В мире биологии существует множество удивительных веществ, выполняющих важнейшие функции в живых организмах. Одним из таких соединений является хитин — биополимер, играющий ключевую роль в природе. Однако вокруг него существует ряд заблуждений. Одно из самых распространенных вопросов звучит так: является ли хитин главным структурным компонентом скелета хордовых животных? Давайте разберемся в этом подробно и ответим на этот вопрос однозначно.
Краткий ответ
Нет. Хитин не является главным структурным компонентом скелета хордовых животных. Это утверждение ошибочно. Хитин выполняет опорную и защитную функции у совершенно других групп живых организмов, в то время как скелет хордовых построен на основе иных веществ.
Что такое хитин и где он встречается?
Чтобы понять, почему хитин не относится к хордовым, нужно разобраться в его природе. Хитин (от греч. χιτών, одежда, кожа, оболочка) — это азотсодержащий биополимер группы полисахаридов (углеводов). Он состоит из остатков N-ацетил-D-глюкозамина, связанных между собой β-(1→4)-гликозидными связями.
По распространенности в природе хитин занимает второе место среди полисахаридов после целлюлозы. Ежегодно на Земле в живых организмах образуются и разлагаются миллиарды тонн этого вещества.
Кто действительно использует хитин?
Хитин — это главный компонент экзоскелета (наружного скелета) членистоногих. Он присутствует в покровах насекомых, ракообразных, паукообразных. Кроме того, хитин выполняет защитную и опорную функции в клеточных стенках грибов и некоторых бактерий (где является аналогом целлюлозы). Также он образуется в организмах разнообразных червей и других беспозвоночных.
Важно отметить, что даже у тех организмов, которые вырабатывают хитин, он находится не в чистом виде, а в комплексе с другими белками и очень часто ассоциирован с карбонатом кальция, что придает экзоскелету особую прочность.
Из чего же состоит скелет хордовых животных?
Тип Хордовые (Chordata), к которому относятся и люди, имеет совершенно иные структурные основы скелета. Главная отличительная черта хордовых — наличие внутреннего скелета (эндоскелета), а не наружного.
Структурные компоненты скелета хордовых зависят от класса животного:
- Хорда: У низших хордовых (например, ланцетников) главным осевым скелетом является хорда — эластичный тяж, состоящий из особых клеток, богатых белками и водой, но не хитином.
- Хрящевая ткань: У хрящевых рыб (акулы, скаты) скелет полностью состоит из хряща. Основу межклеточного вещества хряща составляют белки (коллаген) и углеводы (хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота).
- Костная ткань: У костных рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих скелет образован костями. Межклеточное вещество костной ткани на 60-70% состоит из неорганических соединений (преимущественно фосфатов кальция и карбоната кальция) и на 30-40% из органического матрикса (коллагена).
А как же грибы в рационе хордовых?
Единственная существенная связь хитина с хордовыми — это его присутствие в пище. Хордовые животные (например, насекомоядные млекопитающие, или люди, употребляющие грибы и ракообразных) регулярно поглощают хитин. Однако в их организме хитин не идет на строительство скелета. Он расщепляется специальными ферментами, хитиназами, которые разрывают β-(1→4)-гликозидные связи в молекуле хитина, или выводится непереваренным.
Почему возникает путаница?
Заблуждение о том, что хитин является компонентом скелета хордовых, может возникать по нескольким причинам:
- Слово «углевод»: Поскольку хитин является полисахаридом (углеводом), а в составе хрящевой ткани позвоночных есть углеводные компоненты (гликозаминогликаны), некоторые люди ошибочно приравнивают их друг к другу. Но хондроитинсульфаты хрящей и хитин экзоскелета — это совершенно разные по химическому строению и функциям вещества.
- Сходство с целлюлозой: Хитин очень близок по строению и биологической роли к целлюлозе. Целлюлоза образует клеточные стенки растений (которые также служат опорой), а хитин выполняет аналогичную функцию у грибов и членистоногих. Однако ни целлюлоза, ни хитин не используются для постройки внутреннего скелета хордовых.
- Наличие хитина у некоторых простейших хордовых: У некоторых примитивных представителей типа (например, у аппендикулярий) есть наружные защитные «домики», содержащие хитиноподобные вещества. Но это не внутренний скелет, а временный наружный секрет, и он не является «главным структурным компонентом» скелета всего типа Хордовые.