Opis, struktura in velikost ciliatov-čevljev

Infuzorija-čevelj je znan že od šolskih poukov biologije. To je ena od vrst ciliarnih enoceličnih organizmov, ki ne spada v kraljestvo živali, rastlin ali gliv, ampak je vključena v vmesno skupino protistov. Bitje živi v sladki vodi, zanimivo ime pa je dobilo zaradi svoje trajne oblike telesa, podobno odtisu podplata čevlja.

Znanstvena klasifikacija

Vrsta ciliatov spada v super kraljestvo evkariontov, to je organizmov z jedrom. Ustrezajo vrsti ciliarja, razredu Oligohymenophorea in rodu Paramecia. Značilnost predstavnikov tega ranga je naklonjenost kislim okoljskim razmeram.

Raziskovalci so nekoč vložili veliko truda v dešifriranje genoma nekaterih vrst, povezanih s paramecijem. Izkazalo se je, da vsebuje 40.000 genov, ki kodirajo beljakovine, medtem ko jih je pri ljudeh le okoli 28.000. Povečanje števila genov je posledica več podvajanj prvotnega genoma. Metoda kodiranja zaporedja aminokislinskih ostankov v ciliatih je edinstvena po prisotnosti enega samega in ne trojnega, kot v univerzalni genetski kodi, kodona, ki dokonča sintezo polipeptidne verige.

splošen opis

Optimalni življenjski prostor za telo je sveža stoječa voda, ki vsebuje razpadajoče organske spojine. Te pogoje izpolnjuje zlasti domači akvarij, v vzorcu muljeve vode, katere pogosto najdemo protozoje.

Infuzorijo je mogoče pregledati le pod mikroskopom, saj njena velikost ne presega 0,1-0,3 mm. Skoraj 7% celice je sestavljeno iz suhe snovi, katere kemično sestavo predstavljajo naslednje komponente:

• beljakovine (58%);
• lipidi (31,4 %);
• pepel (3,6 %).

Telo ciliatnega čevlja je prekrito z gosto plastjo citoplazme, pod zunanjo membrano katere se nahajajo takšni elementi citoskeleta kot alveoli in mikrotubule. Telo je sestavljeno iz naslednjih elementov:

• jedro (makronukleus);
• jedro (mikronukleus);
• vzdolžne in površinske cilije;
• odpiranje ust;
• nastale in nastajajoče prebavne vakuole (fagosomi);
• luknja, skozi katero se izprazni prebavna vakuola (citopig ali prah);
• dve kontraktilni vakuoli.

Vsak organoid ima pomembne funkcije.

Jedro in nukleolus

Ciliat ima dve jedri, od katerih ima vsako svojo strukturo in funkcijo. Majhna ima zaobljeno obliko, vsebuje dedni material. Iz njegovega genoma se sporočilne RNA slabo berejo, zato se dedne informacije ne pretvorijo v beljakovine ali druge funkcionalne produkte in ni izražanja genov. V primeru uničenja nukleola se življenje čevlja nadaljuje, vendar se bo razmnoževal le nespolno, spolni proces bo nemogoč.

Zorenje velikega jedra v obliki fižola vodi do zapletenih preureditev v dednem materialu. Vse mRNA se berejo iz njegovih genov, zato je sinteza beljakovin odvisna od njega. Uniči jedro reproduktivnega procesa, vendar se na koncu makronukleus ponovno obnovi.

Cilije in trihociste

Cilia v majhni celici je od 10 do 15 tisoč. Rastejo iz bazalnih teles, ki tvorijo kompleksen citoskeletni sistem, ki vključuje postkinetodezmalne fibrile in filamente. Na dnu organelov nastanejo parasomske vrečke, ki so posledica invaginacije zunanje membrane.

Med gosto nameščenimi ciliastimi cilijami je še prostora za 5-8 tisoč obrambnih organelov, imenovanih trihociste. So ena od vrst sekretornih veziklov, ki jih ciliati izločijo med eksocitozo. Izgledajo kot telesa s konico, prečno progasta vsakih 7 nm, ki se nahajajo v membranskih vrečkah. Zaščitna funkcija se kaže v takojšnjem podaljšanju in streljanju v primeru nevarnosti. Vendar pa so nekateri predstavniki ciliatov brez takšnih organelov in so hkrati precej sposobni preživeti.

Infuzorija-čevelj se premika s pomočjo cilij. Z valovitimi gibi lebdi s topim koncem naprej. Organele v erekciji prevzamejo neposreden udarec. Vračilo se izvaja v ukrivljenem. Tega procesa ni mogoče imenovati sinhroni, ker tempo nastavi prva cilija v vrsti, vsak naslednji pa ponovi dejanje z rahlim zamikom. To vodi do vrtenja čevlja okoli svoje osi med gibanjem. V sekundi pokrije 2-2,5 mm razdalje.

Z upogibanjem telesa lahko ciliat spremeni smer. V primeru nepričakovanega trka z oviro se bo močno vrnil, saj se bo potencialna razlika v njegovi membrani močno zmanjšala, kalcijevi ioni pa bodo prodrli v notranjost. Nato se bo čevelj nekaj časa premikal naprej in nazaj, med katerim se bo kalcij sprostil iz kletke in kmalu nadaljeval po prvotni poti.

Organi, ki zagotavljajo prehrano

Ustje čevlja izgleda kot vdolbina na telesu, ki prehaja v celično žrelo. Okoli ustne odprtine se nahajajo kompleksne strukture, oblikovane iz cilijev. Ciliat-čevelj se prehranjuje predvsem z algami, bakterijami in drugimi majhnimi enoceličnimi organizmi, ki jih najde po kemikalijah, ki jih sproščajo. Dlakaste strukture okoli ust potiskajo plen v grlo skupaj s tokom vode.

Nadalje hrana vstopi v prebavno vakuolo, ki nastane med fagocitozo, in se pod delovanjem citoplazemskega toka premakne na zadnji konec celice, se vrne na sprednji del in se spet vrne nazaj. Vakuola se zlije z lizosomi, kar spremlja pojav kislega okolja, ki se postopoma premakne v rahlo alkalno.

Fagosom migrira in poveča hitrost absorpcije z ločevanjem majhnih membranskih veziklov. Vse, kar ni prebavljivo, se vrže ven skozi prah, brez razvite citoplazme. Prebavljeni produkti so razpršeni po medceličnem prostoru in se uporabljajo za izvajanje vitalnih funkcij.

Po izpolnitvi svoje funkcije se vakuola zlije z zunanjo membrano in se zruši ter sprosti majhne mehurčke. Nato vstopijo v celično žrelo skozi mikrocevke, ki tvorijo citoskelet, kjer tvorijo nov fagosom.

Zanimivo je, da obilo hrane vpliva na to, kako dolgo živi ciliat-čevelj. Pričakovana življenjska doba je le nekaj dni s prekomerno prehrano in nekaj mesecev (včasih do enega leta) s slabo prehrano.

Kontraktilne vakuole

Kontraktilne vakuole se nahajajo na sprednji in zadnji strani celic. Vsak od njih je sestavljen iz rezervoarja, ki se občasno odpira navzven, in izhodnih radialnih kanalov, obdanih s številnimi tankimi cevkami, ki črpajo tekočino iz citoplazme. Celoten krhki sistem drži citoskelet.

Glavna funkcija teh notranjih organelov je osmoregulacija. Difuzija vodnih molekul v celico vodi do presežka tekočine, ki ga izločajo vakuole. Vodilni kanali črpajo vodo v rezervoar, ki se nato skrči in loči od cevi, tako da vodo iz kletke vrže skozi pore. Dve vakuoli delujeta izmenično, vsaka se skrči za 10-25 sekund, odvisno od temperature okolja. Eno uro kasneje je izpuščeni volumen tekočine enak volumnu same celice.

https: // youtube.com / glej?v = de7b4d8zfgU

Proces vzreje

Infuzorija se razmnožuje nespolno, kar je sestavljeno iz delitve paprike in jo spremljajo zapleteni procesi regeneracije. Ker sta dva pridobljena od enega posameznika, vsak od novih čevljev dobi eno kontraktilno vakuolo, manjkajočega pa so prisiljeni dokončati sami. Samo en ciliat dobi celično usta, drugi pa mora v tem času oblikovati ustno odprtino s potrebnimi strukturami okoli sebe. Bazalna telesa in nove cilije, vsak predstavnik oblikuje neodvisno.

Za ciliate je značilen tudi spolni proces, imenovan konjugacija, ki je sestavljen iz prenosa jeder med celicami partnerjev. Postopek vključuje čevlje, ki nastanejo z delitvijo različnih matičnih celic. Med seboj jih zlepijo ustne votline, zaradi česar nastane citoplazemski most.

V tem času se velika jedra uničijo v vsakem posamezniku, majhna pa se razdelijo, medtem ko se število kromosomov prepolovi. Rezultat so 4 jedra, od katerih so 3 uničena. Ostalo je razdeljeno na dve genetsko enaki jedri, vsak partner pa ima moški in ženski pronukleus. Ženska jedra ostanejo vsaka v svoji celici, moški ciliati pa se izmenjujejo. Med izmenjavo pride do zlitja ženskega in moškega pronukleusa in nastane novo jedro, ki se razdeli na še dva. Postanejo nova velika in majhna jedra.

Študijske možnosti

Zgodbo o ciliatnem čevlju je mogoče slišati tudi v šoli, vendar vsi ne vedo natančno, kako so raziskovalci preučevali drobni organizem. Pravzaprav ga opazovati ni nič težko, poleg tega je velikost desetin milimetra za najpreprostejše precej velika. Vse to pomeni, da se raziskave lahko izvajajo tudi doma, vendar morate za to najprej vzrejati kulturo ciliatov.

Ker so čevlji prisotni v vseh vodnih telesih, se voda vzame iz teh virov. Za čistost poskusa morate vzeti tri steklene posode in v eno vstaviti razpadajoče vejice in liste, v drugo žive rastline, v tretjo pa blato z dna. Vsi materiali se vzamejo iz rezervoarja, od tam se tudi pridobiva tekočina in vlije v kozarce.

Ko je vse pripravljeno, morate natančno preučiti vsebino posode in se prepričati, da očem ni vidnih tujih organizmov, na primer žuželk ali ličink. Če so, jih bo treba ujeti, sicer bodo ciliate pojedli. Pripravljeno habitat postavimo na okno, pokrijemo s steklom in pustimo nekaj dni pri sobni temperaturi. V tem primeru morate zagotoviti, da neposredna sončna svetloba ne pade na posodo.
Po dveh dneh kozarec pretresite in preverite, ali so se tam pojavili organizmi. Lahko so tako čevlji kot druga bitja, vendar je to enostavno preveriti. Iz osvetljene stene posode je treba vzeti kapljico vode bližje površini, na tem mestu se bo koncentrirala večina zanimivih organizmov. Nato je treba kapljico postaviti na steklo in jo gledati skozi mikroskop ali vsaj povečevalno steklo.

Če so hkrati vidna vretenasta telesa, ki se hitro in gladko premikajo in se vrtijo okoli svoje osi, pomeni, da je bilo mogoče čevlje razstaviti. Če je v kapljici košček zelenja ali bakterijski film, se bo okoli hrane takoj nabralo veliko ciliatov.

Ločiti čevlje od drugih živali je enostavno. Običajno se premikajo veliko hitreje kot drugi organizmi in to je treba izkoristiti. Da bi to naredili, se kapljica, v kateri je več vrst bitij, položi na steklo in postavi na dobro osvetljeno mesto. Zraven nalijemo majhno količino sveže vode in z zobotrebcem potegnemo črto od ene tekočine do druge, tako da dobimo tanek vodni most, ki povezuje oba medija. Ciliati bodo hitro premagali razdaljo in se znašli v novi kapljici.

Zgodi se, da v vodi ni mogoče videti ničesar živega, v tem primeru lahko v posodo dodamo nekaj kapljic prekuhanega mleka in počakamo še dva dni. Po tem času lahko znova poskusite preučiti razvite organizme.

Nadalje se bodo čevlji pomnožili, ta proces je mogoče pospešiti z ustvarjanjem ugodnih pogojev zanje. Če želite to narediti, jih postavite v eno od naslednjih okolij:

• na posušeni bananini lupini;
• na listih solate;
• v mleko;
• v seneni infuziji.

Tako razredčene organizme lahko uporabimo za opazovanje v raziskovalne namene ali za praktično uporabo. Ker so ciliati naravne negovalke sladke vode, lahko razkužijo tekočino v akvarijih z ribami in služijo kot hrana za mladiče.

Tako so ciliati copat neverjetni organizmi z edinstvenimi lastnostmi (na primer spolni odnosi brez razmnoževanja), jih je mogoče preučevati tudi doma.