Простейшие солнечники, относящиеся к группе одноклеточных организмов, не обладают традиционной раковиной, как это характерно для моллюсков или других многоклеточных. Вместо этого их клетки окружены микроскопической оболочкой, состоящей из органических веществ, которая выполняет защитную функцию и обеспечивает стабильность структуры клетки.
В некоторых случаях у солнечников может наблюдаться образование тектиновой стенки, состоящей из кремнезема или других минеральных веществ, что придаёт им определённые характеристики, схожие с раковиной. Однако, основное отличие заключается в том, что этот внешний защитный элемент не является жесткой структурой и не сравним по своему назначению с настоящими раковинами многоклеточных организмов.
Какой раковиной обладают простейшие солнечник
Саркодовые
Саркодовые – большая группа простейших (тысячи видов), объединяющая одноклеточных гетеротрофных протистов, у которых отсутствуют жгутики. Все саркодовые – достаточно примитивные организмы со слабой дифференциацией цитоплазмы и наружной мембраны.
Классификация саркодовых, как и всех остальных протистов, недостаточно ясна. Основные группы саркодовых (иногда выделяемые в типы): корненожки, актиноподы, фораминиферы, радиолярии, солнечники.
Корненожки (Rhyzopoda) отличаются наличием ложноножек – выростов цитоплазмы, образующихся в разных частях клетки, благодаря которым они движутся и захватывают пищу. Типичным представителем корненожек является амёба-протей .
Амёба – это всеядное животное диаметром до 0,1 мм, обитающее в мелких прудах и проточных ручьях. Её пищу составляют микроскопические водоросли, инфузории, жгутиконосцы.
Цитоплазма отделена от внешней среды тончайшей мембраной и дифференцирована на два слоя: прозрачный наружный ( эктоплазма или плазмагель ) и зернистый внутренний ( эндоплазма или плазмазоль ). В эндоплазме помимо ядра и органоидов имеются капельки жира, обеспечивающие плавучесть. Частица пищи обхватывается ложноножками и обволакивается цитоплазмой; вокруг неё образуется пузырёк пищеварительной вакуоли с ферментами. Питательные вещества всасываются внутрь цитоплазмы, остальное выбрасывается прочь. Время от времени в амёбе появляются сократительные вакуоли, в которых накапливается просачивающаяся снаружи вода.
Внутреннее строение амёбы
У амёбы нет специализированных чувствительных структур, однако она реагирует на пищу, избегает яркого света и механических раздражителей, а также некоторых химических веществ. Чтобы переместиться вперёд, амёба вытягивает в нужном направлении ложноножку, а затем «перетекает» в неё. Скорость её движения – 10–15 мм в час. Размножение амёбы происходит путём деления надвое; процесс деления занимает не более получаса.
Некоторые виды амёб (например, дизентерийная амёба) размножаются также путём образования цист. Внутри цисты происходят митотические деления, после чего из неё появляются 4, 8 или больше молодых амёб. В некоторых тропических странах дизернтерийной амёбой заражено более половины всего населения.
Амёбы. Слева направо: амёба-протей, дизентерийная амёба, эвглифа, арцелла, панцирная амёба диффлюгия
Цитоплазма фораминифер заключена в известковую (с вкраплениями песка и других частиц), однокамерную или многокамерную, иногда ветвящуюся раковину. Это морские, как правило, донные организмы. Среди фораминифер чаще всего попадаются экземпляры размерами от 0,1 мм до 1 мм, хотя встречаются и настоящие гиганты – до 20 см. Внутренняя полость раковины сообщается с окружающей средой через многочисленные поры, а также через отверстие в раковине – устье.
У фораминифер наблюдается последовательная смена полового и бесполого поколений. При этом на разных этапах жизненного цикла ядро дважды многократно делится. Образовавшиеся в результате клетки в дальнейшем сливаются, давая начало организмам нового поколения. Однако, в отличие от большинства других животных, подвижные мелкие двужгутиковые гаметы образуются у фораминифер в результате простого митотического деления. Мейоз наблюдается при образовании крупных, лишённых жгутиков агамет.
Первые фораминиферы появились ещё в докембрии; в карбоне они достигли расцвета. Раковины фораминифер образовали значительные массы известняка; в каждом кубическом сантиметре породы их до 20 000.
Раковины фораминифер
Раковины глобигерин – источник голубого ила
Другая группа саркодовых – радиолярии , или лучевики (Radiolaria). Это морские (преимущественно тепловодные) планктонные животные размеров от 40 мкм до 1 мм. У радиолярий есть подобие внутреннего скелета, который образован плотным слоем цитоплазмы и пронизан многочисленными порами.
Находящаяся снаружи от скелета эктоплазма богата жировыми капельками, что помогает лучевику парить в воде. Нитевидные ложноножки служат дополнительным приспособлением для парения и помогают захватывать пищу.
Минеральный скелет, состоящий из кремнезёма или сульфата стронция (у акантарий), принимает форму правильных геометрических фигур (шаров, многогранников, колец), состоящих из отдельных игл. Лёгкие и прочные, они несут защитную функцию, а также значительно увеличивают площадь поверхности, что также является приспособлением к планктонному образу жизни. Размножаются радиолярии делением; лишь у некоторых видов наблюдается половой процесс (копуляция двужгутиковых гамет). Скелеты радиолярий образуют ил, переходящий со временем в осадочную породу – радиолярит.
Наружные скелеты радиолярий Lithoptera muelleri, Spongosphaera streptacantha
Актиносфериум – один из представителей группы актинопод
Эти радиолярии симбиотируют с фотосинтезирующими водорослями, придающими этим саркодовым характерную окраску
Кремнезёмный наружный скелет имеют и большинство представителей другой, большей частью пресноводной, группы саркодовых – солнечников (Heliozoa). У всех солнечников из шаровидного тела подобна лучам солнца расходятся плотные прямые нитевидные ложноножки; в цитоплазме расположено одно или несколько ядер (до 500). В эндоплазме часто симбиотируют водоросли.
Солнечники питаются водорослями и простейшими; чтобы захватить более крупную добычу (коловраток, ресничных червей), несколько солнечников объединяются вместе. Добычу, скорее всего, убивают ядом. Эти простейшие также размножаются в результате полового деления или простым путём.
Соловкова Д.А
Около 39 тыс. видов. Большинство простейших обитает в пресных и морских водоемах; некоторые живут в почве; Встречается значительное число паразитов. Простейшие были открыты Антони ван Левенгуком в XVII в.
Строение простейших
Простейшие состоят из одной клетки и являются самостоятельными организмами. Большинство характеризуется мелкими размерами — несколько десятков микрометров (некоторые ископаемые формы имели размер 5—6 см).
Форма тела непостоянная (амеба), более или менее постоянная (жгутиковые, инфузории). Симметрия — двусторонняя (жгутиковые) и радиальная (солнечники, радиолярии).
Клетка простейших характеризуется всеми признаками, присущими клеткам эукариот. Она состоит из мембраны, цитоплазмы с органоидами и ядра. В клетке может быть одно или несколько ядер. Например, у инфузорий различают 2 типа ядер: вегетативные и генеративные. Это явление называют ядерным дуализмом.
Вегетативные ядра контролируют преимущественно синтез белков в клетке; генеративные — участвуют в половом процессе.
У многих простейших в мембране появляются специальные структуры, которые увеличивают ее прочность. К таким структурам относится пелликула (образуется за счет уплотнения периферического слоя эктоплазмы и наличия в нем опорных фибрилл) и скелет: наружный (раковина, выделяемая эктоплазмой клеток) или внутренний (скелетные капсулы или иглы, образующиеся в эндоплазме клетки). Скелет состоит из органических и неорганических веществ (карбонат кальция или оксид кремния).
Цитоплазма разделена на эктоплазму (расположена ближе к наружной мембране) и эндоплазму. В эндоплазме содержатся органоиды, типичные для животных клеток. Наряду с ними встречаются специальные органоиды: сократительные и пищеварительные вакуоли, трихоцисты, светочувствительный глазок.
Жизнедеятельность простейших
Питание. Большинство простейших — гетеротрофы, но некоторые имеют смешанный (миксотрофный) способ питания. Захват и заглатывание пищи происходит через любой участок мембраны или через специализированный участок — клеточный рот или клеточную глотку. Простейшие поглощают твердые комочки пищи (фагоцитоз) или растворенные органические вещества (пиноцитоз).
Процесс переваривания пищи происходит в пищеварительных вакуолях. Удаление непереваренных остатков осуществляется через любой участок мембраны или через специализированный — порошицу.
Выделение. Происходит с помощью сократительных вакуолей, которые в простейшем варианте представляют собой пузырек в цитоплазме, периодически наполняющийся жидкостью, которая затем удаляется из клетки. В более сложном варианте сократительная вакуоль состоит из центрального резервуара и приводящих каналов. Их функции — удаление лишней воды, что позволяет регулировать осмотическое давление в цитоплазме, а также удаление продуктов распада. У морских форм и паразитов сократительные вакуоли отсутствуют.
Газообмен. Происходит через всю поверхность тела.
Раздражимость. Проявляется в виде направленных движений. Раздражения из внешней среды воспринимаются с помощью специальных белков.
Размножение. Характерно бесполое и половое размножение. Для многих паразитов в жизненном цикле характерно чередование полового и бесполого поколений.
Движение. Происходит с помощью ложноножек, жгутиков (вращательное движение) и ресничек (гребное движение).
Образование цист. Циста — это стадия жизненного цикла некоторых простейших, предназначенная для пережидания неблагоприятных условий. У паразитов стадия цисты служит для перехода через внешнюю среду от одного хозяина к другому. В обоих случаях циста покрыта плотной оболочкой, которая защищает ее от внешнего воздействия.
Систематика простейших
Согласно современным взглядам, в этом подцарстве выделяют 7 типов, из которых рассматривается только три: Саркожгутиконосцы, Апикомплекса и Инфузории. В основу деления простейших на типы положены строение их ядерного аппарата и органоидов движения, типы размножения и особенности жизненных циклов.
Тип Саркожгутиконосцы
В этот тип включены две группы животных — саркодовые и жгутиковые, органоидами движения которых являются ложноножки и жгутики соответственно. У некоторых видов одновременно встречаются оба типа органоидов.
Подтип Саркодовые
Амеба протей (от греч. «изменчивая»). Это довольно крупное простейшее (размер до 0,5 мм), с непостоянной формой тела, обитающее в пресных водоемах. Характерно наличие непостоянных выростов цитоплазмы — ложноножек (псевдоподий), которые принимают участие в движении и захвате частиц пищи. Цитоплазма разделена на экто- и эндоплазму.
В эндоплазме амебы присутствует одно шаровидное ядро, пищеварительные и сократительные вакуоли (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Строение амебы
Питание: при движении амеба с помощью ложноножек захватывает пищевые частицы (бактерии, водоросли), выделяет пищеварительный сок и образует пищеварительную вакуоль. После переваривания непереваренные остатки удаляются через мембрану. Сократительная вакуоль обычно одна.
При неблагоприятных условиях амеба образует цисту: она выделяет довольно прочную оболочку и превращается в покоящуюся фазу. Цисты выдерживают высыхание, действие низких и высоких температур, обеспечивают перенесение неблагоприятных условий и распространение вида (они легко переносятся ветром). Размножение происходит делением на две особи.
Дизентерийная амеба паразитирует в кишечнике человека. Вне организма человека этот вид обычно существует в виде покоящейся стадии — цист. Попав в организм, оболочка цисты разрушается, из нее выходит малая вегетативная форма амебы, которая питается содержимым кишечника, не нанося вреда человеку.
При снижении иммунитета или нарушении кишечной микрофлоры эта форма может превращаться в крупную вегетативную форму, которая внедряется в стенку толстого кишечника, вызывая амебную дизентерию. Заражение происходит при употреблении сырой воды из грязных источников, в том числе при купании, и несоблюдении личной гигиены («болезнь грязных рук»). Мерами профилактики амебной дизентерии являются кипячение воды, соблюдение личной гигиены и гигиены питания.
Раковинные амебы — свободноживущие пресноводные формы. Имеют раковину из органических веществ. Типичными представителями являются арцелла и диффлюгия.
Фораминиферы — это морские раковинные саркодовые, большинство из которых ведет придонный образ жизни. Характерна раковина из известняка (внешний скелет) или органических веществ. Раковины достигают длины 5—6 см.
Радиолярии — морские простейшие с радиальной симметрией. Обладают внутренним скелетом из сульфата стронция или оксида кремния. В цитоплазме выделяют внутрикапсулярную, в которой содержится 1—2 ядра, и внекапсулярную части.
Солнечники обитают в пресной и соленой воде. Их многочисленные псевдоподии имеют игольчатую форму, напоминающую солнечные лучи.
Некоторые простейшие из подтипа Саркодовые изображены на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Представители Саркодовых
Подтип Жгутиковые
Эвглена зеленая — это свободноживущее жгутиковое, обитающее в пресной воде. Форма тела вытянутая, задний конец — заостренный, передний — несколько затупленный (рис. 2.4). Есть один жгутик, с помощью которого эвглена двигается. Жгутик состоит из наружной части и базального тельца (кинетосомы), которое находится в эктоплазме. Снаружи клетка покрыта прочной пелликулой.
В клетке содержится одно ядро шаровидной формы, расположенное ближе к противоположному от жгутика концу клетки. В клетке также есть светочувствительный глазок (стигма) красного цвета, расположенный около кинетосомы — он отвечает за восприятие уровня освещенности.
Благодаря глазку эвглена способна к положительному фототаксису, т. е. движению к более освещенному участку водоема. В цитоплазме содержится много хроматофоров, содержащих хлорофилл, т. е. эвглена способна к фотосинтезу. Есть сократительная вакуоль, отвечающая за выделение. У основания жгутика есть глотка. Цитоплазма состоит из более плотной эктоплазмы и эндоплазмы.
Рис. 2.4. Строение эвглены
Для эвглены характерен миксотрофный способ питания, когда на свету в ней с помощью фотосинтеза образуются и запасаются органические вещества (в основном накапливается парамил — это углевод, по структуре близкий к крахмалу). При нехватке освещения эвглена теряет хроматофоры и переходит к гетеротрофному питанию, поглощая органические вещества из окружающей среды.
Размножение у эвглены происходит путем продольного деления, которое начинается с заостренного конца. В результате образуются две дочерние клетки. При этом жгутик переходит к одной из дочерних клеток, у другой он возникает заново. При неблагоприятных условиях эвглена способна образовывать цисты.
К жгутиковым относятся паразитические формы, вызывающие заболевания чело-века:
- трипаносома(вызывает сонную болезнь) паразитирует в крови и спинномозговой жидкости. Трипаносома имеет двух хозяев: человека и муху цеце, с помощью которой она переносится от человека к человеку, т. е. сонная болезнь — трансмиссивное заболевание. Существует природный резервуар трипаносом — антилопы и некоторые другие животные, которые почти не страдают от этого паразита, но являются их носителями;
- лямблия(вызывает лямблиоз) паразитирует в кишечнике. Тело грушевидное, 2 ядра, 4 пары жгутиков, есть присоска для прикрепления к стенке кишечника. Заражение происходит при проглатывании цист вместе с водой или пищей;
- трихомонадапаразитирует в мочеполовых путях человека, вызывая воспалительные процессы.
Тип Апикомплекса
Подтип Споровики
Все споровики — паразиты. В их клетках отсутствуют органоиды движения (имеются только на стадии гамет), пищеварительные и сократительные вакуоли. Процессы питания и выделения у споровиков происходят осмотически.
Жизненный цикл споровиков (рис. 2.5) рассматривается на примере малярийного плазмодия, вызывающего малярию. Заражение происходит при укусе комара, в слюне которого есть спорозоиты (это половое поколение), которые внедряются в клетки печени человека.
В них происходит шизогония — множественное деление, при котором образуются мерозоиты (это бесполое поколение), поражающие эритроциты. В эритроцитах также происходит шизогония, они погибают, новые мерозоиты выходят в плазму крови и снова поражают эритроциты. При гибели эритроцитов в кровь попадают продукты обмена веществ паразита, вызывающие интоксикацию, которая сопровождается повышением температуры и лихорадкой. После нескольких циклов шизогонии паразиты превращаются в покоящуюся стадию — гамонтов, и человек становится носителем малярийного паразита. Комар, укусивший такого человека, получает клетки паразита, которые превращаются в мужские
Рис. 2.5. Цикл малярийного плазмодия
и женские гаметы в его кишечнике. Затем происходит слияние гамет, возникает зигота (оокинета), внедряющаяся в стенку кишки. После этого она делится мейозом и превращается в ооцисту, в которой происходит митоз и образуются спорозоиты. Затем стенка цисты разрывается, и по гемолимфе спорозоиты попадают в слюнные железы комара.
Бесполое размножение происходит в организме человека, поэтому человек — промежуточный хозяин этого паразита. Половое размножение плазмодия осуществляется в теле малярийного комара, поэтому комар — окончательный хозяин. Поскольку перенос паразита происходит с помощью комара из рода Анофелес, то малярия является трансмиссивным заболеванием.
Меры профилактики малярии:
- обследование населения на зараженность плазмодием и лечение;
- борьба с малярийными комарами и ликвидация очагов их размножения;
- профилактические прививки.
К опасным паразитам также относится токсоплазма, для которой человек является промежуточным хозяином (окончательный хозяин — кошки). Заражение человека происходит при попадании внутрь вместе с пищей или водой цист паразита. Из них в кишечнике выходят спорозоиты, которые проникают в кровь и разносятся по всему телу, оседая в мышцах, печени и т. д.
Тип Инфузории
Тип Инфузории получил свое название от лат. infusum — настойка, т. к. множество этих простейших были впервые найдены в травяных настоях.
Инфузория туфелька обитает в пресных водоемах. Размеры 0,1—0,3 мм, форма тела постоянная, обтекаемая и несколько напоминает туфельку (рис. 2.6). Клетка
Рис. 2.6. Строение инфузории
покрыта пелликулой, состоящей из мембраны и уплотненного периферического слоя цитоплазмы. Под пелликулой расположена эктоплазма; пелликула и эктоплазма со всеми структурами образуют кортекс — это опорный комплекс клетки.
Внутри клетки находятся 2 ядра — макро- и микронуклеус. Макронуклеус имеет бобовидную форму и отвечает за метаболизм клетки, микронуклеус — за половой процесс.
Органоидами движения являются многочисленные реснички, которые по строению сходны со жгутиками. Некоторые инфузории не способны к передвижению и ведут прикрепленный образ жизни (например, сувойка). У туфельки реснички распределены равномерно. В эктоплазме расположены защитные образования (трихоцисты), которые при раздражении выстреливают и превращаются в упругую нить.
У инфузории имеется сложная система органоидов пищеварения: предротовое отверстие, клеточный рот, клеточная глотка, пищеварительные вакуоли, порошица. Клеточный рот расположен во впадине тела, окруженной длинными ресничками, и ведет в клеточную глотку. Пища (в основном бактерии) попадает в пищеварительные вакуоли, в которых она переваривается. Непереваренные остатки выбрасываются через порошицу. Среди инфузорий встречаются настоящие хищники — дидидиум, бурсария, гусек, которые питаются другими простейшими.
У туфельки есть две сократительные вакуоли. К каждой вакуоли подходит 5—8 канальцев, обеспечивающих удаление из клетки воды и жидких продуктов жизнедеятельности. Избыток жидкости собирается в канальцы, из них — в центральный резервуар и затем выводится наружу. Обычно сократительные вакуоли работают по очереди, сокращаясь каждые 20—25 с.
Для инфузорий характерно бесполое и половое размножение. Бесполое размножение проходит обычно 1 раз в сутки путем деления клетки надвое в поперечном направлении; ядро делится митозом. Половой процесс инфузорий называется конъюгацией. При этом инфузории соединяются попарно и обмениваются генетической информацией.
Перед конъюгацией макронуклеус распадается, а микронуклеус делится мейозом на 4 гаплоидных ядра, из которых три распадаются, а оставшееся делится митозом на два. Одно из этих ядер остается в клетке, а второе мигрирует в другую инфузорию. После обмена ядра сливаются, образуя диплоидный синкарион, и особи расходятся. Из синкариона в каждой особи возникает микро- и макронуклеус.
Существуют паразитические инфузории. Так, у человека в толстой кишке паразитирует инфузория балантидий. Она разрушает слизистую оболочку кишечника, вызывая заболевание балантидиоз. Попав в организм человека, эта инфузория ведет себя двояко. В первом случае она питается пищевыми частицами, содержащимися в кишечнике, и не наносит никакого вреда (т. е. является комменсалом).
В другом случае она внедряется в стенки кишечника и начинает питаться эритроцитами; при этом стенки кишечника разрушаются. Заражение происходит путем попадания в организм цист инфузории, которые могут проникнуть внутрь при несоблюдении правил гигиены: употребление некипяченой воды или немытых овощей и фруктов, грязные руки. Соответственно, профилактическими мерами являются следующие: кипячение воды, соблюдение личной гигиены, мытье овощей и фруктов.
Значение простейших
- В природе:
- образование осадочных горных пород — мел, известняк (фораминиферы);
- основа планктона, т. е. пищевых цепочек в водной среде;
- почвообразование;
- биологическая очистка воды;
- симбионты многих животных: у термитов, жвачных копытных в пищеварительной системе обитают инфузории, участвующие в пищеварении.
- Для человека:
- вызывают болезни (протозойные заболевания);
- используются как корм для мальков;
- используются для очистки сточных вод;
- являются биоиндикаторами загрязненности водоемов.