к списку статей
Подцарство Простейшие
На этой странице вы узнаете
- Что общего у колонии простейших и студенческого общежития?
- Почему привередливый плазмодий не хочет жить в теле человека с серповидно-клеточной анемией?
- Как организм, не имеющий органов слуха, зрения и осязания, понимает, в какую сторону ему нужно двигаться?
- Какую пользу болезнетворные протисты приносят экосистеме?
Часто, когда мы ленимся, мы говорим, что наше тело “будто амёба”. Откроем тайну: амёба вовсе не ленится, она активный охотник! Просто тело амёбы состоит всего из одной клеточки. Но представьте себе, как трудно управлять организмом, если он такой маленький! А как с этим справляются амёбы и другие простейшие животные, можно узнать в этой статье.
Общая характеристика простейших животных
В настоящее время известно более 70 тыс. видов простейших. К подцарству относят одноклеточные организмы. В школьной программе простейшие считаются животными, но на самом деле они являются представителями даже не разных царств, а разных супергрупп!
Подцарство Простейшие состоит из трёх типов:
- Саркомастигофоры, или Саркожгутиковые;
- Апикомплексы, или Споровики: кокцидия, малярийный плазмодий, токсоплазма;
- Инфузории, или Ресничные:инфузория-туфелька, сувойка, балантидий.
В свою очередь тип Саркомастигофоры образован двумя классами:
- Жгутиконосцы: лямблия, эвглена зелёная, трипаносома, трихомонада, лейшмания;
- Саркодовые: (амёба обыкновенная, амёба дизентерийная.
Большая семья, но у всех простейших есть общие признаки. Давайте разберемся, что их объединяет.
Особенности обитания
Простейшие обитают в водной, почвенной и организменной средах, то есть во всех возможных, за исключением воздушной. На воздухе они не любят жить потому, что важнейшим условием жизни протистов является наличие влаги, при нехватке которой они переходят в цисту.
Циста – форма, переживающая неблагоприятные условия.
Циста имеет плотную оболочку, а все метаболические реакции в ней заторможены.
Оболочка цисты ー своеобразный скафандр, в котором клетка, как космонавт в открытом космосе, полностью защищена от воздействия внешних факторов. В скафандре космонавт может дышать, разговаривать, но расходовать ресурсы он должен очень экономно, иначе они закончатся! Поэтому в цисте все обменные процессы протекают замедленно, причем происходят только самые важные реакции, чтобы обеспечивать жизнь клетки.
Существуют простейшие, которые могут образовывать колонии. По мнению многих учёных, такие колониальные организмы дали начало многоклеточным животным.
| Что общего у колонии простейших и студенческого общежития? Колония ー специфическая форма совместного проживания одноклеточных организмов. Клетки в колонии независимы друг от друга и могут существовать отдельно. Чтобы запомнить этот термин, будем ассоциировать его с общежитием. Колония состоит из множества особей, как и общежитие состоит из множества людей, взаимодействующих друг с другом. Однако каждая клетка колонии, как и каждый человек, может существовать и отдельно от этого сообщества. |
Экологическое значение
В цепях питания простейшие могут выполнять роль продуцентов или консументов.
Продуценты – организмы, синтезирующие органические вещества из простых неорганических соединений с помощью хемо- и фотосинтеза.
“Продуценты” и “продукты” – однокоренные слова, и они взаимосвязаны. Так и запомним: продуценты делают первичные “продукты питания” для других компонентов экосистемы.
Консументы – организмы, потребляющие органические вещества, созданные продуцентами.
То есть, они не могут сами приготовить себе обед, а вместо этого пользуются веществами, которые произвели продуценты. Здесь можно вспомнить, что в английском языке есть глагол “to consume” ー потреблять. Консументы как раз являются такими потребителями веществ от продуцентов.
Простейшие составляют часть зоопланктона и являются важной пищей для животных, живущих в водоёмах.
Но также простейшие могут и вредить. Некоторые одноклеточные животные паразитируют на других организмах (амёба дизентерийная, малярийный плазмодий). Они вызывают заболевания животных и растений.
| Какую пользу болезнетворные протисты приносят экосистеме? Паразиты являются возбудителями заболеваний, которые при отсутствии лечения могут привести к летальному исходу особи. Например, малярийный плазмодий вызывает малярию, трипаносома – трипаносомоз, или сонную болезнь, кокцидия – кокцидиоз. Чаще всего эти болезни оказываются смертельными именно для организмов со слабым иммунитетом, плохо приспособленным к жизни. Поэтому можно сказать, что паразиты “вычищают” популяцию от наименее приспособленных животных или растений и повышают её устойчивость к факторам среды. Кроме того, паразитические инфекции способствуют уменьшению численности популяции, то есть предотвращают перенаселение территории определенным видом. |
Строение клетки
У простейших одна клетка выполняет все функции целого организма. Ей приходится нелегко: в одиночку нужно и питаться, и размножаться, и выделять продукты обмена. Поэтому клетки протистов имеют сложное строение. Давайте рассмотрим их основные структуры.
- Сократительная вакуоль
Пресноводные протисты имеют специальные структуры, отвечающие за осморегуляцию, – сократительные вакуоли. Они удаляют излишки воды из клетки.
Найти сократительную вакуоль на изображении клетки инфузории очень легко: она будет напоминать солнышко. Органоид состоит из центральной полости, – своеобразного накопительного резервуара, – и лучистых канальцев, которые похожи на лучики солнца.
Однако, лучистые канальцы можно заметить на изображении не у всех простейших. Например, у амёбы сократительная вакуоль выглядит как небольшой пузырёк и внешне похожа на ядро. В таком случае органоид можно “узнать” по более округлой, чем у ядра, форме.
Как работает сократительная вакуоль?
Сначала лучистые канальцы, расположенные вокруг вакуоли, накапливают воду и изливают ее в центральную полость. Вакуоль сокращается и избыток воды удаляется из клетки во внешнюю среду, таким образом, разрыв клетки предотвращается.
- Пищеварительная вакуоль
Для простейших характерно наличие пищеварительных вакуолей, в которых происходит расщепление питательных веществ, поглощенных клеткой. В этих вакуолях, как и в наших органах пищеварения, содержатся ферменты – реактивы, разлагающие пищу до простых органических соединений.
- Ядро
Представители типа Инфузории имеют 2 ядра. Одно из них (большое, макронуклеус) осуществляет контроль над процессами жизнедеятельности в клетке, а другое (малое, микронуклеус) необходимо для полового процесса.
Как запомнить, какое ядро инфузории за что отвечает?
Распределение обязанностей у ядер инфузории похоже на ответственность генерального директора и, например, финансового директора. Большое ядро, как гендиректор, будет руководить большим количеством процессов: это и питание, и транспорт веществ, и обменные процессы. У него много работы, поэтому ему нужно быть крупным, иначе не справится с обязанностями. Малое ядро, как финдиректор, занят одним делом: ему доверен только один процесс – размножение.
- Органоиды движения
Некоторые одноклеточные животные, например, амёба обыкновенная, передвигаются с помощью псевдоподий. Другие простейшие (эвглена зелёная, лямблия) имеют жгутики, с помощью которых перемещаются в пространстве.
Псевдоподии (ложноножки) – выросты, образуемые цитоскелетом и используемые для передвижения клетки.
Что такое «цитоскелет», Вы сможете узнать в статье «Строение клетки».
Питание
Для простейших характерен гетеротрофный тип питания, однако некоторые из них миксотрофы (например, эвглена зелёная). Сейчас разберемся в их различиях.
Гетеротрофы в ходе питания поглощают органику, созданную другими организмами.
Миксотрофы – организмы, которые могут питаться автотрофно, то есть фотосинтезировать, а при недостаточном освещении переходить к поглощению уже готовой органики из среды.
Таким образом, их питание – “микс” из гетеротрофного и автотрофного типов. Это очень удобный механизм выживания, как у ноутбука: если нет зарядки от розетки, он переходит на энергию батареи.
У миксотрофов есть особый светочувствительный органоид – стигма, или глазок, благодаря которому эвглены могут перемещаться в более освещенное место. Это явление называется положительный фототаксис.
| Как организм, не имеющий органов слуха, зрения и осязания, понимает, в какую сторону ему нужно двигаться? Помимо фототаксиса простейшие могут ориентироваться с помощью хемотаксиса. Хеморецепторы на поверхности клетки улавливают изменение pH среды, увеличение или уменьшение концентрации химических веществ. Эти рецепторы – глаза, уши и нос простейшего, именно они получают информацию о том, где “хорошо”, а где “плохо”. И тогда клетка движется в направлении от агрессивных веществ или к питательному субстрату. |
Пиноцитоз и фагоцитоз
Простейшие-гетеротрофы могут поглощать жидкие компоненты среды (белки, липиды, растворенные углеводы) в виде капель. Такой способ питания называется пиноцитоз.
Также одноклеточные животные могут поглощать твердые частицы (бактерии, кусочки детрита) с помощью фагоцитоза. При таком питании мембрана клетки животного впячивается внутрь и образует фагоцитозный пузырёк, который впоследствии становится пищеварительной вакуолью.
Размножение и половой процесс
Для простейших характерно бесполое размножение, которое может осуществляться с помощью митоза или шизогонии. Половое размножение свойственно представителям типа Апикомплексы, о которых мы говорили в начале статьи.
Шизогония – множественные деления без разрыва цитоплазматической мембраны.
При шизогонии клетка сначала становится многоядерной, а затем распадается на множество дочерних клеток соответственно количеству ядер.
Бесполое размножение трипаносомы: 1-3 – бинарное деление, 4-6 – шизогония
Половой процесс простейших
| Как размножаются простейшие? Половой процесс нужен не для увеличения числа животных, а в первую очередь для повышения генетического разнообразия. Поэтому половой процесс многих простейших (например, конъюгация инфузории) не может считаться размножением. |
Копуляция – слияние клеток и их генетического аппарата. При копуляции из 2 исходных клеток образуется одна.
Конъюгация – соединение двух особей с последующим обменом частями ядерного аппарата, полученными путем мейоза. При конъюгации 2 исходных клеток образуются 2.
| Почему половой процесс наступает при неблагоприятных условиях? В трудной жизненной ситуации мы всегда начинаем менять стратегию поведения, понимая, что наши прошлые привычки уже не работают. Точно так же ведёт себя и любое одноклеточное животное: если условия стали неблагоприятными, значит, нужно попробовать приспособиться к ним. Механизмами, которые приводят к появлению новых признаков, являются мейоз и слияние клеток, поэтому половой процесс происходит обычно при изменении условий среды. Но почему бы не использовать такую стратегию всегда, даже при неменяющихся условиях? Дело в том, что вновь приобретенные признаки могут оказаться и вредными… Не стоит рисковать и перетруждаться, если ты и так очень хорошо приспособлен! |
Важнейшие представители подцарства
Амёба
Амёба обыкновенная ー свободноживущее простейшее, представитель типа Саркомастигофоры, класса Саркодовые.
Особенность животного в том, что оно перемещается в пространстве с помощью псевдоподий (ложноножек).
Как работают ложноножки?
Помните цикл фильмов о трансформерах? Эти существа могли сначала быть машинами, А потом собираться в большого робота, который передвигался уже совсем по-другому. По такому же принципу происходит движение амёбы. При необходимости передвижения актиновые филаменты цитоскелета разбираются на мономеры и с током цитоплазмы движутся в нужном направлении, образуя своеобразное выпячивание клетки. Затем мономеры актина снова собираются в цитоскелет, который поддерживает форму клетки.
Инфузория
Инфузории ー тип простейших животных, представители которого имеют следующие отличительные признаки:
- наличие в клетке двух ядер (макро- и микронуклеусов),
- многочисленные реснички на поверхности клетки,
- половой процесс ー конъюгация.
Питание
Все инфузории являются хищниками. Движением ресничек они провоцируют ток воды с более мелкими живыми организмами: бактериями, другими простейшими животными, одноклеточными водорослями. При попадании пищи в глотку образуется пищеварительная вакуоль, где расщепляются питательные вещества. Непереваренные остатки пищи выводятся через порошицу.
Конъюгация
При конъюгации 2 инфузории сближаются, между ними образуются цитоплазматические мостики. Далее они обмениваются частями малого ядра и расходятся.
Эвглена зеленая
Эвглена зеленая ー свободноживущее простейшее, представитель типа Саркомастигофоры, класса Жгутиковые.
По типу питания эвглена является миксотрофом. Она может питаться автотрофно благодаря наличию в клетке хлоропластов. Имеет жгутик для перемещения в пространстве, светочувствительный органоид ー стигму.
Малярийный плазмодий
Малярийный плазмодий ー представитель типа Апикомплексы, вызывающий малярию. Это заболевание человека, при котором происходит разрушение эритроцитов.
Малярия сопровождается лихорадочными приступами, анемией, слабостью и может привести к летальному исходу.
Основным хозяином малярийного плазмодия является комар рода Anopheles, проживающий в тропиках. В пищеварительной системе комара происходит половое размножение паразита.
Промежуточный хозяин простейшего ー человек, в эритроцитах которого плазмодий размножается бесполым путем, шизогонией. В момент выхода шизонтов из клеток крови у человека сильно повышается температура, наблюдается лихорадочный приступ.
Зачем плазмодию второй хозяин?
Для апикомплексов характерны сложные жизненные циклы со сменой хозяев. Это позволяет паразитам избегать внутривидовой конкуренции: стадии питаются разной пищей и живут в разных организмах. Такая особенность позволяет паразитам быть практически неуловимыми! Если один из хозяев сможет противостоять заболеванию либо сменит условия обитания, это не помешает паразиту сбежать от него и житьи размножаться в другом хозяине.
Главное ー быстро поменять хозяина
| Почему привередливый плазмодий не хочет жить в человеке с серповидно-клеточной анемией? Малярийный плазмодий не атакует людей, страдающих серповидно-клеточной анемией. При такой патологии эритроциты человека имеют форму серпа, которая, по мнению учёных, препятствует бесполому размножению паразита. |
Главной мерой борьбы с малярией является осушение стоячих водоемов, так как личинки основного хозяина плазмодия ー комара ー живут в воде.
Термины
- Осморегуляция – совокупность физиологических процессов, направленных на поддержание постоянного осмотического давления. Подробнее об осмосе можно прочитать в статье «Строение клетки Ч1».
- Зоопланктон – мелкие водные животные.
- Серповидно-клеточная анемия – заболевание, при котором эритроциты имеют форму серпа.
Фактчек
- Простейшие ー одноклеточные животные. Из-за того, что одна клетка выполняет все функции целого организма, они имеют сложное строение и высокоспециализированные органоиды.
- Протисты обитают в водной, почвенной и организменной средах, то есть во всех возможных, за исключением воздушной.
- В цепях питания миксотрофы-простейшие могут выполнять роль продуцентов, гетеротрофы – консументов.
- Для простейших характерен гетеротрофный тип питания, однако некоторые из них миксотрофы (эвглена зелёная).
- Размножаются в основном бесполым путём, половой процесс у инфузорий не считается размножением и происходит при наступлении неблагоприятных условий.
Проверь себя
Задание №1.
У какого протиста есть способность к фототаксису?
- амёба дизентерийная
- амёба обыкновенная
- лямблия
- эвглена зеленая
Задание №2.
При серповидно-клеточной анемии человек устойчив к заражению
- вирусными заболеваниями
- бактериальной инфекцией
- лямблиозом
- малярией
- дизентерией
Задание №3.
Как называется половой процесс, характерный для представителей типа Инфузории?
- конъюгация
- шизогония
- митотическое деление
- гаметогамия
Задание №4.
Сократительная вакуоль отвечает за
- переваривание питательных веществ
- осморегуляцию
- размножение
- хранение питательных веществ
Задание 5.
Из перечисленных ниже животных выберите представителя типа Апикомплексы.
- амёба кишечная
- трихомонада
- балантидий
- токсоплазма
Ответы: 1 – 4; 2 – 4; 3 – 1; 4 – 2; 5 – 4.
