Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Тип Інфузорії (Infusoria, або Ciliophora)

Відомо понад 7 000 видів інфузорій, поширених у найрізноманітніших середовищах. Серед них трапляються ектопаразити та ендопаразити. Характерними ознаками інфузорій є рух за допомогою численних війок та наявність двох якісно неоднакових ядер великого вегетативного — макронуклеуса та малого генеративного — мікронуклеуса.

Клас Війчасті інфузорії (Ciliatea)

Представник — інфузорія туфелька (Paramecium caudatum).

Тіло інфузорії покрито тонкою, міцною, гнучкою, еластичною оболонкою — пелікулою. Органели руху інфузорій — війки. Вони являють собою доволі тонкі й короткі багаточисленні плазматичні волоски. В одних інфузорій війки рівномірно покривають усе тіло (у туфельки близько 10 000-15 000 війок, розташованих правильними рядами), в інших інфузорій війки зосереджені в певних місцях тіла.

Рухи війок здійснюються погоджено, у результаті чого відбуваються хвилеподібні правильні коливання всіх рядів війок. Туфелька рухається зі швидкістю до 2,5 мм/с, тобто за секунду проходить відстань, яка у 10-15 разу перевищує довжину її тіла.

Крім простих війок, в інфузорії є більш крупні утворення, які зазвичай оточуюють ротове заглиблення або розташовані на інших частинах тіла. Це так звані мембранели. Кожна мембранела являє собою ряд війок, які злиплися разом в одну пластинку, часто має трикутну форму. Якщо злипається довгий ряд війок, утворюється хвилеподібна перетинка або мембрана. Такі перетинки є в ротовому заглибленні, або в глотці. Цитоплазма війчастих інфузорій чітко поділяється на зовнішній, більш світлий і щільний шар — ектоплазму та більш рідкий і зернистий внутрішній шар — ендоплазму. В ектоплазмі розташовані у великій кількості трихоциста — видовжені паличкоподібні тільця, які під час подразнення викидаються через особливі канальці назовні у вигляді тоненького струменя рідини, що застигає у вигляді тонкої пружної нитки. Трихоциста — органели нападу та захисту. Ектоплазма має сітку тоненьких волоконець — нейрофанів, які проводять подразнення і зумовлюють погоджену роботу війчастого апарату. У багатьох випадках подібні волоконця мають опорне значення.

Інфузорія туфелька: 1 — війки; 2 — порошиця; 3 — ротовий отвір; 4 — травна вакуоля; 5 — скоротлива вакуоля; 6 — цитоплазма; 7 — макро нуклус; 8 — мікронуклеус

Травні органели інфузорії починаються ротом, або цитостомом, який є отвором у пелікулі. У багатьох інфузорій рот розміщений на дні навколоротової заглибини, або перистоми.

Миготливі рухи війок і мембранел зумовлюють течію води, якою харчові частинки (бактерії) підносяться до рота. Рот веде у «глотку» або цитофаринкс — короткий канал, інколи вистелений війками. Біля внутрішнього краю глотки утворюється міхурець, який складається з краплини рідини, виділеної цитоплазмою, у яку потрапляють накопичені на дні глотки харчові частинки.

Так утворюється травна вакуоля. Травні вакуолі, наповнені їжею, відриваються від глотки й переміщуються у цитоплазмі. У травні вакуолі ендоплазма виділяє ферменти. Вакуолі з неперетравленими рештками їжі наближаються до поверхні ектоплазми. В інфузорії на певному місці тіла, ближче до заднього кінця, у пелікулі є особливий отвір — цитопрокт, через який відбувається дефекація. Весь процес травлення у туфельки від утворення вакуолей до дефекації залежно від температури триває 1-3 год.

Видільні органели представлені в інфузорії однією, двома або кількома скоротливими вакуолями, розташованими у певних частинах тіла. За наявності двох вакуолей (у туфельки) вони скорочуються почергово. За температури +16 °С кожна вакуоля скорочується через 20-25 с.

Інфузорії здатні реагувати на різні зовнішні подразники. Роль чутливих органел відіграють головним чином війки та мембранели, доволі чутливі до найменшого дотику сторонніх предметів та до зміни хімічного складу й температури середовища. Для дихання інфузорій необхідна достатня кількість розчиненого у воді Оксигену. Вони дихають усією поверхнею тіла.

Інфузорія туфелька має один великий макронуклеус й один мікронуклеус, який розміщується у заглибині макронуклеуса. Мікронуклеус має диплоїдний набір хромосом (2n), макронуклеус поліплоїдний (за різними даними 80- або 100-плоїдний. Макронуклеус — вегетативне ядро, мікронуклеус — генеративне ядро.

Розмноження. Безстатеве розмноження починається з поділу їх тіла надвоє, а потім поділу обох ядер. Першим мітотично ділиться мікронуклеус. Після цього макронуклеус витягується у довжину, утворюється перетяжка й ділиться макронуклеус. Безстатеве розмноження в інфузорії-туфельки відбувається регулярно 1-2 рази протягом доби, при підвищеній температурі частота поділів збільшується. Статеве розмноження відбувається шляхом кон’югації. Дві інфузорії прилягають одна до одної своїми черевними сторонами, на яких є перистоми з ротовими отворами. У певних місцях пелікула розчиняється і кон’югати з’єднуються невеликим цитоплазматичним містком У такому стані кон’югуючі особини плавають, а в цей час у кожному з них відбуваються зміни, Макронуклеуси у статевому процесі участі не беруть. Вони починають поступово дегенерувати, розпадаються на частини, які розсмоктуються у плазмі. Мікронуклеуси діляться двічі (мейоз), утворюються чотири ядра, з яких три розсмоктуються. Ядра, які залишились, мітотично діляться, унаслідок чого утворюються два гаплоїдних ядра або пронуклеуси. Вони відрізняються між собою тим, що одне з них нерухоме — його називають стаціонарним, а друге рухоме — мігруюче ядро. Мігруючі пронуклеуси обох кон’югатів підходять до з’єднувального цитоплазматичного місточка і кон’югати обмінюються ядрами. Потім у кожному кон’югаті мігруюче ядро з’єднується зі стаціонарним, утворюючи одне ядро — синкаріон.

Злиття двох гаплоїдних ядер, у результаті якого відновлюється диплоїдний набір хромосом у синкаріона, є процесом перехресного запліднення. Його можна порівняти з процесом запліднення у багатоклітинних. Суть запліднення у багатоклітинних полягає у злитті їх статевих клітин, або гамет. В інфузорій гамети не формуються, але утворюються статеві ядра. Стаціонарне ядро інакше називають жіночим. Під час кон’югації відбувається злиття лише ядер — чоловічого та жіночого, а не клітин; іншими словами, має місце лише каріогамія, або злиття ядер, а не гаметогамія (злиття гамет). Проте є підстави вважати, що разом з мігруючим ядром проникає і деяка частина цитоплазми. У підсумку кожна з кон’югуючих інфузорій має заново сформоване ядро — синкаріон. Відновлення ядерного апарату (формування нових макронуклеусів і мікронуклеусів) відбувається у кожному екскон’югаті після їх розходження. Після цього у кожній інфузорії синкаріон ділиться надвоє і одне ядро розвивається у новий макронуклеус, а друге — в мікронуклеус. Через деякий час інфузорії переходять до звичайного розмноження діленням.

Роль одноклітинних тварин у природі та житті людини

Живлячись здебільшого мікроорганізмами та органічними рештками, найпростіші включають їх у загальний процес кругообіг у речовин у біосфері. Самі ж вони є кормом для коловерток, нижчих ракоподібних, молюсків та молоді риб. У ґрунтах усіх типів можна знайти різноманітних амеб, джгутикових, інфузорій. Вони живуть у капілярах ґрунту, заповнених водою. Ґрунтові одноклітинні розкладають органічні речовини, беруть участь у процесах ґрунтотворення. Наприклад, черепашкові амеби здатні руйнувати целюлозу рослинних решток.

Видовий склад багатьох найпростіших, які є мешканцями водойм, залежить від забруднення органічними продуктами, органічними речовинами, тому їх можна використовувати як «біологічні індикатори» під час оцінки санітарного стану озер, річок (амеба протей, евглена червона та евглена зелена).

Черепашки форамініфер відіграють важливу роль у формуванні покладів крейди та вапняку; з їхніх черепашок складаються деякі острови. Радіолярії беруть участь в утворенні осадових порід (радіолярити). З них утворилися родовища таких мінералів як яшма, опали. Форамініфер, черепашки яких збереглися у покладах копалин, використовують як «керівні копалини» для визначення часу утворення тих чи інших порід, оскільки кожна геологічна епоха мала притаманний лише їй видовий склад.

Серед одноклітинних організмів є значна кількість видів, які співіснують з іншими організмами. Найчастіше їх поділяють на мутуалістів та паразитів.

Мутуалізм — це форма симбіозу, за якої обидва співіснуючі організми отримують користь (наприклад, інфузорії — ентодініоморфи та жуйні парнокопитні, джгутикові трихонімфи й терміти).

Паразитизм — це форма взаємозв’язків між різними видами, коли один із них (паразит) тривалий час використовує організм іншого (господаря) як джерело живлення та середовище існування.

Паразитичні найпростіші можуть спричинювати різноманітні тяжкі захворювання людини й тварин (амеба дизентерійна, збудник амебіазу). Паразитом людини є лямблія, яка локалізується в тонкому кишечнику. Токсоплазма — збудник токсоплазмозу, паразитує у клітинах головного мозку, печінки, селезінки, лімфатичних вузлів, м’язів та інших органів людини. Інфузорія балантидій — збудник балантидіазу, паразит товстих кишок людини. Лейшманії є збудниками лейшманіозу, під час якого утворюються виразки на відкритих частинах тіла (переважно на обличчі), що довго не заживають. Найбільша кількість паразитів людини і тварин трапляється серед представників типу Споровики (малярія).

Найпростіші поширені всюди та відіграють істотну роль у кругообіг у речовин в біосфері. Розробляють методи використання паразитичних найпростіших для боротьби з комахами — шкідниками сільського господарства і лісових культур. Різні види найпростіших (амеби, інфузорії та ін.) широко використовують для цитологічних, генетичних, біофізичних та інших досліджень. Вважають, що складні взаємовідносини найпростіших і ґрунтовою бактеріальною флорою можуть сприяти підвищенню родючості добре зволожених ґрунтів.