Инфузорий | |
---|---|
Некоторые примеры разнообразия инфузорий. По часовой стрелке от верхнего левого угла: Lacrymaria , Coleps , СТЕНТОР , DILEPTUS , Paramecium | |
Научная классификация | |
Домен: | Эукариоты |
(без рейтинга): | Потогонные |
Клэйд : | ЦАРЬ |
Клэйд : | SAR |
Infrakingdom: | Альвеолаты |
Тип: | Ciliophora Doflein , 1901 исправить. |
Подтипы и классы [1] | |
См. Текст для подклассов. | |
Синонимы | |
|
В инфузориях представляют собой группа простейших , характеризуемого наличие волос , как органеллы , называемых ресничками , которые идентичны по структуре эукариотических жгутиков , но в общем случае короче и присутствуют в значительно большем количестве, с другим волнистым рисунком , чем жгутики. Реснички встречаются у всех членов группы (хотя у своеобразных сукториев они есть только в течение части их жизненного цикла ) и по-разному используются при плавании, ползании, прикреплении, питании и ощущениях.
Инфузории - важная группа простейших , распространенных почти везде, где есть вода - в озерах, прудах, океанах, реках и почвах. Описано около 4500 уникальных свободноживущих видов, а потенциальное количество современных видов оценивается в 27 000–40 000. [2] В это число входят многие эктосимбиотические и эндосимбиотические виды, а также некоторые облигатные и условно-патогенные паразиты . Размеры инфузорий варьируются от 10 мкм у некоторых кольподовых до 4 мм в длину у некоторых гелейид и включают некоторые из наиболее морфологически значимых видов.сложные простейшие. [3] [4]
В большинстве систем таксономии « Ciliophora » причисляется к типу [5] любого из нескольких царств , включая Chromista , [6] Protista [7] или Protozoa . [8] В некоторых старых системах классификации, таких как влиятельные таксономические работы Альфреда Калья , реснитчатые простейшие помещены в класс « Цилиаты » [9] [10] (термин, который также может относиться к роду рыб ). В таксономической схеме, одобренной Международным обществом протистологов, что исключает формальные обозначения ранга, такие как «тип» и «класс», «Ciliophora» - таксон без ранга в пределах альвеол . [11] [12]
Структура клетки [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . Февраль 2021 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) ( |
Ядра [ править ]
В отличие от большинства других эукариот , инфузории имеют два разных типа ядер : крошечное диплоидное микроядро («генеративное ядро», несущее зародышевую линию клетки) и большое полиплоидное макронуклеус («вегетативное ядро», которое заботится о общей клеточной регуляции, выражающей фенотип организма). Последний генерируется из микроядра путем амплификации генома и тяжелого редактирования. Микронуклеус передает свой генетический материал потомству, но не экспрессирует свои гены. Макронуклеус обеспечивает малую ядерную РНК для вегетативного роста.
Деление макронуклеуса происходит путем амитоза , а расщепление хромосом происходит в результате процесса, механизм которого неизвестен. Этот процесс не идеален, и примерно через 200 поколений клетка проявляет признаки старения. Периодически макронуклеары необходимо регенерировать из микроядер. В большинстве случаев это происходит во время конъюгации . Здесь две клетки выстраиваются в линию, микроядра подвергаются мейозу , некоторые из дочерних гаплоидов обмениваются, а затем сливаются, образуя новые микроядра и макронуклеары.
Цитоплазма [ править ]
Пищевые вакуоли образуются в результате фагоцитоза и обычно проходят через клетку определенным путем, поскольку их содержимое переваривается и расщепляется лизосомами, поэтому вещества, содержащиеся в вакуоли, становятся достаточно маленькими, чтобы диффундировать через мембрану пищевой вакуоли в клетку. Все, что остается в пищевой вакуоли к тому времени, когда она достигает цитопрокта ( анальной поры ), выводится путем экзоцитоза . У большинства инфузорий также есть одна или несколько выступающих сократительных вакуолей , которые собирают воду и выводят ее из клетки для поддержания осмотического давления или в некоторой степени для поддержания ионного баланса. У некоторых родов, таких какParamecium , они имеют характерную форму звезды, каждая точка которой представляет собой собирающую трубку.
Специализированные структуры инфузорий [ править ]
Реснички расположены рядами, называемыми кинетами . У некоторых форм есть также поликинетиды тела, например, среди спиротрих, где они обычно образуют щетинки, называемые усиками . Чаще реснички тела расположены в моно- и дикинетидах , которые включают соответственно одну и две кинетосомы (базальные тельца), каждая из которых может поддерживать ресничку. Они расположены в ряды, называемые кинетиями , которые идут от передней части клетки к задней. Тело и оральные кинетиды составляют инфрацилиатуру , организацию, уникальную для инфузорий и важную для их классификации, и включают в себя различные фибриллы и микротрубочки. участвует в координации ресничек.
Инфрацилиатура - один из основных компонентов коры клетки . Другими являются альвеолы , небольшие пузырьки под клеточной мембраной, которые упаковываются напротив нее, образуя пленку, сохраняющую форму клетки, которая варьируется от гибкой и сократительной до жесткой. Также обычно присутствуют многочисленные митохондрии и экструсомы . Наличие альвеол, строение ресничек, форма митоза и различные другие детали указывают на тесную связь между инфузориями, Apicomplexa и динофлагеллятами . Эти внешне непохожие группы составляют альвеолаты .
Кормление [ править ]
Большинство инфузорий являются гетеротрофами , питающимися более мелкими организмами, такими как бактерии и водоросли , и детритом, попадающим в ротовую борозду (рот) модифицированными ротовыми ресничками. Это обычно включает ряд мембран слева от рта и пароральную мембрану справа от него, обе из которых возникают из поликинетид , групп из многих ресничек вместе с ассоциированными структурами. Пища перемещается ресничками через поры рта в пищевод, в результате чего образуются пищевые вакуоли.
Однако методы кормления значительно различаются. Некоторые инфузории лишены рта и питаются путем абсорбции ( осмотрофия ), в то время как другие являются хищниками и питаются другими простейшими и, в частности, другими инфузориями. Некоторые инфузории паразитируют на животных , хотя известно, что только один вид, Balantidium coli , вызывает заболевание у людей. [13]
Размножение и сексуальные явления [ править ]
Воспроизведение [ править ]
Инфузории размножаются бесполым путем , путем разного рода делений . [14] Во время деления микроядро подвергается митозу, а макронуклеус удлиняется и претерпевает амитоз (за исключением инфузорий Karyorelictean , у которых макронуклеусы не делятся). Затем клетка делится на две, и каждая новая клетка получает копию микронуклеуса и макронуклеуса.
Обычно клетка делится поперечно: передняя половина инфузории ( протер ) образует один новый организм, а задняя половина ( опист ) - другой. Однако в некоторых группах инфузорий происходят и другие типы деления. К ним относятся почкование (появление маленького потомства с ресничками или «роевиков» из тела зрелого родителя); стробиляция (множественные деления тела клетки, производящие цепочку новых организмов); и палинтомия (множественные расщепления, обычно внутри кисты ). [15]
Деление может происходить спонтанно, как часть вегетативного клеточного цикла . Альтернативно, это может происходить в результате самооплодотворения ( автогамии ) [16] или может следовать за конъюгацией , половым феноменом, при котором инфузории совместимых типов спаривания обмениваются генетическим материалом. Хотя конъюгацию иногда называют формой воспроизводства, она не связана напрямую с репродуктивными процессами и не приводит напрямую к увеличению числа отдельных инфузорий или их потомства. [17]
Спряжение [ править ]
- Обзор
Конъюгация инфузорий - это сексуальный феномен, который приводит к генетической рекомбинации и ядерной реорганизации внутри клетки. [17] [15] Во время конъюгации две инфузории совместимого типа спаривания образуют мост между своими цитоплазмами . Микроядра подвергаются мейозу , макронуклеусы исчезают, а гаплоидные микроядра обмениваются через мост. У некоторых инфузорий (перитрих, хонотрих и некоторых сукториан ) конъюгированные клетки навсегда сливаются, и один конъюгант поглощается другим. [13] [18]Однако в большинстве групп инфузорий клетки отделяются после конъюгации, и обе образуют новые макронуклеары из своих микроядер. [19] Спряжение и автогамия всегда сопровождаются делением. [15]
У многих инфузорий, таких как Paramecium , партнеры по конъюгации (гамонты) похожи или неотличимы по размеру и форме. Это называется «изогамонтическим» конъюгацией. В некоторых группах партнеры разные по размеру и форме. Это называется «анизогамонтическим» конъюгацией. У сидячих перитрихов , например, один половой партнер (микроконъюгант) маленький и подвижный, а другой (макроконъюгант) большой и сидячий . [17]
- Этапы спряжения
У Paramecium caudatum стадии конъюгации следующие (см. Диаграмму справа):
- Совместимые деформации спаривания встречаются и частично сливаются
- Микроядра подвергаются мейозу, образуя четыре гаплоидных микроядра на клетку.
- Три из этих микроядер распадаются. Четвертый претерпевает митоз.
- Две клетки обмениваются микроядром.
- Затем клетки разделяются.
- Микроядра в каждой клетке сливаются, образуя диплоидное микроядро.
- Митоз возникает трижды, в результате чего возникает восемь микроядер.
- Четыре новых микроядра превращаются в макронуклеусы, а старые макронуклеусы распадаются.
- Двойное деление происходит дважды, давая четыре идентичные дочерние клетки.
Перестройки ДНК (скремблирование генов) [ править ]
Инфузории содержат два типа ядер: соматическое « макронуклеус » и зародышевое « микроядро ». Только ДНК в микроядре передается во время полового размножения (конъюгации). С другой стороны, активно экспрессируется только ДНК в макронуклеусе, что определяет фенотип организма. Макроядерная ДНК получена из микроядерной ДНК путем чрезвычайно обширной перестройки и амплификации ДНК.
Макронуклеус начинается как копия микронуклеуса. Микроядерные хромосомы фрагментируются на множество более мелких частей и усиливаются, чтобы получить множество копий. Получающиеся в результате макроядерные хромосомы часто содержат только один ген . В Tetrahymena микронуклеус имеет 10 хромосом (по пять на гаплоидный геном), а макронуклеус - более 20 000 хромосом. [20]
Кроме того, микроядерные гены прерваны многочисленными «внутренними элиминированными последовательностями» (IES). Во время развития макронуклеуса IES удаляются, а оставшиеся генные сегменты, макронуклеарные предназначенные последовательности (MDS), сращиваются вместе, чтобы получить рабочий ген. Tetrahymena имеет около 6000 IES, и около 15% микроядерной ДНК удаляется во время этого процесса. Этот процесс направляется малыми РНК и метками эпигенетического хроматина . [20]
У инфузорий спиротрихов (таких как Oxytricha ) этот процесс еще более сложен из-за «скремблирования генов»: MDS в микроядре часто имеют порядок и ориентацию, отличные от таковых в макроядерном гене, и поэтому, помимо делеции, инверсия ДНК и транслокации необходимы для «расшифровки». Этим процессом управляют длинные РНК, происходящие из родительского макронуклеуса. Более 95% микроядерной ДНК удаляется во время развития макронуклеаров спираотрихов. [20]
Летопись окаменелостей [ править ]
До недавнего времени самые старые реснитчатые окаменелости были известны тинтиннид от ордовика . В 2007 году Ли и др. опубликовал описание ископаемых инфузорий формации Доушантуо около 580 миллионов лет назад в эдиакарский период . К ним относятся два типа тинтиннидов и возможный предковый сукториан. [21] Около 200 миллионов лет назад в коконе пиявки была обнаружена окаменелость вортичеллы триасового периода . [22]
Классификация [ править ]
Для инфузорий было предложено несколько различных схем классификации. Следующая схема основана на молекулярно- филогенетическом анализе до четырех генов 152 видов, представляющих 110 семейств: [1]
Subphylum Postciliodesmatophora [ править ]
- Класс Heterotrichea (например, Stentor )
- Класс Karyorelictea
Subphylum Intramacronucleata [ править ]
- Класс Armophorea
- Класс Cariacotrichea (только один вид, Cariacothrix caudata )
- Класс Muranotrichea
- Класс Parablepharismea
- Класс Colpodea (например, Colpoda )
- Класс Litostomatea
- Подкласс Haptoria (например, Didinium )
- Подкласс Rhynchostomatia
- Подкласс Trichostomatia (например, Balantidium )
- Класс Nassophorea
- Класс Phyllopharyngea
- Подкласс Chonotrichia
- Подкласс Cyrtophoria
- Подкласс Rhynchodia
- Подкласс Suctoria (например, Podophyra )
- Подкласс Synhymenia
- Класс Oligohymenophorea
- Подкласс Апостоматия
- Подкласс Astomatia
- Подкласс Hymenostomatia (например, Tetrahymena )
- Подкласс Peniculia (например, Paramecium )
- Подкласс Peritrichia (например, Vorticella )
- Подкласс Scuticociliatia
- Класс Plagiopylea
- Класс Prostomatea (например, Coleps )
- Класс Protocruziea
- Класс Spirotrichea
- Подкласс Choreotrichia
- Подкласс Euplotia
- Подкласс Hypotrichia
- Подкласс Licnophoria
- Подкласс Oligotrichia
- Подкласс Phacodiniidea
- Подкласс Protohypotrichia
Другое [ править ]
Некоторые старые классификации включали Opalinidae в инфузории. Фундаментальное различие между multiciliate жгутиковых (например, hemimastigids , Stephanopogon , Multicilia , opalines ) и инфузорий является наличие macronuclei в одиночку инфузорий. [23]
Патогенность [ править ]
Единственный членом ресничных филюма известен, патогенные для человека является балантидии палочки , [24] [25] , которая вызывает болезнь Балантидиаз . Он не патогенен для домашней свиньи. [26]
Ссылки [ править ]
Викискладе есть медиафайлы по теме Ciliophora . |
- ^ а б Гао, Фэн; Уоррен, Алан; Чжан, Цяньцянь; Гонг, июнь; Мяо, Мяо; Солнце, Пинг; Сюй, Дапенг; Хуанг, Цзе; Йи, Чжэньчжэнь (2016-04-29). «Основанная на всех данных эволюционная гипотеза реснитчатых протистов с пересмотренной классификацией типа Ciliophora (Eukaryota, Alveolata)» . Научные отчеты . 6 : 24874. Bibcode : 2016NatSR ... 624874G . DOI : 10.1038 / srep24874 . ISSN 2045-2322 . PMC 4850378 . PMID 27126745 .
- ^ Фойсснер, В .; Хоксворт, Дэвид, ред. (2009). Разнообразие протистов и географическое распространение . Темы биоразнообразия и сохранения. Springer Нидерланды. п. 111. ISBN 9789048128006.
- ^ Нильсен, Торкель Гиссель; Kiørboe, Томас (1994). «Регулирование биомассы и продукции зоопланктона в прибрежных экосистемах умеренного пояса. 2. Инфузории» . Лимнология и океанография . 39 (3): 508–519. Bibcode : 1994LimOc..39..508N . DOI : 10,4319 / lo.1994.39.3.0508 .
- ^ Линн, Денис (2008). Ресничные простейшие 3-е издание . Springer. С. 129 . ISBN 978-1-4020-8238-2.
- ^ «Отчет ITIS» . Интегрированная система таксономической информации . Проверено 11 декабря 2014 .
- ^ Cavalier-Smith, Томас (2018-01-01). «Kingdom Chromista и его восемь типов: новый синтез, подчеркивающий нацеливание на перипластидные белки, эволюцию цитоскелета и перипластид, а также древние расхождения» . Протоплазма . 255 (1): 297–357. DOI : 10.1007 / s00709-017-1147-3 . ISSN 1615-6102 . PMC 5756292 . PMID 28875267 .
- ↑ Yi Z, Song W, Clamp JC, Chen Z, Gao S, Zhang Q (декабрь 2008 г.). «Пересмотр систематических взаимоотношений внутри отряда Euplotida (Protista, Ciliophora) с использованием новых последовательностей гена, кодирующего малую субъединицу рРНК, и тестирование использования комбинированных наборов данных для построения филогении комплекса Diophrys». Мол. Филогенет. Evol . 50 (3): 599–607. DOI : 10.1016 / j.ympev.2008.12.006 . PMID 19121402 .
- ^ Miao M, Song W, Chen Z и др. (2007). «Уникальный эуплотидный инфузорий, Gastrocirrhus (Protozoa, Ciliophora): оценка его филогенетического положения на основании последовательности гена малой субъединицы рРНК». J. Eukaryot. Microbiol . 54 (4): 371–8. DOI : 10.1111 / j.1550-7408.2007.00271.x . PMID 17669163 .
- ↑ Альфред Каль (1930). Urtiere oder Protozoa I: Wimpertiere oder Ciliata - Volume I General Section And Prostomata .
- ^ "Медицинское определение CILIATA" . www.merriam-webster.com . Проверено 22 декабря 2017 .
- ^ Адл, Сина М .; Басс, Дэвид; Lane, Christopher E .; Лукеш, Юлий; Schoch, Conrad L .; Смирнов, Алексей; Агата, Сабина; Берни, Седрик; Браун, Мэтью У .; Бурки, Фабьен; Карденас, Пако (2019). «Поправки к классификации, номенклатуре и разнообразию эукариот» . Журнал эукариотической микробиологии . 66 (1): 4–119. DOI : 10.1111 / jeu.12691 . ISSN 1550-7408 . PMC 6492006 . PMID 30257078 .
- ^ Адл, Сина М .; и другие. (2005). «Новая классификация эукариот более высокого уровня с упором на таксономию простейших» . Журнал эукариотической микробиологии . 52 (5): 399–451. DOI : 10.1111 / j.1550-7408.2005.00053.x . PMID 16248873 .
- ^ a b Линн, Денис (2008). Ресничные простейшие: характеристика, классификация и руководство по литературе (3-е изд.). Springer. С. 58 . ISBN 978-1-4020-8238-2.
1007 / 978-1-4020-8239-9
- ^ Х., Линн, Денис (2008). Ресничные простейшие: характеристика, классификация и руководство по литературе . Нью-Йорк: Спрингер. п. 30. ISBN 9781402082382. OCLC 272311632 .
- ^ a b c Х., Линн, Денис (2008). Ресничные простейшие: характеристика, классификация и руководство по литературе . Нью-Йорк: Спрингер. п. 23. ISBN 9781402082382. OCLC 272311632 .
- ^ Бергер JD (октябрь 1986). «Аутогамия в Paramecium. Приверженность стадии клеточного цикла к мейозу». Exp. Cell Res . 166 (2): 475–85. DOI : 10.1016 / 0014-4827 (86) 90492-1 . PMID 3743667 .
- ^ a b c Райков И.Б. (1972). «Ядерные явления при конъюгации и автогамии у инфузорий» . Исследования в протозоологии . 4 : 149.
- ^ Финли, Гарольд Э. " Конъюгация микростомы Vorticella ". Труды Американского микроскопического общества (1943): 97-121.
- ^ «Введение в реснички» . Проверено 16 января 2009 .
- ^ a b c Мотидзуки, Кадзуфуми (2010). «Перестройки ДНК, управляемые некодирующими РНК в инфузориях» . Междисциплинарные обзоры Wiley: РНК . 1 (3): 376–387. DOI : 10.1002 / wrna.34 . PMC 3746294 . PMID 21956937 .
- ^ Li, C.-W .; и другие. (2007). «Ресничные простейшие из докембрийской формации Доушантуо, Венган, Южный Китай». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 286 (1): 151–156. Bibcode : 2007GSLSP.286..151L . DOI : 10,1144 / SP286.11 .
- ^ Бомфлер, Бенджамин; Керп, Ганс; Тейлор, Томас Н .; Моэструп, Эйвинд; Тейлор, Эдит Л. (18 декабря 2012 г.). «Кокон триасовой пиявки из Антарктиды содержит ископаемое животное-колокольчик» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (51): 20971–20974. Bibcode : 2012PNAS..10920971B . DOI : 10.1073 / pnas.1218879109 . ISSN 1091-6490 . PMC 3529092 . PMID 23213234 .
- Перейти ↑ Cavalier-Smith, T. (2000). Мегаэволюция жгутиков: основа диверсификации эукариот. В: Leadbeater, BSC, Green, JC (ред.). Жгутиковые. Единство, разнообразие и эволюция . Лондон: Тейлор и Фрэнсис, стр. 361-390, стр. 362, [1] .
- ^ «Балантидиаз» . DPDx - Лабораторная идентификация паразитарных заболеваний, вызывающих озабоченность общественного здравоохранения . Центры по контролю и профилактике заболеваний. 2013.
- ↑ Рамачандран, Амбили (23 мая 2003 г.). «Введение» . Паразит: Balantidium coli Болезнь: Балантидиаз . ParaSite . Стэндфордский Университет.
- ^ Шистер, Фредерик Л. и Линн Рамирес-Авила (октябрь 2008 г.). «Современное мировое состояние Balantidium coli » . Обзоры клинической микробиологии . 21 (4): 626–638. DOI : 10.1128 / CMR.00021-08 . PMC 2570149 . PMID 18854484 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Линн, Денис Х. (2008). Ресничные простейшие: характеристика, классификация и руководство по литературе . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 9781402082382. OCLC 272311632 .
- Инфузории: клетки как организмы . Хаусманн, Клаус., Брэдбери, Филлис К. (Phyllis Clarke). Штутгарт: Густав Фишер Верлаг. 1996. ISBN. 978-3437250361. OCLC 34782787 .CS1 maint: другие ( ссылка )
- Иллюстрированный справочник по простейшим: организмы, традиционно называемые простейшими, или недавно обнаруженные группы . Ли, Джон Дж., Лидейл, Гордон Ф., Брэдбери, Филлис К. (Филлис Кларк) (2-е изд.). Лоуренс, Канада, США: Общество протозоологов. 2000. ISBN 9781891276224. OCLC 49191284 .CS1 maint: другие ( ссылка )