Spôsoby rozmnožovania prvokov

S prítomnosťou kombinácie 2 rôznych úrovní organizácie: zygotické, gametické jadrové cykly - existuje široká škála metód reprodukcie : asexuálne : monotómia(mitóza - pozdĺžne priečne delenie); polytómia(veľa buniek) - schizogónia (bez štádia rastu) od 8. bunky. vznikajú veľmi malé dcérske bunky; polytómia – rast predchádza deleniu. Získame veľa presne rovnakých buniek. ako originál); pučanie (pozorované u polynukleárnych prvokov, cytoplazma sa oddeľuje okolo jednotlivých jadier a púčikov od matky. Sexuálne: (gametogónia - tvorba gamét) - izogamia(veľkosťou a funkciou sa vytvárajú presne identické gaméty); anizogamia(tvorba nerovnakých gamét); konjugácia (sexuálny proces bez rozmnožovania - infusória).

Vlastnosti štruktúry a reprodukcie koloniálnych prvokov

Medzi bičíkovcami je pozorovaná koloniálna forma, kolónia môže pozostávať z niekoľkých tisíc buniek. koloniálne organizmy sa líšia od mnohobunkových v tom, že každá bunka v kolónii môže vykonávať všetky funkcie vlastné samostatnému organizmu. Cl. nemôže existovať oddelene od kolónie. Kolónia Pandorin – súčasť triedy. Nájsť. vnútri kolónie a stratiť bičíky; Endorínová kolónia má dutinu; Volvox- prítomnosť veľmi veľkého počtu buniek. v kolónii. Podľa charakteru vývoja sa rozlišujú monotomické a palintomické kolónie. Monotómia nazývame tento spôsob nepohlavného rozmnožovania, pri ktorom po akte oddelenia dcérske jedince rastú a obnovujú všetky organely charakteristické pre materskú bunku. Samostatná kl. kolónie sa periodicky delia, čím sa zvyšuje počet jedincov, ktorí tvoria kolóniu. Z času na čas sa aj samotná kolónia, ktorá dosiahla limitnú hodnotu pre tento druh, zošnuruje na polovicu. Týmto spôsobom sa uskutočňuje zvýšenie počtu kolónií. V polyntomických kolóniách, do ktorých napr. Rastlinné bičíkovce patria do rodiny Volvox. Reprodukcia je iná. Všetky kl. kolónie, alebo len niektoré z nich, prechádzajú postupnými polytomickými deleniami, vďaka čomu sa získa niekoľko mladých kolónií naraz. Celá rodičovská kolónia sa rozpadne na dcérske kolónie, ktorých počet sa rovná počtu buniek v starej kolónii. Volvox má len niekoľko článkov. materské kolónie podliehajú palintomickému deleniu. Výsledné dcérske bunky. najprv umiestnené vo vnútri matky. Po určitom čase sa stará kolónia zrúti a tí, ktorí sa v nej nachádzajú, sa uvoľnia. V takej komplexnej kolónii, akou je Volvox, väčšina bunky. nedáva vznik ďalšej generácii, ale periodicky zomiera. Rovnako ako somatické (telesné) bunky. mnohobunkový organizmus. U koloniálnych druhov sa pozoruje postupný prechod na anizogamiu. Ku kopulácii dochádza v kolónii medzi m.(mikrogaméty) a w. (makrogaméty) pohlavné bunky.Prevažná väčšina buniek. zostáva asexuálny. V kolónii dáva gaméty iba 25-30 samičích buniek. a 5-10 samcov.Medzi volvoxami sú druhy dvojdomé, u ktorých sa na jednej kolónii vyvíjajú iba samčie alebo samičie gaméty, a hermafroditické. V ktorých kolónia dáva vznik obom kategóriám gamét. Každá z buniek palentómiou vznikajú mikrogaméty, vzniká 256 najmenších biflagelovaných buniek .. Cl. Žena orientácie sa nerozdeľujú, ale rastú a menia sa na makrogamétu, ktorú možno nazvať vajcovou triedou. Je nehybná. M. gaméty hľadajú dobre. a splynúť s nimi. Oplodnená makrogaméta (zygota) je obklopená hustou membránou. Postupným polytomickým delením vzniká kolónia; stará kolónia sa rozpadá a somatické bunky. umierajú. U všetkých bičíkovcov dochádza k prvým 2 deleniam zygoty meiózou, t.j. diploidné majú len zygotu a všetky ostatné štádiá životného cyklu sú haploidné. Existuje zygotická redukcia.

O asexuálna reprodukcia bunkové delenie prebieha o mitóza. Hlavné formy nepohlavného rozmnožovania u prvokov sú nasledovné:

Delenie buniek na dve časti približne rovnaké časti sú typické pre améby, mnohé bičíkovce (rozdelené pozdĺž) a nálevníky (rozdelené naprieč).

pučanie- veľký materský jedinec pučí menšiemu dcérskemu jedincovi. Takto sa rozmnožujú niektoré nálevníky.

schizogónia- viacnásobná reprodukcia. Bunkové jadro sa mitózou niekoľkokrát rozdelí, potom sa okolo každého jadra oddelí cytoplazma a celá materská bunka sa rozpadne na dcérske bunky. Tento proces je charakteristický pre foraminifera a niektoré sporozoany.

O sexuálnej reprodukcie haploidné gaméty sú produkované meióza. V budúcnosti sa gaméty zlúčia a vytvoria už diploidný organizmus. Hlavné typy sexuálnej reprodukcie prvokov sú nasledovné:

izogamia- gaméty majú rovnaký vzhľad a vlastnosti. Tento proces je typický pre foraminifera.

Anizogamia- jedna z kopulujúcich gamét je väčšia a často slabo pohyblivá (samica alebo makrogaméta) a druhá je malá a pohyblivá (samec alebo mikrogaméta). Anizogamia je charakteristická pre sporozoany a niektoré bičíkovce.

Konjugácia- sexuálny proces, pri ktorom dochádza k výmene dedičných informácií medzi dvoma partnermi, nedochádza však k nárastu počtu jedincov. Tento proces je typický pre nálevníky. Počas konjugácie sa makronukleá stretnutých riasiniek rozpúšťajú a mikrojadrá sa delia niekoľkokrát (jedno redukčné delenie - meióza). V dôsledku toho sa u každého jedinca vytvoria dve haploidné jadrá. Jeden z nich je stacionárny, druhý je mobilný. Medzi partnermi dochádza k výmene mobilných jadier. Ďalej sa spája stacionárne jadro a mobilné jadro partnera. Tým sa obnoví diploidia. Partneri rozptyľujú a ďalej obnovujú makrojadrá.

V mnohých druhoch, striedanie(prísne alebo neprísne) pohlavné a nepohlavné rozmnožovanie.

Striktné striedanie pozorované napríklad pri foraminiferách, v ktorých po každej nepohlavnej (schizogónii) dochádza k sexuálnej (izogamii).

Neprísne striedanie možno uvažovať na príklade autotrofného Volvoxu. V lete, pri dostatku svetla, sa Volvox rozmnožuje nepohlavne, na jeseň pri silnom znížení denného svetla dochádza k anizogamnej pohlavnej reprodukcii, v dôsledku čoho vzniká zimujúca cysta. V laboratórnych podmienkach je možné udržiavať kultúru Volvox ľubovoľne dlho a bez sexuálneho cyklu.

Niektoré prvoky majú schopnosť regenerácia. Napríklad nálevník - stentor sa regeneruje z piatej časti tela. Ostatné nálevníky sú schopné zotaviť sa z 1/60 tela. Pre začiatok regenerácie je potrebné mať jadro (alebo časť jadrového aparátu) vo vnútri fragmentu prvoka.

encystovanie- tvorba cýst. Proces encystácie je fenoménom prispôsobovania sa nepriaznivým životným podmienkam (nedostatok potravy, vysychanie, mrazenie) a slúži ako mocný nástroj pre tých najjednoduchších v boji o existenciu.

Protozoa odhodí bičíky a riasinky, stiahne pseudopódia, nadobudne viac-menej zaoblený tvar a vylúči jednu alebo dve schránky na povrch tela. Cysty sú niekedy veľmi perzistentné. Takže napríklad cysta dyzentérickej améby vo vode zostáva životaschopná až 210 dní. Nezabíja cysty a chlórovanie vody. Po vysušení však po niekoľkých minútach odumiera. Cysty iných prvokov sú odolné voči vysychaniu. Sú prenášané vetrom na veľké vzdialenosti. Vzduch napríklad obsahuje v priemere 2,5 cýst na 1 m3. Pokojové štádiá prvokov sú tiež prenášané prúdmi, to znamená, že hrajú cysty presídľovacia úloha.

U niektorých jednobunkových organizmov môže dôjsť k rozmnožovaniu aj v cyste (niektoré améby, bičíkovce). Pri vystavení priaznivým podmienkam, excystácia , teda výstup z cysty a obnovenie stratených organel.

Niektoré prvoky nie sú schopné tvoriť cysty.

koloniality. Kolonialita sa nachádza medzi rôznymi skupinami prvokov.

Keď sa materská bunka delí, dcérske bunky sa úplne neoddelia; zostávajú medzi nimi cytoplazmatické mostíky (plazmodesmata). V dôsledku niekoľkých takýchto delení vzniká kolónia, ktorej všetky bunky sú prepojené, čo im umožňuje spolupracovať.

U niektorých druhov dochádza v kolónii k diferenciácii buniek, to znamená, že bunky rôznej štruktúry vykonávajú rôzne funkcie.

Napríklad vo Volvoxe niektoré bunky zabezpečujú pohyb kolónie, iné zase rozmnožovanie.

Tvar kolónií je plochý, guľovitý, stromovitý atď.

Kolónie môžu byť mobilné alebo nepohyblivé.

Vzhľad koloniality u prvokov považujú vedci za prvý krok k mnohobunkovosti .

Distribúcia a ekológia. Vďaka svojej malej veľkosti a schopnosti rýchlej reprodukcie sú prvoky v prírode široko rozšírené.

Najjednoduchšie obývajú prevažne vodné plochy a žijú vo vodnom stĺpci, na dne, na povrchu vodných rastlín, v povrchovej vrstve bahna. V povrchovej vrstve piesku v plytkých vodách sa tvorí zvláštna fauna.

Sladkovodné útvary rovnakého hydrologického typu v rôznych častiach sveta obsahujú približne rovnakú faunu prvokov. Výnimkou je jazero Bajkal, ktorého fauna obsahuje endemický druhov, teda žijúcich len na danom mieste. Väčšina prvokov je však kozmopolitov, teda rozšírené.

Fauna morských prvokov závisí od teplotného režimu a slanosti vody.

Protozoá sú schopné žiť a rozmnožovať sa ako vo vode s teplotou blízkou nule, tak aj v horúcich prameňoch pri +51°C.

Na súši sa vyskytuje množstvo druhov: v pôde, v machu, na kôre stromov. Pre existenciu prvokov v takýchto podmienkach je potrebné minimálne množstvo kvapkajúcej tekutej vlhkosti.

Protozoá sa nachádzajú počnúc najvyššími horami a končiac maximálnymi hĺbkami oceánov.

Pôvod prvoky a čas objavenia sa tejto skupiny neboli definitívne stanovené. Je to spôsobené tým, že jednobunkové organizmy sa v geologických vrstvách prakticky nezachovávajú. Výnimkou sú prvoky s minerálnou kostrou. V raných kambrických ložiskách starých asi 600 miliónov rokov boli nájdené pozostatky foraminiferálnych a rádiolariánskych schránok. Niet však pochýb o tom, že prvoky sa ako skupina objavili oveľa skôr.

Systematika prvokov. Protozoa zahŕňa asi 60 tisíc druhov, ktoré boli predtým spojené do jedného typu prvokov s triedami sarkódy, bičíkovce, nálevníky, sporozoány a cnidosporídie. Zavedením metód elektrónovej mikroskopie, molekulárnej genetiky a iných do biológie prešla systematika tejto skupiny výraznými zmenami a vo vedeckom svete nepanuje v tejto otázke konsenzus. Podľa niektorých výskumníkov stačí povýšiť vyššie uvedené triedy na úroveň typov. Podľa iných len skupinu bičíkovcov treba rozdeliť na 9 druhov.

Význam prvoky sú obrovské.

Voľne žijúce druhy prvokov slúžia ako potrava pre mnohé drobné bezstavovce a zaujímajú jedno z popredných miest v potravinových reťazcoch biocenóz.

Niektoré nálevníky, ktoré sa živia baktériami, majú výrazný vplyv na počet mikróbov vo vode, čím čistia vodné útvary.

Skvelé a geochemická úloha prvoky. Jednobunkové, ktoré majú vápenatú kostru, tvoria počas stoviek miliónov rokov silné sedimenty, ktoré sa nakoniec premenia na skaly. Príkladom takejto horniny je vápenec a krieda pozostávajúca z lastúr dierkavcov a niektorých ďalších prvokov.

V posledných desaťročiach nadobudli osobitný význam fosílne foraminifery. Štúdium druhového zloženia týchto prvokov v hornine počas geologického prieskumu môže naznačovať prítomnosť ropných vrstiev.

Existuje skupina tzv podmienečne patogénne prvoky, ktoré žijú vo vnútri alebo mimo tela svojho hostiteľa a zvyčajne žiadne nevyvíjajú škodlivý vplyv. Keď je však imunita hostiteľa oslabená, tieto isté druhy môžu spôsobiť ťažké ochorenie. Príkladom je toxoplazma.

V niektorých prípadoch sú prvoky pre svojich majiteľov jednoducho nevyhnutné. Takéto prvoky sa nazývajú mutualisti alebo symbionti. Napríklad v črevách termitov a švábov, ktoré sa živia drevom, je veľa bičíkovcov, ktoré trávia rastlinnú vlákninu, ktorú požiera hmyz. Termity zbavené takýchto prvokov rýchlo zomierajú od hladu. Podobný význam majú nálevníky, ktoré obývajú bachor prežúvavcov a hrubé črevo koní.

Protozoa sa rozmnožujú rôznymi spôsobmi, ale všetky sa rozmnožujú delením buniek, ktoré tvoria ich telo. Takže napríklad ciliáty, ktoré dosiahli hranicu rastu, sú rozdelené na dve časti. Reprodukcia začína štiepením jadra, potom sa rozdelí protoplazma. U iných prvokov prebieha delenie inak. Najprv sa len jadro niekoľkokrát rozdelí a vznikne niekoľko jadier a potom sa rozdelí protoplazma podľa počtu jadier.

Protozoa sa množia veľmi rýchlo. Takže napríklad brvitá topánka pri + 20 ° sa za deň stane celkom dospelou a rozdelí sa. Nie je ťažké vypočítať, že pri takom tempe reprodukcie dá jeden nálevník za 10 dní 1024 potomkov.

Vedci si dlho mysleli, že nálevníky (ako sa im hovorilo pred všetkými najjednoduchšími) vznikajú spontánnym generovaním, no v 19. storočí. veľký francúzsky mikrobiológ Louis Pasteur dokázal, že spontánna generácia nemôže existovať. Ako sa však prvoky objavia v náleve pripravenom zo suchého sena vloženého do čistej vody?

Ukazuje sa, že mnohé z najjednoduchších nepriaznivé podmienky Napríklad, keď rezervoár vyschne alebo zamrzne, nadobudnú guľovitý tvar, stratia riasinky alebo bičíky a vylúčia na povrchu tvrdú škrupinu – premenia sa na nehybnú cystu. Cysty prvokov prežívajú vysychanie aj náhle zmeny teploty. Môžu sa šíriť vetrom vzduchom a skončiť na tráve, sene atď. Vďaka schopnosti vytvárať cysty sú prvoky prispôsobené na prežitie v nepriaznivých podmienkach pre svoj život.

Tým sa zabezpečuje aj ich presídlenie.

Cysty sa dostávajú do nálevu so senom s vodou alebo aj zo vzduchu. Keď sú v priaznivých podmienkach, prasknú a prvoky prechádzajú do aktívnej existencie.

Krátke oboznámenie sa so životom najjednoduchších živočíchov nám ukazuje, že telo jednobunkových organizmov je živý organizmus – samostatne sa pohybuje, dýcha, prijíma potravu, reaguje na vonkajšie podnety a množí sa.

Bunka najjednoduchšieho živočícha sa výrazne líši od buniek mnohobunkových živočíchov. Rôzne bunky mnohobunkových živočíchov sú prispôsobené na určitý typ aktivity v tele a nemôžu existovať nezávisle mimo tohto organizmu (pozri čl. ""). U najjednoduchších živočíchov nie sú na rôzne druhy činnosti prispôsobené rôzne bunky, ale rôzne časti jednej bunky (cilia, bičíky, tráviace a kontraktilné vakuoly atď.). Tieto časti bunky najjednoduchších sa na rozdiel od orgánov mnohobunkových živočíchov nazývajú organely (zdrobnenina slova „orgán“).

Kmeň Protozoa zahŕňa približne 25 000 druhov jednobunkových živočíchov žijúcich vo vode, pôde alebo organizmoch iných živočíchov a ľudí. Protozoá, ktoré majú morfologickú podobnosť v štruktúre buniek s mnohobunkovými organizmami, sa od nich z funkčného hľadiska výrazne líšia.

Ak bunky mnohobunkového zvieraťa vykonávajú špeciálne funkcie, potom je bunka najjednoduchších nezávislým organizmom schopným metabolizmu, dráždivosti, pohybu a reprodukcie.

Najjednoduchšie sú organizmy na bunkovej úrovni organizácie. Morfologicky je prvok ekvivalentný bunke, ale fyziologicky je to celý nezávislý organizmus. Prevažná väčšina z nich má mikroskopickú veľkosť (od 2 do 150 mikrónov). Niektoré živé prvoky však dosahujú 1 cm a schránky mnohých fosílnych podzemkov majú priemer až 5-6 cm.Celkový počet známych druhov presahuje 25 tisíc.

Štruktúra prvokov je mimoriadne rôznorodá, ale všetky majú znaky charakteristické pre organizáciu a funkciu bunky. Spoločné v štruktúre v štruktúre prvokov sú dve hlavné zložky tela - cytoplazma a jadro.

cytoplazme

Cytoplazma je ohraničená vonkajšou membránou, ktorá reguluje tok látok do bunky. U mnohých prvokov sa to stáva komplikovanejším doplnkové štruktúry zvýšenie hrúbky a mechanickej pevnosti vonkajšej vrstvy. Vznikajú tak útvary ako pelikuly a škrupiny.

Cytoplazma prvokov sa zvyčajne rozpadá na 2 vrstvy - vonkajšia je ľahšia a hustejšia - ektoplazma a vnútorné, vybavené mnohými inklúziami, - endoplazma.

Všeobecné bunkové organely sú lokalizované v cytoplazme. Okrem toho môžu byť v cytoplazme mnohých prvokov prítomné rôzne špeciálne organely. Rozšírené sú najmä rôzne fibrilárne útvary – podporné a kontraktilné vlákna, kontraktilné vakuoly, tráviace vakuoly atď.

Nucleus

Najjednoduchšie majú typické bunkové jadro, jedno alebo viac. Jadro prvokov má typický dvojvrstvový jadrový obal. Chromatínový materiál a jadierka sú distribuované v jadre. Jadrá prvokov sa vyznačujú výnimočnou morfologickou rozmanitosťou, čo sa týka veľkosti, počtu jadierok, množstva jadrovej šťavy atď.

Vlastnosti vitálnej aktivity prvokov

Na rozdiel od somatických buniek sa mnohobunkové prvoky vyznačujú prítomnosťou životného cyklu. Skladá sa zo série po sebe nasledujúcich štádií, ktoré sa v existencii každého druhu s určitou pravidelnosťou opakujú.

Najčastejšie sa cyklus začína štádiom zygoty, ktorá zodpovedá oplodnenému vajíčku mnohobunkových organizmov. Po tomto štádiu nasleduje jednorazovo alebo opakovane opakované nepohlavné rozmnožovanie, uskutočňované delením buniek. Potom sa vytvoria pohlavné bunky (gaméty), ktorých párové splynutie opäť dáva zygotu.

Dôležitým biologickým znakom mnohých prvokov je schopnosť encystácia. Zvieratá sa zároveň zaobľujú, vylievajú alebo vťahujú do pohybových organel, vylučujú na svojom povrchu hustú schránku a upadajú do stavu pokoja. V encystovanom stave môžu prvoky tolerovať drastické zmeny prostredia, pričom zostávajú životaschopné. Keď sa vrátia podmienky priaznivé pre život, cysty sa otvárajú a prvoky z nich vychádzajú v podobe aktívnych, pohyblivých jedincov.

Podľa štruktúry organel pohybu a vlastností reprodukcie je prvokový typ rozdelený do 6 tried. Hlavné 4 triedy sú Sarcodaceae, bičíkovce, sporozoány a nálevníky.

Prvoky sa rozmnožujú nepohlavne a pohlavne. Pri nepohlavnom rozmnožovaní sa jadro a následne cytoplazma rozdelia na dve časti. V niektorých sa rozdelenie vyskytuje pozdĺž, v iných - cez telo. U niektorých sa najskôr niekoľkokrát rozdelí jadro a potom sa podľa počtu jadier rozdelí aj cytoplazma.

Protozoa sa množia veľmi rýchlo. Takže topánka pri 20 ° sa za deň stane úplne dospelou a rozdelí sa. Jeden nálevník za 10 dní môže dať 1024 „potomkov“. Sexuálne rozmnožovanie prvokov sa tiež vyskytuje rôznymi spôsobmi. Jeho podstata spočíva v splynutí jadier a cytoplazmy dvoch rôznych organizmov – otcovského a materského. Vyvíjajúci sa mladý jedinec získava polovicu dedičných vlastností z jedného organizmu, polovicu z iného a má rôznorodejšiu dedičnú variabilitu. To zvyšuje schopnosť zvieraťa prispôsobiť sa podmienkam prostredia.

Mnohé prvoky majú nie jednu, ale niekoľko foriem rozmnožovania, ktoré sa môžu navzájom pravidelne striedať. Výsledkom je zložitý cyklus vývoja, ktorého niektoré časti môžu prebiehať v rôznych podmienkach prostredia.

Postupné fázy rozmnožovania améb delením.

Zvláštna pohlavná reprodukcia u nálevníkov je tzv konjugácia. Dva nálevníky sa priložia k sebe ventrálnymi stranami a zostanú v tejto polohe nejaký čas (topánky pri izbovej teplote 12 hodín). V tomto prípade sa makronukleus rozpustí v cytoplazme a mikronukleus sa opakovane delí. Časť jadier vytvorených počas štiepenia je zničená a každý nálevník obsahuje dve jadrá. Jeden zostáva na mieste, zatiaľ čo druhý sa pohybuje od jedného konjugujúceho nálevníka k druhému a spája sa s jeho nehybným jadrom. V dôsledku toho sa vytvorí komplexné jadro. Toto nie je nič iné ako proces oplodnenia, po ktorom sa konjuganty rozchádzajú. V budúcnosti sa komplexné jadro rozdelí a časť produktov tohto delenia sa transformáciou zmení na makronukleus, zatiaľ čo iné tvoria mikronukleus.

Proces konjugácie nie je sprevádzaný delením buniek, to znamená, že nedochádza k reprodukcii nálevníkov v plnom zmysle slova. Aktualizuje sa iba ich jadrové zariadenie. Vďaka tomu, ako vždy pri pohlavnom rozmnožovaní, sa zvyšuje rozmanitosť dedičných vlastností organizmu a zvyšuje sa jeho životaschopnosť.

Pri dlhšej asexuálnej reprodukcii u ciliatov sa pozoruje zníženie úrovne metabolizmu a spomalenie rýchlosti delenia. Po konjugácii sa obnoví normálny stav tela. Dosahuje sa to vďaka tomu, že sa aktualizuje makronukleus, ktorý riadi všetky hlavné životné procesy. V dôsledku sexuálneho rozmnožovania nastáva akési „omladenie“ organizmu.