PIERWOTNIAKI: CHARAKTERYSTYKA, KLASYFIKACJA, ROZMNAŻANIE, ŻYWIENIE - BIOLOGIA - 2025

W pierwotniaki organizmów jednokomórkowych lub pierwotniaków są eukariontów. Mogą to być heterotrofy lub fakultatywne autotrofy. Większość jest samotna, ale istnieją formy kolonialne, występujące praktycznie w każdym środowisku. Większość z nich żyje na wolności, prawie wszystkie żyją w morzu lub słodkiej wodzie, chociaż istnieje wiele gatunków pasożytniczych innych organizmów, w tym człowieka.

Pierwotniaki to polifiletyczna grupa organizmów, które zgodnie z klasyczną taksonomią znajdowały się w królestwie zwierząt. Nowsza klasyfikacja obejmowała je z innymi organizmami jednokomórkowymi i niektórymi zielonymi algami w królestwie protistów lub protoktystów.

Pierwotniak, Balantidium coli w stanie mokrym. Fotografia: Euthman. Zaczerpnięte i zredagowane z commons.wikimedia.org

Jego pochodzenie jest bardzo stare, istniejące skamieniałości z prekambru. Pierwszym badaczem, który je zaobserwował, był Anton van Leeuwenhoek. W latach 1674-1716 badacz ten opisał wolno żyjące pierwotniaki, a także kilka pasożytniczych gatunków zwierząt. Posunął się nawet do opisania Giardia lamblia pochodzącej z jego własnych odchodów.

Charakterystyka ogólna

Być może jedyną wspólną cechą wspólną członków tej grupy jest poziom organizacji komórkowej, ponieważ we wszystkich innych aspektach są oni bardzo zróżnicowani.

Wśród pierwotniaków są wszystkie znane typy symetrii, od całkowicie asymetrycznej po sferyczną. Jego rozmiar może wahać się od mikrona do kilku milimetrów.

Jego mechanizm ruchu jest również dość zmienny. Mogą brakować ruchliwości i poruszać się zależnie od środowiska lub innych organizmów. Inni mogą poruszać się przez nibynóżki, rzęski lub wici.

Ciało może być wspierane przez egzoszkielet zwany jądrem lub przez wewnętrzny cytoszkielet. Cytoszkielet może składać się z mikrowłókien, mikrotubul lub pęcherzyków.

Trawienie pokarmu u pierwotniaków przebiega wewnątrzkomórkowo, zachodząc wewnątrz wakuoli przewodu pokarmowego. Pokarm dociera do wakuoli poprzez fagocytozę lub endocytozę. Wewnętrzne stężenie wody i jonów odbywa się za pomocą kurczliwej wakuoli.

Najbardziej rozpowszechnioną formą rozmnażania jest rozszczepienie. Ten typ rozmnażania występuje w pewnym momencie cyklu życiowego większości pierwotniaków.

Pochodzenie

Uważa się, że pierwotniaki pochodzą z procesu symbiozy między bakteriami, mitochondriami i plastosem. Prymitywna bakteria z kladu Proteoarchaeota mogła być żywicielem alfaproteobakterii (organizmu podobnego do krzywicy), która dała początek mitochondriom.

Ten związek mógł zostać nawiązany około 1600-1800 milionów lat temu. Lynn Margulis, biolog z Ameryki Północnej, była głównym promotorem tej hipotezy dotyczącej pochodzenia eukariontów w ogóle, a pierwotniaków w szczególności.

Klasyfikacja

Nazwa pierwotniak została nadana przez niemieckiego zoologa Georga Goldfussa w 1818 roku, aby zgrupować to, co uważał za pierwotne zwierzęta. W 1820 r. Zdefiniował pierwotniaki jako klasę w królestwie zwierząt. W tej grupie oprócz infusorii (Ciliophora) znajdowały się jednak niektóre gatunki koralowców, jednokomórkowe glony i meduzy.

W 1845 r. Inny niemiecki zoolog Carl Theodor Ernst von Siebold podniósł pierwotniaki do rangi gromady w królestwie zwierząt. Podzielił je na dwie klasy, Infusoria (Ciliophora) i Rhizopoda.

Później, w 1858 roku, Anglik Richard Owen oddzielił pierwotniaki od zwierząt i roślin, podnosząc je do kategorii królestwa.

Ernst Haeckel włączył pierwotniaki do królestwa protistów, stworzonego przez siebie taksonu dla wszystkich jednokomórkowych i prostych form. Oprócz pierwotniaków w królestwie tym znajdowały się protofity i nietypowe protisty.

Jednak przez długi czas, po tej propozycji, pierwotniaki uważano za gromadę organizmów jednokomórkowych w królestwie zwierząt.

W 1938 roku HF Copeland zaproponował podział istot żywych na cztery królestwa: monera, protista, plantae i animalia. W tej propozycji Copeland usunął bakterie i cyjanobakterie z protisty i włączył je do nowego królestwa monera. Później RH Whittaker oddzielił grzyby od protoctista i włączył je do królestwa grzybów.

-Tradycyjna klasyfikacja protistów

Klasyfikacja klasyczna uważa pierwotniaki za pojedynczy typ w obrębie zwierząt. Ten rodzaj z kolei dzieli się na cztery klasy oparte zasadniczo na sposobie lokomocji:

Rhizopoda lub Sarcodina

Jego mechanizm przemieszczania się odbywa się poprzez emisję nibynóżek. Pseudopodia to tymczasowe wypustki cytoplazmy i błony komórkowej jako wyrostki. Wśród jej przedstawicieli były radiolaria, otwornice, heliozoa, ameby i inne.

Ciliophora lub Ciliata

Poruszają się przez rzęski, krótkie i bardzo liczne włókna otaczające organizm organizmu. Wśród orzęsków są między innymi peritriquia i spirotriquios.

Mastigophora lub Flagellata

Przechodzą przez jeden lub więcej wiciowców. Wici są dłuższymi nitkami niż rzęski i zwykle występują w niewielkich ilościach. Wśród przedstawicieli tej grupy znajdują się Dinoflagellates, Choanoflagellates i Opaline.

Sporozoa

Nie mają struktur do poruszania się. Są pasożytami, które wykazują fazę sporulacji. Wśród nich były tradycyjnie zlokalizowane mikrosporydia, obecnie uważane za grzyby (grzyby), myksosporydia (obecnie wśród zwierząt), haplosporydia (obecnie wśród cercozoa) oraz apikompleksy.

-Obecny ranking

Thomas Cavalier-Smith i jego współpracownicy w 1981 roku podnieśli pierwotniaki do rangi królestwa. Ze swojej strony Ruggiero i współpracownicy w 2015 roku przyjęli tę propozycję i podzielili królestwo pierwotniaków na osiem typów:

Euglenozoa

Wydobyto jednokomórkowe wiciowce. Większość wolnego życia obejmuje również ważne gatunki pasożytnicze, z których niektóre infekują ludzi. Dzieli się na dwie grupy: Euglenidae i chinetoplastids.

Amoebozoa

Gatunki ameboidalne, które często mają pseudonogi podobne do wilczych łąk i cylindryczne grzbiety mitochondrialne. Większość gatunków jest jednokomórkowa, chociaż obejmują one również kilka gatunków pleśni, które mają makroskopowy i wielokomórkowy etap życia. Na tym etapie dodawane są pojedyncze komórki ameboidalne w celu wytworzenia zarodników.

Metamonade

Wykopane wiciowce pozbawione mitochondriów. Skład grupy jest nadal przedmiotem dyskusji, ale są to: riposty, dyplomacja, parabasalid i oksymoron. Wszystkie gatunki są beztlenowe, występujące głównie jako symbionty zwierzęce.

Choanozoa (

Jest to klad eukariotycznych opisthtoconów, który obejmuje choanoflagellates i zwierzęta (wykluczone przez Cavalier-Smith).

Loukozoa

Wykopaliska eukariontów. Obejmuje Anaeromonadea i Jakobea. Tożsamość taksonomiczna grupy nie jest jeszcze jasna.

Percolozoa

Jest to grupa bezbarwnych, niefotosyntetyzujących, wykopanych eukariontów, do których należą gatunki, które mogą przechodzić między stadiami ameboidów, wiciowców i cyst.

Microsporidia

Mikrosporydia to grupa jednokomórkowych pasożytów przetrwalnikujących. Mikrosporydia są ograniczone do żywicieli zwierzęcych. Większość infekuje owady, ale są one również odpowiedzialne za powszechne choroby skorupiaków i ryb. Niektóre gatunki mogą wpływać na ludzi.

Sulcozoa

Jest to grupa parafiletyczna zaproponowana przez Cavaliera-Smitha jako modyfikacja grupy Apusozoa. Organizmy z tej grupy charakteryzują się obecnością osłonki pod grzbietową powierzchnią komórki z brzuszną bruzdą, a najczęściej także wici.

Krytyka tego porządku

To królestwo jest uważane za parafiletyczne, z którego, jak się uważa, wyewoluowali członkowie królestw grzybów, zwierząt i chromistów. Wyklucza kilka grup organizmów tradycyjnie występujących wśród pierwotniaków, w tym orzęski, bruzdnicowate, otwornice i apikompleksy. Grupy te zostały sklasyfikowane jako królestwo Chromistów.

Reprodukcja

Formy rozmnażania się pierwotniaków są dość zróżnicowane. Większość rozmnaża się bezpłciowo. Niektóre gatunki dzielą się tylko bezpłciowo, inne mogą również rozmnażać się płciowo.

-Rozmnażanie bezpłciowe

Istnieją różne mechanizmy rozmnażania bezpłciowego:

Binarne rozczepienie

Znany również jako bipartition, jest to forma rozmnażania bezpłciowego. Polega na duplikacji DNA, po której następuje podział cytoplazmy. W wyniku tego procesu powstają dwie podobne komórki potomne.

Pączkowanie

Jest to rodzaj asymetrycznej reprodukcji mitozy. W tym przypadku najpierw tworzy się wybrzuszenie (pączek) w pewnej części błony komórkowej.

Jądro komórki progenitorowej dzieli się i jedno z powstałych jąder przechodzi do żółtka. Następnie żółtko oddziela się od komórki progenitorowej, tworząc dużą i mniejszą komórkę.

Schizogonia

W tym przypadku komórka macierzysta rośnie i rozwija torebkę przed podziałem. Następnie przechodzi przez proces kolejnych podwójnych podziałów, zanim różne powstałe komórki rozproszą się.

-Rozmnażanie płciowe

Nie jest powszechny wśród pierwotniaków. Nie prowadzi bezpośrednio do powstawania nowych jednostek. Zwykle występuje w wyniku połączenia podobnych haploidów.

Ta fuzja tworzy diploidalną zygotę. Ta zygota następnie przechodzi podział mejotyczny, aby odzyskać status haploidalny i produkuje cztery nowe organizmy haploidalne.

Odżywianie

Pierwotniaki mogą być heterotrofami lub fakultatywnymi autotrofami. Formy heterotroficzne mogą być saprozoiczne lub holozoiczne. Gatunki saprozoiczne pozyskują substancje organiczne na różne sposoby. Mogą wykorzystywać dyfuzję, aktywny transport lub pinocytozę.

Pinocytoza to rodzaj endocytozy rozpuszczalnych cząsteczek, polegający na pobieraniu materiału z przestrzeni pozakomórkowej poprzez wpuszczenie błony cytoplazmatycznej.

Gatunki holozoiczne połykają zdobycz lub pokarm przez fagocytozę. Fagocytoza polega na obejmowaniu cząstek pokarmu lub ofiary i zamykaniu ich w stosunkowo dużych pęcherzykach.

Odżywianie pierwotniaków. Pinocytoza. Zdjęcie: Jacek FH (pochodzące z Mariana Ruiz Villarreal). Zaczerpnięte i zredagowane z commons.wikimedia.org

Pokarm trawiony przez pierwotniaki kierowany jest do wakuoli przewodu pokarmowego. Wakuola przewodu pokarmowego może pochodzić z dowolnej części komórki lub być związana z cytostomem, w zależności od gatunku.

Lizosom jest połączony z tą wakuolą, uwalniając do pęcherzyka jej enzymy hydrolityczne i kwasy lizosomalne. W miarę zakwaszania wakuoli błona wakuolowa rozwija mikrokosmki, które przemieszczają się do wakuoli.

Następnie błona wakuolarna tworzy małe pęcherzyki, które wypełniają się produktem trawienia i są zrzucane do cytoplazmy.

Produkty trawienia są transportowane przez dyfuzję do cytoplazmy. Produkty te można stosować bezpośrednio lub przechowywać w postaci lipidów lub glikogenu. Z kolei niestrawione szczątki są uwalniane na drodze egzocytozy.

Niektóre gatunki mogą być symbiontami innych organizmów, na przykład niektóre oksamadyny, które są komensalami lub mutalisci, które zamieszkują przewód pokarmowy owadów. Inne gatunki mogą być pasożytami wywołującymi choroby u zwierząt i ludzi.

Choroby, które mogą powodować

Mikrosporydioza

Spowodowane przez Microsporidia. Jest to oportunistyczna infekcja jelitowa, która powoduje biegunkę i osłabienie u osób z osłabionym układem odpornościowym.

Pierwotne pełzakowe zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych

Spowodowane przez amebę Naegleria fowleri. Jest to rzadka i wysoce śmiertelna choroba, która atakuje centralny układ nerwowy. W ciągu 3-7 dni po zarażeniu zaczyna się zniekształcenie węchu.

Zdolność do wąchania i smakowania jedzenia jest szybko tracona z powodu śmierci komórek nerwowych węchu. Po tych objawach pojawiają się bóle głowy, nudności, sztywność mięśni karku i wymioty. Później pojawiają się urojenia, drgawki, śpiączka, a później śmierć.

Amebiaza lub amebiaza

Jest to choroba wywoływana przez ameby Entamoeba histolytica, Entamoeba dispar i Entamoeba moshkovskii. To trzecia przyczyna zgonów wśród chorób pasożytniczych. Jedynie malaria i schistosomatoza przewyższają liczbę spowodowanych zgonów.

Na ogół pasożyt nabywa się w postaci cysty poprzez spożycie skażonej żywności lub płynów. Może zaatakować błonę śluzową jelit, powodując czerwonkę, a także owrzodzenia i rozprzestrzenić się na inne narządy.

Uważa się, że od 10 do 20% światowej populacji ma tę infekcję. 10% zarażonych osób ma tę chorobę. Jego śmiertelność wynosi od 0,1 do 0,25%. Wcześniejsze

choroba Chagasa

Jest to choroba wywoływana przez pierwotniaka wiciowca Trypanosoma cruzi i przenoszona przez owady triatominowe (wióry). Choroba przebiega w trzech fazach: ostra, nieokreślona i przewlekła.

W fazie przewlekłej wpływa na układ nerwowy, układ pokarmowy i serce. Może wystąpić demencja, kardiomiopatia, rozszerzenie przewodu pokarmowego, utrata masy ciała i ostatecznie mogą zakończyć się śmiercią.

Pierwotniak wywołujący chorobę Chagasa Trypanosoma cruzi w sercu małpy. Histopatologia. Zdjęcie: Dr. LL Moore, Jr. Zrobione i zredagowane z https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trypanosoma_cruzi_heart.jpg.

Leiszmanioza

Zespół chorób wywoływanych przez mastigofory z rodzaju Leishmania. Wpływa na zwierzęta i ludzi. Przenoszona jest na ludzi przez ukąszenia zarażonych samic owadów.

Leiszmanioza może być skórna lub trzewna. W postaci skórnej pasożyt atakuje skórę, powodując wrzody. W postaci trzewnej wpływa na wątrobę i śledzionę.

Bibliografia

1. R. Brusca, GJ Brusca (2003). Bezkręgowce. Wydanie 2. Sinauer Associates.
2. T. Cavalier-Smith (1993). Pierwotniaki królewskie i ich 18 typów. Microbiol Rev.
3. T. Cavalier-Smith (1995). Filogeneza i klasyfikacja Zooflagellate. Tsitologiya.
4. Pierwotniaki. Na Wikipedii. Odzyskany z en.wikipedia.org
5. MA Ruggiero, DP Gordon, TM Orrell, N. Bailly, T. Bourgoin, RC Brusca, T. Cavalier-Smith, MD Guiry, PM Kirk (2015). Wyższa klasyfikacja wszystkich organizmów żywych. PLoS ONE.
6. RG Yaeger (1996). Rozdział 77. Pierwotniaki: struktura, klasyfikacja, wzrost i rozwój. W S. Baron. Mikrobiologia medyczna. Wydanie 4. University of Texas Medical Branch at Galveston.