Весь интернет заполнен статьями об инфузории-туфельке. В то время как о трубачах информация очень бедная, ознакомиться с ними не часто предоставляется возможность, не считая того, что это одни из самых типичных обитателей водоемов. Инфузория-трубач иногда принимается за сувоек или коловраток. Рассказы знающих людей казались не похожими на правду, мало кто мог поверить, что существуют на свете такие дивные простейшие.
Происхождение названия
Название этой инфузории говорит само за себя. Оно произошло от ее внешнего вида. Формой своего тела инфузория стентор напоминает граммофонную трубу или рупор. Она имеет схожесть с плавно расширяющимся стебельком, который в конце переходит на раструб так же, как и некий духовой инструмент. Впрочем, инфузория такая только тогда, когда спокойная. Если ее потревожить, она, благодаря своим мускульным волокнам, сразу станет похожа на шарик.
Пресноводные инфузории-трубачи представляют семейство «Трубачи», в котором находится род Стентор (Трубач). Имя Стентор встречается в древнегреческих мифах. Это глашатай, обладающий сильным голосом, его использовали для оглашения указов царя.
Стентор: краткое описание
Если кратко выразиться, что такое стенторы, то это плавающие и сидячие инфузории. Инфузория-трубач (краткая характеристика): нижняя часть представляет сократимый вытянутый стебелек, который имеет способность крепить инфузорию к предметам, находящимися под водой. Такое действие происходит при помощи слизи, выделяемой стенторами.
Предвидя опасность, стебелек трубача с быстротой начинает сокращаться, в это время все его тело сжимается. Для спасения своей жизни инфузория трубач может сократиться за считанные доли секунды на треть длины! В начальное положение она возвращается медленнее, это время насчитывает 10 секунд. Сокращению способствует присутствие внутри клетки мускульных волокон.
Кроме этого, есть своя замечательная способность безопасности. Инфузория-трубач имеет на своем теле неисчислимое количество маленьких отверстий, в которых спрятаны стержни с плотными наконечниками, содержащими яд. Особь, пораженная таким оружием, сразу парализуется, в худшем случае погибает.
Распространяется инфузория с большой скоростью. Объяснением является неприхотливость, а также легкость перемещения ее цист округлой формы ветром, водоплавающей птицей, насекомыми и другими живыми организмами. Цисты образуются при температуре ниже 0 градусов С.
Внешний вид
Тело стентора имеет характерную воронковидную форму, его передний конец расширен в виде раструба. В нем находится перистомальное поле, по наружному краю которого длинные реснички своим слиянием образуют мембранеллы, находящиеся вокруг ротовой впадины.
Меленькие реснички, находящиеся под оболочкой, покрывают продольными рядами все тело инфузории. Существуют виды, тело которых имеет только им присущую окраску: трубач голубой или синий и трубач зеленый.
Инфузории бывают размерами от 1,2 мм до 3 мм. Их внешний облик может быть следующим:
Подвижные.
. Сидячие.
. Колониальные.
. Одиночные.
. Меняющие форму клетки.
. Не меняющие форму клетки.
Сверху клетка покрывается эндоплазмой, имеющей железообразный вид, и довольно плотной оболочкой.
Инфузория-трубач: систематика
Если рассматривать трубачей с точки зрения систематики, то эти простейшие находятся в отряде разноресничных инфузорий. Как и у близких родственников, на их теле находятся реснички двух разных типов - короткие и длинные.
Короткими ресничками, которые предназначаются для плаванья, тело стентора покрыто более равномерно. Длинные реснички находятся возле рта, тесно прилегая одна к другой. Они служат для направления воды к отверстию рта. Разницы между ними никакой не замечено, разве что в длине, строение их одинаково.
Питание
Простейшим свойственны все жизненные функции, в том числе и питание. Чем же питаются и как происходит пищеварение у стентора - очень интересный вопрос. Инфузория-трубач основным своим кормом считает бактерии. Наряду с ними, пищевыми объектами также являются мелкие простейшие, планктонные водоросли и другие, находящиеся в воде частички.
Обычно трубачи, нарушая законы механики, плавают расширенным концом тела вперед. Такое медленное движение помогает им успешно захватывать намеченную добычу. Мелкая пища поступает через ротовое отверстие дальше в трубковидную глотку. Остатки после переваривания выходят наружу через порошицу.
Инфузория является очень прожорливым созданием, у нее всегда рот открыт, она постоянно питается. Лишь в период размножения этот процесс прекращается. Большинство из них считаются хищниками.
Образ жизни
Главным регуляторным центром стентора являются ядра. Они предназначены для того, чтобы все процессы в клетке могли протекать правильно и быстро исправлялись нарушения. Инфузория трубач обладает удивительной способностью быстро приводить свое тело в первоначальный вид после повреждения. Даже тогда, когда ее разрезать на несколько частей, каждая из них через некоторое время превращается в маленького стентора, а затем, интенсивно питаясь, приобретает первоначальный размер.
Единственное, что для этого нужно, - это наличие в оставшейся части макронуклеуса.
Когда взять капельку воды из пруда с опавшей листвой и поместить ее под микроскоп, то представится возможность понаблюдать за жизнью таких маленьких представителей мира микроскопических животных, что очень интересно.
Стентор: внутреннее строение
У стентора имеется одна Она состоит из резервуара и приводящих каналов. Характерная особенность, которую представляет строение инфузории, - это большое ядро макронуклеус. Рядом с ним расположены несколько маленьких микронуклеусов.
У трубача имеется также и малое ядро, иногда их бывает несколько. Строение инфузории следующее: формирующаяся пищеварительная вакуоль, реснички, кристаллы, рот, пищеварительная вакуоль, место удаления остатков пищи (порошица), ядро и ядрышко, сократительная вакуоль.
Инфузория-трубач: размножение
Стенторам свойственно Оно осуществляется путем множественного поперечного деления, деления надвое или почкованием, которому свойственно происходить в свободноподвижном состоянии.
При бесполом размножении происходит деление всех ядер, этот процесс у трубача повторяется два-три раза в неделю с разными промежутками. Темпы данного вида размножения зависят от разных причин, это, в первую очередь, условия окружающей среды: температура, количество пищи и т.п.
Деление микронуклеуса происходит митонически. Макронуклеус делится своеобразно и характеризуется удвоением ДНК. При делении инфузории можно наблюдать некоторых цитоплазматических органоидов. Обычно они относятся к дочерним особям, у которых заново образуются новые реснички и ротовые отверстия.
Инфузория начинает энергично питаться и расти, после чего снова размножается. Ученые провели большое количество экспериментов, чтобы дать ответ на вопрос, как долго могут эти животные размножаться бесполым путем.
Опыты показали, что через несколько поколений в жизненном цикле инфузорий обязательно должен происходить половой процесс размножения или конъюгация, во время которого две особи соприкасаются друг с другом брюшком. На месте соединения оболочка растворяется, образуя цитоплазматический мостик. Начинают разрушаться макронуклеусы и делиться на 4 ядра микронуклеусы. Три из них полностью разрушаются, а в четвертом происходит деление пополам. Результат - образование мужского и женского ядра в каждой инфузории.
Таким образом, половой процесс размножения никак не влияет на увеличение числа стенторов. Он только способствует обновлению наследственных свойств и возникновению новых комбинаций генетической информации.
Стентор: значение в природе
Инфузории, как и другие подобные простейшие, исполняют роль санитаров, очищают водоемы от загрязнения, поедая вредные бактерии и гниющие органические остатки. По количеству животных можно определять степень загрязнения воды.
Стенторы в цепях питания являются одним из первых компонентов. Если тому способствуют благоприятные условия, они очень быстро размножаются, и несметное количество этих простейших становится любимой пищей для личинок и мальков рыб, мелких рачков, насекомых водоемов и их личинок. Последние, в свою очередь, становятся кормом более крупным животным водоемов, а также малькам рыб.
Говорить об этих удивительных существах можно бесконечно. Инфузория-трубач, значение в природе которой на сегодняшний день еще остается загадкой, заставляет ученых трудиться над поисками всех ответов о данном существе. Многое предстоит сделать, чтобы знать и понять такое маленькое простейшее.
Являются: движение с помощью ресничек, наличие двух ядер- большого и малого - с разными функциями и полового процесса-конъюгации .
Инфузория-туфелька - обитатель мелких стоячих водоемов. Ее длина достигает 0,1-0,3 мм. Покрыта она пелликулой, поэтому форма тела постоянная и напоминает изящную дамскую туфельку , откуда и ее название (рис . 10.3).
Движение туфельки осуществляется с помощью многочисленных (более 10 тыс.) ресничек, расположенных правильным продольными рядами. Они совершают согласованные волнообразные колебания.
Питание происходит следующим образом. На одной из сторон тела туфельки имеется воронкообразное углубление, ведущее в рот и трубчатую глотку. С помощью ресничек, выстилающих воронку, пищевые частицы (бактерии , одноклеточные водоросли , детрит) загоняются в рот, а затем в глотку. Из глотки пища путем фагоцитоза проникает в цитоплазму Образовавшаяся при этом пищеварительная вакуоль подхватывается круговым током цитоплазмы . В течение 1-1,5 ч пища переваривается, всасывается в цитоплазму, а непереваренные остатки через отверстие в пелликуле - порошицу - выводятся наружу. При благоприятных температурных и пищевых условиях за сутки туфелька способна потребить столько пищи, сколько весит сама.
Рис. 10.3 . Инфузория-туфелька: 1 -реснички; 2 - пищеварительные вакуоли ; 3 - большое ядро (макронуклеус); 4 -малое ядро (микронуклеус); 5 - порошица ; б - сократительная вакуоль.
Сократительных вакуолей в цитоплазме туфельки две: в передней и задней частях тела. Устроены они более сложно, чем у простейших других классов. Вода и конечные продукты жизнедеятельности из цитоплазмы сначала проникают в приводящие канальцы, а затем из них - в центральную вакуоль, откуда выводятся наружу. Сокращаются вакуоли попеременно каждые 20-30 с.
Ядерный аппарат инфузории-туфельки устроен сложно и представлен большим бобовидной формы полиплоидным ядром, или макронуклеусом, регулирующим вегетативные функции (питание, дыхание , выделение), и малым ядром, или микронуклеусом, играющим особую роль в половом процессе.
Размножение бесполое. Сначала делятся оба ядра: большое амитотически, а малое митотически, а затем происходит деление тела инфузории-туфельки пополам в поперечном направлении. Недостающие органеллы заново развиваются у обеих дочерних особей.
Бесполое размножение после ряда поколений сменяется периодически наступающим половым процессом - конъюгацией. При этом две инфузории прикладываются друг к другу сторонами, где расположен рот. Пелликула в месте контакта особей растворяется, и между ними образуется цитоплазматический мостик. Большое ядро разрушается и в половом процессе не принимает участия. Малые ядра делятся мейотически. Из четырех образовавшихся в каждой инфузории гаплоидных ядер три распадаются. Оставшееся четвертое ядро делится митотически еще один раз. Одно из двух образовавшихся ядер (стационарное) остается в той же инфузории, а другое (мигрирующее) переходит в клетку партнера по конъюгации. После слияния стационарного и мигрирующего ядер образуется диплоидное ядро с рекомбини-рованным генетическим материалом. В каждой из инфузорий диплоидное ядро делится несколько раз, и после ряда преобразований формируются малое и обновленное большое ядро. Через некоторое время инфузории приступают к активному бесполому размножению делением.
промежуточные ранги
Paramecium caudatum
Ehrenberg , 1838
| Изображения на Викискладе |
|
Описание
Средой обитания инфузории-туфельки являются любые пресные водоемы со стоячей водой и наличием в воде разлагающихся органических веществ. Её можно обнаружить и в аквариуме, взяв пробы воды с илом и рассмотрев их под микроскопом.
Размер инфузории туфельки составляет 0,1-0,3 мм . Форма тела напоминает подошву туфли. Наружный плотный слой цитоплазмы (пелликула) включает находящиеся под наружной мембраной плоские мембранные цистерны альвеолы, микротрубочки и другие элементы цитоскелета.
На поверхности клетки в основном продольными рядами расположены реснички , количество которых - от 10 до 15 тыс. . В основании каждой реснички находится базальное тельце, а рядом - второе, от которого ресничка не отходит. С базальными тельцами у инфузорий связана инфрацилиатура - сложная система цитоскелета. У туфельки она включает отходящие назад посткинетодесмальные фибриллы и радиально расходящиеся поперечно исчерченные филаменты. Возле основания каждой реснички имеется впячивание наружной мембраны - парасомальный мешочек.
Между ресничками расположены мелкие веретеновидные тельца - трихоцисты, которые рассматриваются как органоиды защиты . Они расположены в мембранных мешочках и состоят из тела и наконечника. Трихоцисты - разновидность разнообразных по строению органоидов экструсом , наличие которых характерно для инфузорий и некоторых других групп протистов. Их тело имеет поперечную исчерченность с периодом 7 нм. В ответ на раздражение (нагрев, столкновение с хищником) трихоцисты выстреливают - мембранный мешочек сливается с наружной мембраной, а трихоциста за тысячные доли секунды удлиняется в 8 раз. Предполагается, что трихоцисты, набухая в воде, могут затруднять движение хищника. Известны мутанты туфелек, лишенные трихоцист и вполне жизнеспособные. Всего у туфельки 5-8 тысяч трихоцист.
У туфельки 2 сократительные вакуоли в передней и задней части клетки . Каждая состоит из резервуара и отходящих от него радиальных каналов. Резервуар открывается наружу порой, каналы окружены сетью тонких трубочек, по которым жидкость поступает в них из цитоплазмы. Вся система удерживается в определенном участке цитоскелетом из микротрубочек.
У туфельки имеется два разных по строению и функциям ядра - диплоидный микронуклеус (малое ядро) округлой формы и полиплоидный макронуклеус (большое ядро) бобовидной формы.
Клетка инфузории-туфельки состоит на 6,8 % из сухого вещества, из которого 58,0 % - белок, 31,4 % - жиры, 3,6 % - зола.
Функции ядер
Микронуклеус содержит полный геном , с его генов почти не считываются мРНК и, следовательно, его гены не экспрессируются. При созревании макронуклеуса происходят сложные перестройки генома , именно с генов, содержащихся в этом ядре, считываются почти все мРНК; следовательно, именно макронуклеус «управляет» синтезом всех белков в клетке. Туфелька с удаленным или разрушенным микронуклеусом может жить и размножаться бесполым путём, однако теряет способность к половому размножению. При половом размножении макронуклеус разрушается, а затем восстанавливается заново из диплоидного зачатка.
Движение
Совершая ресничками волнообразные движения, туфелька передвигается (плывёт тупым концом вперёд) . Ресничка движется в одной плоскости и совершает прямой (эффективный) удар в выпрямленном состоянии, а возвратный - в изогнутом. Каждая следующая ресничка в ряду совершает удар с небольшой задержкой по сравнению с предыдущей. Плывя в толще воды, туфелька вращается вокруг продольной оси. Скорость движения - около 2-2,5 мм/c . Направление движения может меняться за счёт изгибаний тела. При столкновении с препятствием направление прямого удара меняется на противоположное, и туфелька отскакивает назад. Затем она некоторое время «раскачивается» взад-вперед, а затем снова начинает движение вперёд. При столкновении с препятствием мембрана клетки деполяризуется, и в клетку входят ионы кальция. В фазе «раскачивания» кальций выкачивается из клетки.
Питание и пищеварение
На теле инфузории имеется углубление - клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. Около рта располагаются специализированные реснички околоротовой цилиатуры, «склеенные» в сложные структуры. Они загоняют в глотку вместе с потоком воды основную пищу инфузорий - бактерии . Инфузория находит свою добычу, чувствуя наличие химических веществ, которые выделяют скопления бактерий.
На дне глотки пища попадает в фагосому , перемещаются в теле инфузории током цитоплазмы по определенному «маршруту» - сначала к заднему концу клетки, затем к переднему и затем снова к заднему. В фагосоме пища переваривается, а переваренные продукты поступают в цитоплазму и используются для жизнедеятельности инфузории. Сначала внутренняя среда в фагосоме становится кислотной из-за слияния с ней лизосом, затем она становится слабощелочной . По ходу миграции вакуоли от неё отделяются мелкие мембранные пузырьки (вероятно, тем самым увеличивается скорость всасывания переваренной пищи). Оставшиеся внутри пищеварительной вакуоли непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу в задней части тела через особый участок поверхности клетки, лишенный развитой пелликулы - цитопиг, или порошицу. После слияния с наружной мембраной пищеварительная вакуоль тут же отделяется от неё, распадаясь на множество мелких пузырьков, которые по поверхности микротрубочек мигрируют к дну клеточной глотки, формируя там следующую вакуоль.
К классу относится около 6 тыс. видов. Эти животные являются наиболее высокоорганизованными среди простейших.
С морфологическими и биологическими особенностями инфузорий познакомимся на примере типичного представителя - инфузории-туфельки.
Инфузория-туфелька имеет размер около 0,1-0,3 мм. Ее тело напоминает туфельку. Это животное имеет постоянную форму тела, так как эктоплазма снаружи уплотнена и образует пелликулу. Тело инфузорий покрыто ресничками. Их насчитывается около 10-15 тыс. Характерной чертой инфузорий является наличие двух ядер: большого (макронуклеус) и малого (микронуклеус). С малым ядром связана передача наследственной информации, а с большим - регуляция жизненных функций. Туфелька движется передним (тупым) концом и одновременно вращается вправо вдоль оси своего тела. Большая скорость движения инфузории зависит от веслообразного движения ресничек.
В эктоплазме туфельки имеются образования, называемые трихоцистами. Они выполняют защитную функцию. -При раздражении трихоцисты «выстреливают» наружу и превращаются в тонкие длинные нити, поражающие хищника. После использования одних трихоцист на их месте в эктоплазме простейшего развиваются новые.
Органеллами питания у инфузории-туфельки являются: предротовое углубление, клеточный рот и клеточная глотка. Бактерии и другие взвешенные в воде частицы вместе с водой загоняются околоротовыми ресничками через рот в глотку и попадают в пищеварительную вакуоль. Наполнившись пищей, вакуоль отрывается от глотки и увлекается током цитоплазмы. По мере передвижения вакуоли пища в ней переваривается пищеварительными ферментами и всасывается в эндоплазму. Затем пищеварительная вакуоль подходит к порошице и непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу. Инфузории перестают питаться только в период размножения.
Органеллами осморегуляции и выделения у туфельки являются две сократительные, или пульсирующие, вакуоли с приводными канальцами.
Размножается инфузория путем поперечного деления, при котором сначала происходит деление ядер. Макронуклеус делится амитотически, а микронуклеус - митотически. Время от времени у них происходит половой процесс, или конъюгация. Во время этого две инфузории, сближаются и тесно прикладываются друг к Другу ротовыми отверстиями. При комнатной температуре в такой виде они плавают около 12 ч. Большие ядра разрушаются и растворяются в цитоплазме.
В результате мейотического деления из малых ядер формируется мигрирующее и стационарное ядра. В каждом из этих ядер содержится гаплоидный набор хромосом. Мигрирующее ядро активно перемещается через цитоплазматический мостик из одной особи в другую и сливается с ее стационарным ядром, то есть происходит процесс оплодотворения. На этой стадии у каждой туфельки образуется одно сложное ядро, или синкарион, содержащее диплоидный набор хромосом. Затем инфузории расходятся, у них снова восстанавливается нормальный ядерный аппарат и они в дальнейшем интенсивно размножаются путем деления.
Процесс конъюгации способствует тому, что в одном организме объединяются наследственные начала разных особей. Это приводит к повышению наследственной изменчивости и большей жизнестойкости организмов. Кроме того, развитие нового ядра и разрушение старого имеет большое значение в жизни инфузорий. Это связано с тем, что основные жизненные процессы и синтез белка в организме инфузорий контролируются большим ядром. При длительном бесполом размножении у инфузорий снижается обмен веществ и темп деления. После конъюгации восстанавливается уровень обмена веществ и темп деления. Таким образом, инфузории, в сравнении с другими простейшими, имеют более сложное строение: постоянная форма тела, наличие клеточного рта, клеточной глотки, порошицы, сложного ядерного аппарата.
Значение простейших в природе и жизни человека. Установлено, что простейшие играют значительную роль в круговороте веществ в природе. Многие виды простейших пожирают в водоемах бактерии и другие микроорганизмы. Простейшими питаются различные виды более крупных животных (мальки рыб). Некоторые виды простейших принимают участие в образовании мела. Раковины отдельных видов используются при определении возраста горных пород. Некоторые простейшие могут служить индикаторами степени загрязнения поверхностных вод - источников водоснабжения.
В ряде стран широко распространены заболевания человека и животных, вызываемые простейшими (малярийный плазмодий, дизентерийная амеба, кокцидии), наносящие большой экономический ущерб.