Опис, будова і розміри інфузорії-туфельки
Інфузорія-туфелька відома ще зі шкільних уроків біології. Це один з видів війчастих одноклітинних організмів, який не належить до царства тварин, рослин або грибів, а входить в проміжну групу протистов. Мешкає істота в прісній воді, а цікаву назву воно отримало за постійну форму тіла, подібну відбитку підошви туфлі.
наукова класифікація
Вид інфузорій відноситься до надцарству еукаріотів, тобто організмів, що володіють ядром. Їм відповідає тип війкових, клас Oligohymenophorea і рід парамецій. Особливістю представників цього рангу є перевагу кислими умовами середовища.
Дослідники свого часу витратили безліч зусиль на розшифровку генома деяких видів, що відносяться до парамецій. Виявилося, що він містить 40 000 генів, що кодують білки, тоді як у людини їх всього близько 28 000. Збільшення кількості генів сталося в результаті декількох дуплікацій початкового генома. Спосіб кодування послідовності амінокислотних залишків у інфузорій унікальний наявністю одиничного, а не потрійного, як в універсальному генетичному коді, кодону, який завершує синтез поліпептидного ланцюга.
Загальний опис
Оптимальне середовище проживання для організму - прісна стояча вода, в якій є розкладаються органічні сполуки. Зокрема, цим умовам відповідає домашній акваріум, в пробі мулистій води якого часто виявляються найпростіші.
Розглянути інфузорію можна тільки під мікроскопом, тому що її розмір не перевищує 0,1-0,3 мм. Майже на 7% клітина складається з сухої речовини, хімічний склад якого представлений наступними компонентами:
- білок (58%);
- ліпіди (31,4%);
- зола (3,6%).
Тіло інфузорії-туфельки вкрите щільним шаром цитоплазми, під зовнішньою мембраною якої розташовані такі елементи цитоскелета, як альвеоли і мікротрубочки. Організм складається з наступних елементів:
- ядро (макронуклеус);
- ядерце (мікронуклеус);
- поздовжні і поверхневі вії;
- ротовий отвір;
- сформовані і формуються травні вакуолі (фагосоми);
- отвір, через яке відбувається спорожнення травної вакуолі (цітопіг або порошіцу);
- дві скоротливі вакуолі.
Кожен органоид виконує важливі функції.
Ядро і ядерце
У інфузорії є два ядра, кожне з яких має свою будову і функції. Мале володіє округлою формою, містить в собі спадковий матеріал. З його генома погано зчитуються матричні РНК, тому спадкова інформацію не перетвориться в білок або інший функціональний продукт, і експресія генів відсутній. У разі руйнування ядерця життя туфельки триває, але вона буде тільки розмножуватися безстатевим шляхом, статевий процес буде неможливий.
Дозрівання великого ядра бобовидной форми призводить до складних перебудов в спадковому матеріалі. З його генів зчитуються всі мРНК, тому саме від нього залежить синтез білків. Руйнує ядро статевої процес, але по його закінченні макронуклеус знову відновлюється.
Вії і трихоцисти
Війок у маленької клітки налічується від 10 до 15 тисяч. Вони виростають з базальних тілець, які формують складну систему цитоскелета, що включає в себе посткінетодесмальние фібрили і філаменти. У підставі органел утворюються парасомальние мішечки, що виникають внаслідок впячивания зовнішньої мембрани.
Між щільно розташованими інфузорна віями ще залишається місце для 5-8 тисяч органоїдів захисту, званих трихоцисти. Вони являють собою одну з різновидів секреторних пухирців, виштовхує инфузорией в процесі екзоцитозу. Виглядають вони як тіла з наконечником, поперечно смугастих через кожні 7 нм, розташовуються в мембранних мішечках. Захисна функція проявляється в моментальному подовженні і вистрілювання в разі небезпеки. Однак деякі представники інфузорій позбавлені таких органел і при цьому цілком життєздатні.
Інфузорія-туфелька пересувається за допомогою вій. Здійснюючи хвилеподібні рухи, вона пливе тупим кінцем вперед. Органели роблять прямий удар в випрямленном стані. Поворотний здійснюється в зігнутому. Процес цей не можна назвати синхронним, так як темп задає перша вія в ряду, а кожна наступна повторює дію з невеликою затримкою. Це призводить до обертання туфельки навколо своєї осі під час пересування. За секунду вона долає 2-2,5 мм відстані.
Згинаючи тіло, інфузорія може змінити напрямок. При несподіваному зіткненні з перешкодою вона різко подасться назад, так як в її мембрані різко зменшиться різниця потенціалів, і всередину проникнуть іони кальцію. Потім туфелька буде протягом деякого часу здійснювати рухи вперед і назад, за час яких кальцій вийде з клітки, і незабаром продовжить шлях по початкової траєкторії.
Органи, що забезпечують харчування
Рот туфельки виглядає як поглиблення на тілі, переходить в клітинну глотку. Навколо ротового отвори розташовані складні структури, сформовані з цілій. Харчується інфузорія-туфелька в основному водоростями, бактеріями і іншими дрібними одноклітинними організмами, яких знаходить по виділеним ними хімічних речовин. Волосковидними структури навколо рота заганяють видобуток в глотку разом з потоком води.
Далі їжа надходить в травну вакуоль, утворену в процесі фагоцитозу, і під дією цитоплазматического потоку переміщається в задній кінець клітини, повертається до передньої частини і знову йде назад. Вакуоль зливається з лізосомами, що супроводжується виникненням кислотного середовища, яка поступово зсувається в бік слаболужної.
Фагосома мігрує і збільшує швидкість всмоктування шляхом відділення дрібних мембранних бульбашок. Все, що не може бути переварено, викидається через порошіцу, позбавлену розвиненою цитоплазми. Переварені продукти розосереджуються по міжклітинному просторі і використовуються для здійснення життєдіяльності.
Після виконання своєї функції вакуоль зливається з зовнішньою мембраною і руйнується, виділяючи дрібні бульбашки. Згодом вони по мікротрубки, що створює цитоскелет, надходять в клітинну глотку, де формують нову фагосому.
Цікаво, що велика кількість їжі впливає на те, скільки живе інфузорія-туфелька. Тривалість життя складає всього кілька днів при надмірному харчуванні і кілька місяців (іноді до року) при мізерному раціоні.
скоротливі вакуолі
Скоротливі вакуолі розташовані на передній і задній частинах клітин. Кожна з них складається з резервуара, що відкривається назовні часом, і відходять радіальних каналів, оточених великою кількістю тонких трубочок, що перекачують рідину з цитоплазми. Всю тендітну систему утримує цитоскелет.
Основна функція цих внутрішніх органоїдів - осморегуляція. Дифузія молекул води всередину клітини призводить до надлишку рідини, який і виводиться вакуолями. Призводять канали відкачують воду в резервуар, який потім скорочується і відділяється від трубок, через пору викидаючи воду за межі клітини. Дві вакуолі працюють поперемінно, кожна скорочується по 10-25 секунд в залежності від температури навколишнього середовища. Через годину викинутий обсяг рідини прирівнюється до обсягу самої клітини.
процес розмноження
Інфузорія-туфелька розмножується безстатевим способом, який полягає в поперченное розподілі і супроводжується складними процесами регенерації. Так як з єдиної особини виходить дві, кожної з нових туфельок дістається по одній скорочувальної вакуолі, і вони змушені добудовувати відсутню самостійно. Клітинний рот дістається тільки однієї інфузорії, а другий в цей час доводиться утворювати ротовий отвір з необхідними структурами навколо нього. Базальні тільця і нові вії кожна представниця формує самостійно.
Інфузоріям властивий і статевий процес, званий кон`югацією, він полягає в перенесенні ядер між клітинами партнерів. У процесі беруть участь туфельки, утворені діленням різних материнських клітин. Вони склеюються ротовими порожнинами, в результаті чого утворюється цитоплазматичний місток.
У цей час у кожної особини руйнуються великі ядра, а малі діляться, вдвічі зменшуючи при цьому кількість хромосом. В результаті виходить 4 ядра, 3 з яких руйнуються. Час, що залишився ділиться на два генетично ідентичних ядра, і у кожного партнера утворюються чоловічий і жіночий пронуклеус. Жіночі ядра залишаються кожне в своїй клітці, а чоловічими інфузорії обмінюються. При обміні відбувається злиття жіночої і чоловічої пронуклеусов і утворюється нове ядро, що ділиться ще на два. Вони і стають новими великим і малим ядрами.
можливості вивчення
Розповідь про інфузорію-туфельку можна почути ще в школі, але як саме дослідники вивчали крихітний організм, знають не всі. Насправді в спостереженні за ним немає нічого складно, крім того, розмір в десяті міліметра є досить великим для найпростіших. Все це означає, що дослідження можна провести навіть в домашніх умовах, але спочатку для цього потрібно розвести культуру інфузорій.
Оскільки туфельки присутні у всіх водоймах, вода береться з цих джерел. Для чистоти експерименту потрібно взяти три скляні ємності і в одну з них покласти розкладаються гілочки і листя, в іншу - живі рослини, в третю - мул з дна. Всі матеріали беруться з водойми, звідти ж видобувається і рідина і заливається в банки.
Коли все готово, потрібно уважно переглянути вміст ємності і переконатися, що в ній немає сторонніх видимих оком організмів, наприклад, комах або личинок. Якщо вони є, їх доведеться виловити, в іншому випадку інфузорії будуть з`їдені. Підготовлена середовище проживання ставиться на вікно, прикривається склом і залишається при кімнатній температурі на кілька днів. При цьому потрібно стежити, щоб на ємність не потрапляли прямі сонячні промені.
Через дві доби банку слід струсити і перевірити, чи не з`явилося там будь-яких організмів. Це можуть бути як туфельки, так і інші істоти, але перевіряється це просто. Потрібно взяти краплю води у освітленій стінки судини ближче до поверхні, саме в цьому місці буде концентруватися більшість цікавлять організмів. Потім краплю слід помістити на скло і розглянути через мікроскоп або хоча б лупу.
Якщо при цьому видно веретеновідние тіла, що переміщаються швидко і плавно і обертаються навколо своєї осі, значить, вийшло розвести туфельок. Якщо в краплі присутній шматочок зелені або бактеріальна плівка, відразу безліч інфузорій буде накопичуватися навколо їжі.
Відокремити туфельок від інших тварин нескладно. Зазвичай вони рухаються набагато швидше за інших організмів, цим і потрібно скористатися. Для цього краплю, в якій є кілька типів істот, поміщають на скло і ставлять в добре освітлене місце. Поруч з нею доливають невелику кількість свіжої води і проводять зубочисткою лінію від однієї рідини до іншої так, щоб вийшов тонкий водяний місток, що з`єднує дві середовища. Інфузорії швидко пройдуть відстань і виявляться в новій краплі.
Буває, що не вдається розглянути нічого живого у воді, в такому випадку можна додати в ємність кілька крапель кип`яченого молока і почекати ще два дні. Через цей час можна ще раз спробувати вивчити розвинулися організми.
Далі туфельки будуть розмножуватися, прискорити цей процес можна, створивши їм сприятливі умови. Для цього їх поміщають в одну з наступних середовищ:
- на висушену бананову шкірку;
- на листя салату;
- в молоко;
- в настій сіна.
Розлучені таким чином організми можуть використовуватися для спостереження за ними в дослідницьких цілях або приносити практичну користь. Оскільки інфузорії - природні санітари прісних вод, вони можуть дезінфікувати рідина в акваріумах з рибами, а також служити кормом для мальків.
Таким чином, інфузорії-туфельки - це дивовижні організми, що володіють унікальними особливостями (наприклад, статевим процесом без розмноження), вони можуть бути вивчені навіть в домашніх умовах.
