных: они проще всех, у них нет нервов, мышц и пищеварительной полости, а их хоаноциты похожи на хоанофлагеллят. С 2008 года генетические данные стали указывать на другую первую ветвь — гребневиков. В 2023 году анализ сцепления генов в хромосомах показал, что губки и все остальные животные, кроме гребневиков, имеют общие слияния хромосом, а у гребневиков сохранилось исходное расположение генов, как у одноклеточных родственников. В ноябре 2025 года вышла статья, поддержавшая первенство губок, но в начале 2026 года авторы сами попросили её отозвать из-за ошибок в анализе. На сегодня лучше поддержана гипотеза «гребневики первыми», но вопрос не закрыт (подробнее — в статьях о гребневиках и о древе животных).

От ответа зависит, как понимать простоту губок. Если губки — первая ветвь, их строение может быть близко к строению общего предка животных. Если первыми были гребневики, губки, возможно, упростились: утратили нервные и мышечные клетки, которые были у предка. Находка «нейроидных» клеток у бадяги согласуется с обоими вариантами.

Губки в жизни океана

Губки — одни из главных фильтраторов морского дна. На коралловых рифах они захватывают растворённое органическое вещество, которое выделяют кораллы и водоросли, превращают его в собственные клетки, а затем сбрасывают отмершие клетки в виде детрита. Этот детрит поедают донные животные. Такой путь вещества назвали «губковой петлёй» (2013): без губок большая часть растворённой органики уходила бы из рифа, недоступная животным. Губки очищают воду, в которой живут, служат укрытием для креветок, червей, рыб и пищей для морских черепах, рыб-ангелов и голожаберных моллюсков.

Сверлящие губки клионы растворяют известковые раковины и скелеты кораллов, проделывая в них ходы. Они разрушают рифы и устричные банки, но одновременно возвращают карбонат кальция в круговорот. На больших глубинах губки образуют «губковые поля» — сообщества, где плотность губок огромна, а вокруг них живут сотни видов животных. Глубоководные губки растут медленно и живут тысячи лет, поэтому траловый промысел, сносящий их с дна, наносит урон, который не восстанавливается столетиями.

Губки и человек

  • Туалетные губки. Их добывали в Средиземном море с античности; на промысле в Греции работали ныряльщики без снаряжения. Сейчас натуральные губки используют в косметике и живописи, а для быта их заменили синтетические.
  • Лекарства. В 1950-х годах из карибской губки выделили необычные нуклеозиды; их синтетический аналог цитарабин с 1969 года лечит острые лейкозы, а родственный видарабин — герпетические инфекции. Эрибулин — синтетический аналог вещества из японской губки галихондрии — с 2010 года применяется против рака молочной железы.
  • Материалы. Спикулы стеклянных губок вдохновляют создание прочного стекла и оптоволокна, решётка корзинки Венеры — лёгкие прочные конструкции. Силикатеин губок изучают для «зелёного» синтеза стекла.
  • Индикаторы среды. Губки накапливают загрязнения и меняются при потеплении, поэтому служат показателем состояния воды; гибель байкальских губок — сигнал тревоги для всего озера.

Удивительные факты

  • Стеклянная губка монорафис живёт около 11 тысяч лет — одно из самых долгоживущих животных; её главная спикула достигает трёх метров.
  • Самая большая известная губка найдена у Гавайев в 2016 году на глубине более 2 км: около 3,5 м в длину и 2 м в высоту.
  • Губки «чихают» — выталкивают слизь с частицами из пор.
  • Протёртая через сито губка снова собирается из клеток.
  • Хищные губки ловят рачков на спикулы-крючки.
  • Иглы корзинки Венеры проводят свет, как оптоволокно.
  • Стеклянные губки проводят электрический импульс без нервов.
  • Личинка известковой губки выворачивается наизнанку, как перчатка.
  • Губки — источник двух противоопухолевых лекарств, применяемых в клиниках.
  • Губки, возможно, древнее всех остальных животных — или всех, кроме гребневиков.

Что пока не решено

  • Первая ли ветвь животных — губки или гребневики.
  • Гомологичны ли хоаноциты воротничковым клеткам хоанофлагеллят.
  • Утратили ли губки нервную систему или никогда её не имели.
  • Когда появились губки: химические следы возрастом около 640 млн лет спорны, а первые несомненные ископаемые моложе.
  • Почему гибнут губки Байкала.
  • Сколько видов губок на самом деле — на больших глубинах каждая экспедиция находит новые.

Что писать на ЕГЭ

В школьном курсе губки — отдельный тип многоклеточных животных; на ЕГЭ-2027 систематика животных проверяется в элементе 4.1, а строение животных — в элементах 4.4–4.5. Опорные формулировки:

  • Губки — многоклеточные животные, ведущие прикреплённый образ жизни; нет тканей и органов, нервной системы.
  • Тело пронизано порами и каналами; вода входит через поры и выходит через оскулюм.
  • Хоаноциты (воротничковые жгутиковые клетки) создают ток воды и захватывают пищу; пищеварение внутриклеточное.
  • Скелет — минеральные иглы (кремнёвые или известковые) и белок спонгин.
  • Размножение половое (гермафродиты, личинка) и бесполое (почкование, у пресноводных — геммулы); высокая способность к регенерации.
  • Значение: фильтраторы, очищают воду; бадяга — пресноводная губка.

Ловушки. 1) Губки — животные, а не растения и не колонии одноклеточных. 2) У губок нет нервной системы и пищеварительной полости — центральная полость служит для прохождения воды, а не для переваривания. 3) Выводное отверстие (оскулюм) — не рот: вода в губку входит через многочисленные поры. 4) Губки не двигаются активно, подвижна только личинка. 5) Бадяга — губка, а не водоросль, хотя зелёная из-за водорослей-симбионтов. 6) Губки — фильтраторы, по способу питания они гетеротрофы.

Повторить систему животных — урок «Биологическое разнообразие. Принципы классификации» и тренажёр по теме 4.1.

Для олимпиад

Почему аскон не бывает большим

Пусть аскон — цилиндр радиуса r и высоты h. Площадь стенки, выстланной хоаноцитами, пропорциональна r · h, а объём полости — r² · h. При увеличении радиуса вдвое объём полости, через который нужно прокачать воду, растёт вчетверо, а «насосная» поверхность — только вдвое. Поэтому увеличение размеров требует складчатой стенки (сикон) или множества мелких камер внутри толстого тела (лейкон).

Скорость воды в разных частях губки

Через все сечения губки проходит один и тот же объём воды в секунду (Q = v · S). Где суммарная площадь сечения S больше (в жгутиковых камерах), скорость v меньше; где меньше (в оскулюме) — больше. Медленный поток в камерах облегчает захват частиц, а быстрая струя из оскулюма уносит отработанную воду подальше.

Признаки классов губок

ПризнакОбыкновенныеСтеклянныеИзвестковыеГомосклероморфы
Вещество спикулКремнезём или нетКремнезёмКарбонат кальцияКремнезём или нет
Оси спикулОдна или четыреТри (шестилучевые)Одна, три или четыреМелкие четырёхлучевые
Строение тканейКлеточноеСинцитийКлеточноеЭпителий с базальной мембраной
ЛичинкаПаренхимулаТрихимеллаАмфибластула (или бластула)Цинктобластула

Задания с разбором

Сначала ответьте сами, затем откройте разбор. Задания 1–9 — в форме ЕГЭ, 10–15 — олимпиадные.

Задание 1

Выберите три верных утверждения о губках.

  1. губки — многоклеточные животные
  2. у губок есть нервная система
  3. ток воды в теле губки создают хоаноциты
  4. у губок есть пищеварительная полость
  5. скелет губок образуют спикулы и белок спонгин
  6. губки активно передвигаются в поисках пищи
Разбор

Ответ: 135. Нервной системы и пищеварительной полости у губок нет; взрослые губки прикреплены, подвижна только личинка.

Задание 2

Установите соответствие между клетками губки и их функциями: 1 — создание тока воды и захват пищи, 2 — построение скелета, 3 — покров тела, 4 — образование клеток любого типа.

  1. хоаноциты
  2. склероциты
  3. пинакоциты
  4. археоциты
  5. спонгоциты
Разбор

Ответ: 12342 (А — 1, Б — 2, В — 3, Г — 4, Д — 2).

Задание 3

Установите последовательность движения воды через тело губки-лейкона: 1) оскулюм; 2) поры; 3) приводящие каналы; 4) жгутиковые камеры; 5) отводящие каналы.

Разбор

Ответ: 23451.

Задание 4

Губки долго считали растениями. Приведите не менее четырёх доводов, что это животные.

Разбор

1) Гетеротрофное питание — захват частиц пищи фагоцитозом. 2) Клетки соединены межклеточными контактами, межклеточное вещество содержит коллаген. 3) Образуются яйцеклетки и сперматозоиды, из зиготы развивается многоклеточная личинка. 4) Нет клеточной стенки из целлюлозы и хлоропластов (зелёный цвет бадяги — от водорослей-симбионтов). 5) Сравнение генов помещает губок среди животных.

Задание 5

Как губка питается? Почему губки очищают воду водоёма?

Разбор

1) Жгутики хоаноцитов гонят воду через поры, каналы и камеры. 2) Бактерии и мелкие частицы задерживаются воротничком хоаноцитов и поглощаются фагоцитозом. 3) Пища переваривается внутриклеточно, археоциты разносят её по телу. 4) Губки задерживают бактерии, взвесь и растворённую органику из огромных объёмов воды, поэтому вода становится прозрачнее и чище.

Задание 6

Губку протёрли через сито, и через несколько дней её клетки собрались в новую губку. Если смешать клетки двух видов, они собираются раздельно. О чём говорят эти опыты?

Разбор

1) У губок нет жёстко закреплённых тканей и органов; клетки подвижны и могут менять функцию. 2) Археоциты способны превращаться в клетки других типов и восстанавливать целое тело. 3) Клетки узнают «своих» и «чужих» по белкам поверхности и слипаются только с клетками своего вида. 4) Это свидетельствует о низком уровне интеграции организма и высокой способности к регенерации.

Задание 7

Почему губки со строением лейкона могут достигать больших размеров, а асконоидные — нет?

Разбор

1) У аскона хоаноциты выстилают только стенку центральной полости. 2) При росте объём полости растёт быстрее, чем площадь стенки, и хоаноциты не успевают прокачать воду. 3) У лейкона внутри тела — тысячи мелких жгутиковых камер, площадь «насосной» поверхности огромна. 4) Поэтому лейконоидная губка может быть крупной и прокачивать много воды.

Задание 8

Какую роль играют геммулы в жизни пресноводных губок? Почему у морских губок они встречаются редко?

Разбор

1) Геммулы — скопления археоцитов с запасом питательных веществ в прочной оболочке со спикулами. 2) Они переживают зиму, промерзание и пересыхание, когда сама губка погибает. 3) Весной из геммул развиваются новые губки; геммулы служат и для расселения. 4) В море условия стабильнее — нет промерзания и пересыхания, поэтому геммулы у морских губок не нужны.

Задание 9

Почему туалетная губка мягкая и упругая, а скелет стеклянной губки — твёрдый и хрупкий?

Разбор

1) Скелет туалетной губки состоит из волокон белка спонгина без минеральных спикул; белковые волокна гибкие и упругие. 2) Скелет стеклянной губки — сросшиеся спикулы из кремнезёма (стекла), поэтому он твёрдый и хрупкий. 3) Для мытья использовали только губки со спонгиновым скелетом.

Задание 10

Площадь оскулюма губки — 1 см², скорость выходящей струи — 10 см/с. Суммарная площадь сечения всех жгутиковых камер — 1000 см². Найдите расход воды и скорость её течения в камерах. Объясните, чем полезно такое соотношение скоростей.

Разбор

1) Расход Q = v · S = 10 см/с · 1 см² = 10 см³/с (36 л в час). 2) В камерах v = Q / S = 10 / 1000 = 0,01 см/с — 0,1 мм/с. 3) Медленный поток в камерах даёт хоаноцитам время поймать частицы. 4) Быстрая струя из оскулюма уносит отфильтрованную воду далеко от губки, чтобы губка не фильтровала одну и ту же воду повторно.

Задание 11

Зародыш известковой губки сначала развивается жгутиками внутрь, а затем выворачивается через отверстие так, что жгутики оказываются снаружи. Зачем это нужно? Какое ещё многоклеточное существо делает так же?

Разбор

1) Зародыш развивается внутри материнской губки, и его клетки образуются так, что жгутики направлены в полость. 2) Свободноплавающей личинке нужны жгутики снаружи для движения, поэтому зародыш выворачивается. 3) Такое же выворачивание (инверсию) проходит молодая колония вольвокса — зелёной водоросли. 4) Это пример конвергенции: сходный способ решения одной задачи у неродственных организмов.

Задание 12

Хищные губки почти лишены хоаноцитов и каналов. Как они питаются без пищеварительной полости? Почему они распространены на больших глубинах?

Разбор

1) Рачки цепляются ножками за спикулы-крючки на нитях губки. 2) Клетки губки мигрируют к добыче, обволакивают её и переваривают внутриклеточно или во временной полости из клеток. 3) На больших глубинах в воде мало взвешенной пищи, и фильтрация невыгодна: энергия на прокачку воды не окупается. 4) Ловля более крупной добычи даёт больше энергии; это приспособление к бедной пищей среде.

Задание 13

У губки бадяги нашли «нейроидные» клетки, касающиеся жгутиковых камер и синтезирующие белки синапсов. Как эта находка согласуется с гипотезами «губки — первая ветвь животных» и «первыми были гребневики»?

Разбор

1) Если губки — первая ветвь, нейроидные клетки могут быть предшественниками нервной системы: часть «деталей» нейрона появилась у общего предка до возникновения настоящих нейронов. 2) Если первыми были гребневики, а нервная система была у общего предка животных, нейроидные клетки губок могут быть остатком утраченной нервной системы. 3) Находка согласуется с обеими гипотезами и сама вопрос не решает; нужны данные о родстве ветвей, полученные независимо от признаков нервной системы.

Задание 14

В породах возрастом около 640 млн лет нашли молекулы стероидов, которые сейчас синтезируют только некоторые губки. Почему одного этого недостаточно, чтобы считать губок существовавшими в то время? Как можно проверить вывод?

Разбор

1) Похожие молекулы могли синтезировать другие организмы, в том числе вымершие, или они могли образоваться из стеринов водорослей при преобразовании органики в породе. 2) Возможна поздняя примесь (загрязнение) из более молодых пород. 3) Проверка: найти гены ферментов синтеза этих стероидов и выяснить, у кого они есть сейчас; воспроизвести превращения стеринов в лаборатории; найти в тех же породах ископаемые тела губок или их спикулы. 4) Находка эдиакарской губки без минерального скелета (2024) объясняет, почему тела ранних губок могли не сохраниться.

Задание 15

При прикосновении к стеклянной губке все её жгутики останавливаются за несколько секунд, хотя нервных клеток у неё нет. Как это возможно? Какое значение имеет такая реакция?

Разбор

1) Ткань стеклянной губки — синцитий: цитоплазма многих «клеток» объединена в непрерывную сеть. 2) По мембране синцития распространяется электрический импульс (потенциал действия), связанный с входом ионов кальция; он достигает жгутиковых камер и останавливает биение. 3) Остановка насоса защищает губку от засорения, когда в воде поднимается ил или повреждена поверхность. 4) Это проведение возбуждения без нейронов — пример того, как животные решали задачу быстрой связи разными способами.

Литература

  • Wilson H. V. On some phenomena of coalescence and regeneration in sponges // Journal of Experimental Zoology. 1907. Vol. 5. P. 245–258.
  • Leys S. P., Mackie G. O., Meech R. W. Impulse conduction in a sponge // Journal of Experimental Biology. 1999. Vol. 202. P. 1139–1150.
  • Sundar V. C. et al. Fibre-optical features of a glass sponge // Nature. 2003. Vol. 424. P. 899–900.
  • Vacelet J., Boury-Esnault N. Carnivorous sponges // Nature. 1995. Vol. 373. P. 333–335.
  • de Goeij J. M. et al. Surviving in a marine desert: the sponge loop retains resources within coral reefs // Science. 2013. Vol. 342. P. 108–110.
  • Musser J. M. et al. Profiling cellular diversity in sponges informs animal cell type and nervous system evolution // Science. 2021. Vol. 374. P. 717–723.
  • Wang X. et al. A late-Ediacaran crown-group sponge animal // Nature. 2024. Vol. 630. P. 905–911.
  • Love G. D. et al. Fossil steroids record the appearance of Demospongiae during the Cryogenian period // Nature. 2009. Vol. 457. P. 718–721.
  • Jochum K. P. et al. Siliceous deep-sea sponge Monorhaphis chuni: a potential paleoclimate archive in ancient animals // Chemical Geology. 2012. Vol. 300–301. P. 143–151.
  • Wagner D., Kelley C. D. The largest sponge in the world? // Marine Biodiversity. 2017. Vol. 47. P. 367–368.
  • Schultz D. T. et al. Ancient gene linkages support ctenophores as sister to other animals // Nature. 2023. Vol. 618. P. 110–117.

Обсуждение

Загружаем обсуждение…

Читайте также

Все статьи

Пробный урок — бесплатно

Собеседование и тестирование помогут понять уровень и подобрать программу.

Записаться на пробный урок