1.4. Protisty – proste organizmy eukariotyczne
Ważne w tym temacie:
- formy morfologiczne protistów
- czynności życiowe protistów: odżywianie się, poruszanie się, osmoregulacja, wydalanie i rozmnażanie
- związek budowy protistów ze środowiskiem i z trybem ich życia
- przebieg cykli rozwojowych protistów
- znaczenie protistów w przyrodzie i dla człowieka
Królestwo protistów jest taksonem parafiletycznym [grupą organizmów obejmującą wspólnego przodka, ale nie wszystkich jego potomków] pochodzącym od wspólnego przodka, który jest także przodkiem roślin, zwierząt i grzybów. Do protistów należą organizmy eukariotyczne [posiadające jądro komórkowe], które są niezwykle zróżnicowane pod względem budowy, fizjologii oraz trybu życia.
Protisty występują w zbiornikach wodnych, w miejscach stale wilgotnych lub w organizmach zwierząt. Jako materiał zapasowy gromadzą głównie glikogen i tłuszcze. Mają lizosomy, a jako cudzożywne organizmy (heterotroficzne) mogą być otoczone ścianą komórkową lub jej nie posiadać.
Grupy protistów
Ze względu na budowę komórek oraz sposób odżywiania się protisty tradycyjnie dzieli się na:
- protisty zwierzęce
- protisty roślinopodobne
- protisty grzybopodobne
- Protisty zwierzęce: to organizmy, których komórki przypominają budową komórki zwierzęce, ponieważ nie są otoczone ścianą komórkową.
- Protisty roślinopodobne: to organizmy, których komórki przypominają budową komórki roślinne – zawierają chloroplasty i ziarna skrobi, a wiele z nich ma również celulozową ścianę komórkową. Większość jest autotroficzna, ale zdarzają się gatunki miksotroficzne [odżywiające się zależnie od warunków środowiska zarówno samo-, jak i cudzożywnie].
- Protisty grzybopodobne: to organizmy, których komórki przypominają budowę komórki grzybowe, jednak głównym składnikiem ściany komórkowej jest u nich celuloza, a nie chityna. Należą do nich przede wszystkim organizmy heterotroficzne.
Formy morfologiczne protistów
Ze względu na liczbę komórek, z których składa się ciało protista, wyróżnia się:
- protisty jednokomórkowe
- protisty kolonijne
- protisty wielokomórkowe o budowie plechowej
Formy jednokomórkowe
Do protistów jednokomórkowych należą niektóre gatunki protistów zwierzęcych, roślinopodobnych i grzybopodobnych. W zależności od gatunku ich komórki mogą być okryte ścianą komórkową lub pellikulą – zewnętrzną powłoką zbudowaną m.in. z błony komórkowej i znajdujących się pod nią mikrotubul. U niektórych gatunków komórki są nagie, otoczone wyłącznie błoną komórkową.
Formy kolonijne
Do form kolonijnych należą przede wszystkim niektóre gatunki protistów zwierzęcych i roślinopodobnych. Powstają one w wyniku nierozdzielenia się komórek potomnych po podziale komórki macierzystej lub wskutek łączenia się komórek w większe grupy połączone ścianami komórkowymi lub galaretowatymi otoczkami. Życie w koloniach ułatwia unoszenie się w wodzie i chroni przed atakiem drapieżników.
Protisty wielokomórkowe
Do protistów wielokomórkowych należą wybrane gatunki protistów roślinopodobnych i grzybopodobnych. Ciało protistów wielokomórkowych ma postać plechy – jest słabo zróżnicowane lub niezróżnicowane na tkanki, nie można w nim także wyodrębnić organów.
Wyróżnia się następujące rodzaje plech:
- plechy komórczakowe – zbudowane z licznych wielojądrowych komórek lub z jednej wielojądrowej komórki powstającej w wyniku wielokrotnych podziałów mitotycznych jądra bez podziału cytoplazmy;
- plechy nitkowate – utworzone z nici zbudowanych z długich ciągów komórek;
- plechy nibytkankowe – utworzone z wielokomórkowych nici, które ciasno się splatają, formując nibytkankę (plektenchymę);
- plechy tkankowe – utworzone najczęściej z tkanek twórczej i miękiszowej, posiadające wyspecjalizowane komórki przewodzące asymilaty.
Ruch i formy jednokomórkowców
Wśród protistów jednokomórkowych wyróżnia się formy nieruchome oraz obdarzone zdolnością aktywnego ruchu:
- Formy kokoidalne: są nieruchome. Zalicza się do nich m.in. okrzemki otoczone błoną komórkową i sztywną ścianą komórkową.
- Komórki pełzaków: otoczone wyłącznie błoną komórkową, poruszają się za pomocą wypustek cytoplazmatycznych – nibynóżek (pseudopodiów). Należą tu m.in. protisty z rodzaju Amoeba.
- Komórki orzęsków: otoczone pellikulą nadającą kształt, poruszają się za pomocą krótkich rzęsek (np. pantofelek).
- Komórki wiciowców: otoczone pellikulą, poruszają się za pomocą długich wici (np. euglena).
Wici i rzęski: Są cytoplazmatycznymi wypustkami okrytymi błoną komórkową, których trzon tworzą mikrotubule wyrastające z ciałka podstawowego.
Protisty kolonijne i wielokomórkowe
- Formy kolonijne: np. okrzemki Licmophora tworzą kolonie wachlarzowate; kolonie osiadłych wiciowców z rodzaju Apocarchesum są przyczepione do podłoża kurczliwą „nóżką”.
- Formy wielokomórkowe: np. zlepniczek walowaty (grzybopodobny o plesze w postaci śluzi) oraz morszczyn (roślinopodobna brunatnica).
Odżywianie się protistów
- Protisty zwierzęce i grzybopodobne są heterotrofami (cudzożywnymi). Protisty zwierzęce oraz śluznie pobierają pokarm przez fagocytozę [wciąganie cząstek stałych do wnętrza komórki]. Pozostałe protisty grzybopodobne wydzielają enzymy trawienne na zewnątrz i wchłaniają rozłożony pokarm.
- Protisty roślinopodobne są zwykle autotrofami [samożywnymi] przeprowadzającymi fotosyntezę dzięki chloroplastom z barwnikami (chlorofilem a, b, c, d oraz karotenoidami, np. fukoksantyną).
- Niektóre protisty roślinopodobne są miksotrofami [odżywiają się samożywnie w świetle i cudzożywnie w ciemności].
Rodzaje endocytozy [mechanizmu wchłaniania substancji w pęcherzykach błonowych]:
- fagocytoza: pobieranie drobnych nierozpuszczalnych cząstek (np. bakterii);
- pinocytoza: pobieranie małych kropli płynów z rozpuszczonymi substancjami.
Chloroplasty protistów
Chloroplasty protistów roślinopodobnych są otoczone trzema lub czterema błonami. Powstały w wyniku endosymbiozy wtórnej [pochłonięcia komórki roślinnej zielenicy lub krasnorostu przez heterotroficznego eukariota].
Ruch, osmoregulacja, wydalanie i oddychanie
- Ruch: zwierzęce poruszają się nibynóżkami, wiciami lub rzęsek; roślinopodobne zazwyczaj nie mają zdolności ruchu (poza formami wiciowymi/rzęskowymi); grzybopodobne poruszają się ruchem ameboidalnym lub są nieruchome.
- Osmoregulacja [kontrola ilości wody w komórce]: protisty słodkowodne, nie mając ściany komórkowej, są narażone na pęknięcie przez napływającą wodę – nadmiar usuwają za pomocą wodniczek tętniących. Protisty morskie są izotoniczne względem otoczenia, więc tego nie potrzebują.
- Wydalanie: odbywa się przez eglocytozę, przy udziale wodniczek tętniących.
- Oddychanie: w większości tlenowe; beztlenowe u form żyjących w warunkach fermentacyjnych.
Rozmnażanie się protistów
Protisty rozmnażają się bezpłciowo (przez podział komórki, fragmentację plechy lub zarodniki: aplanospory i zoospory) oraz płciowo (przez zapłodnienie gamet).
Przemiana faz jądrowych to regularne następstwo fazy haploidalnej (haplofazy, 1n) i diploidalnej (diplofazy, 2n).
Rodzaje cykli rozwojowych i typy zapłodnienia
- Cykl z mejozą postgamiczną: mejoza zachodzi bezpośrednio po zapłodnieniu (dominacja fazy haploidalnej, np. u haplontów i zarźdźca malarii).
- Cykl z mejozą pregamiczną: mejoza zachodzi tuż przed wytworzeniem gamet (dominacja fazy diploidalnej, np. u diplontów i pantofelka).
- Cykl z mejozą pośrednią: występuje przemiana pokoleń między gametofitem (1n) a sporofitem (2n).
- Przemiana izomorficzna: pokolenia są podobne morfologicznie.
- Przemiana heteromorficzna: pokolenia różnią się budową, jedno dominuje.
Typy zapłodnienia:
- izogamia: gamety męska i żeńska są jednakowe i ruchliwe;
- anizogamia: gamety ruchliwe, ale różnią się wielkością (makro- i mikrogameta);
- oogamia: nieruchoma duża komórka jajowa i mniejszy ruchliwy plemnik.
Związek między budową a trybem życia protistów
- Pantofelek: mikroskopijny drapieżnik z rzęskami, dwoma jądrami (makronukleus, mikronukleus) oraz cytostomem i wodniczkami.
- Euglena zielona: wyspecjalizowany miksotrof z wiciami, fotoreceptorem i plamką oczną reagującą na światło.
- Maworek: saprobiont [organizm cudzożywny rozkładający martwą materię] o plesze w postaci wielojądrowej śluzi poruszającej się ruchem pełzakowatym.
- Wielomorszczyk: morski autotrof z plechą zróżnicowaną na część liściokształtną, łodygokształtną i chwytniki.
Cykle rozwojowe wybrane przykłady
- Zarździec malarii: mejoza postgamiczna; żywiciel pośredni – człowiek (namnażanie w krwinkach), ostateczny – komar widliszek (zapłodnienie w jelicie komara).
- Pantofelek: mejoza pregamiczna; proces koniugacji (wymiana materiału genetycznego bez zwiększania liczby osobników).
- Listownica: brunatnica z heteromorficzną przemianą pokoleń (duży sporofit 2n i mniejszy gametofit 1n).
- Maworek: protist grzybopodobny; ze śluzi powstają zarodnie z mejosporami dającymi komórki pełzakowate i pływkowe łączące się w zygotę.
Znaczenie protistów i wybrane choroby
- Znaczenie: źródło pokarmu i tlenu, udział w rozkładzie materii, tworzenie siedlisk, budowa skał (okrzemki – diatomit, otwornice – wapienie), źródło alginianów (kosmetyki, farmacja).
- Choroby wywoływane przez protisty:
- Malaria: czynnik Plasmodium, przenoszona przez komara widliszka.
- Rzęsistkowica: czynnik Trichomonas vaginalis, droga płciowa lub kontakt pośredni.
- Lamblioza: czynnik Giardia lamblia, droga pokarmowa przez skażoną wodę.
- Toksoplazmoza: czynnik Toxoplasma gondii, droga pokarmowa (mięso, koty) oraz przez łożysko.