Ученые полагают, что в ходе эволюции инфузории произошли от древних примитивных жгутиконосцев. Представители данного типа – балантидий, трубач, инфузория-туфелька. Некоторые виды могут вести одиночный подвижный образ жизни. Встречаются прикрепленные, иногда колониальные формы. Инфузории могут иметь стебель и быть его лишены, сократимые и панцирные. Но все микроорганизмы, принадлежащие к данному типу, имеют определенные особенности, присущие только этой группе животных. Это наличие ресничек для передвижения и захвата пищи, двух видов ядер, протекание полового процесса в форме конъюгации.Туфелька Инфузории (Infusoria) представляют собой одноклеточных животных, относящихся к типу простейших, микроскопически мелких существ, который насчитывает порядка 8 тысяч видов. Из всех простейших инфузории имеют самое сложное строение. Инфузория-туфелька относится к типу Infusoria, и виду Paramecium Caudatum.
Размеры инфузории-туфельки составляют от 0,1 до 0,35 мм. Свое название она получила благодаря форме своего тела. Наружный слой ее цитоплазмы плотный, за счет чего и сохраняется постоянная форма тела инфузории. Питаются инфузории главным образом бактериями и микроводорослями переваривая и проводя их через себя при помощи образующейся в цитоплазме пищеварительной вакуоли. Мелкие пищевые частицы проникают в тело инфузории через ротовое отверстие (которое всегда открыто) , и там скапливаются.
После чего пища проделывает в теле инфузории сложный путь, по ходу которого и осуществляется пищеварительный процесс. Все тело инфузории покрыто продольными рядами мелких ресничек, с помощью которых инфузория туфелька передвигается, совершая ими волнообразные движения. Инфузория туфелька достаточно подвижна. Скорость ее перемещения такова, что она за 1 секунду преодолевает
расстояние, превышающее длину ее тела в 10- 15 раз. Средой обитания инфузории туфельки является любой пресноводный водоем со стоячей водой и наличием в воде разлагающихся органических веществ. Ее можно обнаружить даже в аквариуме, взяв пробы воды с илом, и рассмотреть их под микроскопом. Infusoria Paramecium Caudatum – инфузория туфелька является очень популярным (стартовым) кормом для мальков большинства видов аквариумных рыб. А для некоторых (гурами) и незаменимым. Согласно анализам в инфузории туфелька содержится 6,8% сухого вещества, из которого 58,1% — белок, 31,7% — жиры, 3,4% — зола
Описание
Средой обитания инфузории-туфельки являются любые пресные водоёмы 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[1]. Форма тела напоминает подошву туфли. Наружный плотный слой цитоплазмы (пелликула) включает находящиеся под наружной мембраной плоские мембранные цистерны (альвеолы), микротрубочки и другие элементы цитоскелета.
Строение инфузории-туфельки
На поверхности клетки в основном продольными рядами расположены реснички[1], количество которых — от 10 до 15 тыс.[2]. 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[3]. 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, лишённые трихоцист и вполне жизнеспособные. Всего у туфельки 5—8 тысяч трихоцист.
У туфельки 2 сократительные вакуоли в передней и задней части клетки[1]. 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 определённом 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.
Как культивировать инфузорию в домашних условиях
Выращивание туфелек может происходить в обыкновенных трехлитровых банках. В них легко наблюдать за состоянием культуры, подбирать количество корма, стеклянные стенки отлично пропускают необходимый солнечный свет.
Перед запуском культуры, емкость нужно подготовить – промыть солевым или содовым раствором, наполнить на 2/3 кипяченой водой, дать ей остыть до комнатной температуры.
В отстоявшуюся воду помещается особь инфузории, ее можно купить или отделить из аквариумной воды. Желательно, чтобы температура в помещении доходила до 22-26 °C, так колония разрастется до максимального числа особей – 40 тыс./1 . Емкость рекомендуется проветривать, в воде с кислородом инфузории ложатся на дно, при его отсутствии выплывают, что помогает отследить количество особей.
Выращивание туфелек в банке
Существует несколько способов развести инфузорию:
Периодическое добавление корма.
Готовую банку наполняем инфузориями и кормом, подойдут обычные дрожжи, без примесей. Их разводят кипятком и по капельке подают в культиватор. В начале процесса потребуется несколько капель смеси, которые вызовут легкое замутнение воды. Пропорционально числу инфузорий повышается дозировка. Подкормку осуществляют через день.
Запуск исходной культуры в заранее сделанный корм.
Для данного метода потребуется засохшая кожура созревшего банана, моркови, картофеля, листья салата и т.д. на них будут плодиться бактерии, которые в будущем станут пищей для инфузорий. Ингредиенты нужно промыть водой и сложить в банку. Следующие несколько дней вода в банке будет мутнеть и начнет неприятно пахнуть, что свидетельствует об активном размножении бактерий. Через неделю туда можно выпустить туфельку, которая в течение недели заполнит весь культиватор. Модно начинать подкармливать ею мальков.
Кожура созревшего банана
К еде туфельки не привередливы, их легко прокормить продуктами из кухни. Употребляют пищу растительного происхождения, молочные продукты, корм для рыб, печень. Перед кормлением еду нужно высушить, в культиватор подавать в марле, кубиками в 2-3 см.
Можно изготовить настой на сене. На литр воды потребуется 10 г сена, его опускают в кипяток, 20 минут варят на слабом огне. Все микроорганизмы за это время погибают, остаются только бактерии, которыми и питается инфузория. Настойку оставляют в тепле на несколько дней, чтобы дать бактериям время размножиться. Такой способ прикорма называют гидролизными дрожжами. Их вносят раз в неделю, в расчете 1 г на 10 л.
Обратите внимание! Так как, одноклеточные питаются кисломолочными бактериями, корм для инфузорий можно сделать на молоке, продуктах, которые его содержат. Кормить нужно по 2 капли в неделю. При подкорме живой пылью важно соблюдать меру, и не перекармливать одноклеточных. Если в культиваторе будет слишком много бактерий, туфельки погибнут из-за нехватки кислорода.
«Живая пыль» с коловратками
Принцип разведения коловраток практически идентичен. Культуру можно найти в магазине, или выловить в ближайшем водоеме, важно, чтобы вместе с коловратками не попались личинки, беспозвоночные.
Во время разведения световой день должен длиться не менее 10 часов. Живут коловратки неполный месяц, по истечении которого, нужно заменить часть воды в емкости, наполнить ее новыми цистами.
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 удалённым 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.
Раздражительность
Если поместить на стекло каплю чистой воды и каплю воды с инфузориями и соединить их тонким водяным каналом, а затем в каплю с инфузориями положить маленький хрусталик соли, то туфельки перепливатимуть в каплю с чистой водой: для инфузорий раствор соли вреден.
Если в каплю с инфузориями ничего не добавлять, а в каплю чистой воды добавить немного настоя с бактериями, тогда туфельки соберутся вокруг бактерий — своей обычной пищи.
Эти опыты показывают, что инфузории могут отвечать определенным образом (например, перемещением) на воздействие внешней среды, то есть им свойственна раздражительность. Это свойство характерно для всех живых существ.
Движение
Совершая ресничками волнообразные движения, туфелька передвигается (плывёт тупым концом вперёд)[1]. 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[2]. 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-вперёд, 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.
Хищники
Есть у простейших свои охотники и свои жертвы. В роли последних чаще всего оказываются именно туфельки. На противоположном конце находятся особые виды инфузорий. Люди нашли два вида охотников:
- бурсария;
- дилептус.
Первая в несколько раз больше инфузории-туфельки. Ее размеры могут достигать 1 мм. Выглядит она, как рыболовная верша — воронка. В узком конце находится рот. Инфузория гоняется за туфельками, передвигаясь резкими размашистыми движениями.
Настигнув жертву, она замирает и пытается «пообедать». Дается ей это не так легко. Она обладает длинными ротовыми ресницами, которые загоняют туфельку в рот. Та отчаянно пытается вырваться. Часто довольно успешно.
Но если туфелька попала с током воды внутрь глотки, бурсария может праздновать победу, выбраться обратно инфузория-туфелька просто не успеет. Протоплазма бурсарии сжимается, умерщвляя добычу, после чего та переваривается.
Передвигаясь неспешными движениями, на туфелек может охотиться и дилептус — другой хищник. В отличие от бурсарии, которая просто хватает добычу ртом, одноклеточная инфузория дилептус действует хитрее. Имея длинный хобот, снабженный стрекательными иглами, инфузория использует его для умерщвления добычи. Им наносятся удары оказавшимся по соседству инфузориям, а уколы парализуют жертву. Далее начинается трапеза. Дилептус открывает широко растягивающийся рот и заглатывает добычу, которая может оказаться больше его размером.
Питание и пищеварение
Питание сгруппировавшихся инфузорий зелёными водорослями
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[1]. 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 определённому «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[4]. 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, лишённый 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.
Виды инфузорий
Предполагается, что существует до 30 тыс. видов инфузорий, в расчетах используется среднее значение – 8-9 тыс. Соотношение среди них паразитических, свободноживущих и комменсальных, также, относительно. Приблизительно 70% инфузорий считаются свободноживущими.
Инфузории паразиты
Помимо обычных инфузорий, существуют паразитирующие виды, способные причинить вред живущих рядом с ними существ. Среди них выделяются категории, паразитирующие на теле рыб. Эти вредоносные одноклеточные вызывают заболевания, чреватые смертью рыбы. Наиболее распространенные болезни: ложная плесень, молочная болезнь, Тетрахимена.
Внимание! Такие паразиты живут в домашних аквариумах, воздействуют на рыб со слабым иммунитетом.
Инфузории для мальков
Аквариумисты ценят туфельку, за ее пособничество в процессе выращивания рыб. Одноклеточное – самый мелкий корм из возможных, подходит всем видам детенышей мелких рыб. Настоящее спасение для хозяев капризных мальков, которые не питаются ничем кроме инфузорий.
Инфузории паразиты
Инфузории – корм для мальков
Дыхание, выделение, осморегуляция
Туфелька дышит всей поверхностью клетки. Она способна существовать за счёт гликолиза при низкой концентрации кислорода в воде. Продукты азотистого обмена также выводятся через поверхность клетки и частично через сократительную вакуоль.
Основная функция сократительных вакуолей осморегуляторная. Они выводят из клетки излишки воды, проникающие туда за счёт осмоса. Сначала набухают приводящие каналы, затем вода из них перекачивается в резервуар[5]. При сокращении резервуара он отделяется от приводящих каналов, а вода выбрасывается через пору. Две вакуоли работают в противофазе, они сокращаются с периодом в 20—25 с[1] (по другим данным — 10—15 с при комнатной температуре[5]). За час вакуоли выбрасывают из клетки объём воды, примерно равный объёму клетки.
Химия жизни
Инфузория является первоклассным химиком. Двигаясь вперед, она находит пропитание по незаметным изменениям состава воды. В месте большого скопления бактерий химический состав несколько изменяется, что позволяет инфузории-туфельке безошибочно находить себе пропитание.
Хоть туфелька и живет в стоячих водах, поедая бактерии и водоросли, она очищает водоем. В таких местах вода всегда чиста и прозрачна, ведь первыми загрязнителями естественных водоемов являются именно бактерии и споры водорослей — лучший корм для инфузорий.
Инфузории-туфельки очень разборчивы. Идеальная среда обитания должна быть пресной. Важным факторов их размножения является большое количество органических остатков, бактерий и мелких водорослей. Если последних мало, инфузории стараются уйти из такого места. Ощутив неблагоприятные условия, инфузории также постараются переместиться.
К плохим условиям для процессов, способствующих их проживанию, относятся похолодание, появление в воде примесей соли, а также недостаток света. Проявление любого из указанных свойств заставит инфузории переместиться – из менее освещенных слоев жидкости на поверхность, из соленого места в более чистое, пресное. Если же температура приближается к нулю, то инфузории мигрируют.
Размножение
Воспроизвести медиафайл
Конъюгация инфузорий-туфелек
У инфузории-туфельки есть бесполое размножение, в то же время у неё присутствует половой процесс, который не приводит к размножению. Бесполое размножение — поперечное деление в активном состоянии. Оно сопровождается процессами регенерации. Например, одна из особей заново образует клеточный рот с околоротовой цилиатурой, каждая достраивает недостающую сократительную вакуоль, происходит размножение базальных телец и образование новых ресничек и т. п.
Половой процесс, как и у других инфузорий, происходит в форме конъюгации[6]. Туфельки, относящиеся к разным клонам, временно «склеиваются» ротовыми сторонами, и между клетками образуется цитоплазматический мостик. Затем макронуклеусы конъюгирующих инфузорий разрушаются, а микронуклеусы делятся путём мейоза. Из образовавшихся четырёх гаплоидных ядер три погибают, а оставшаяся делится митозом[6]. В каждой инфузории теперь есть два гаплоидных пронуклеуса — один из них женский (стационарный), а другой — мужской (мигрирующий). Инфузории обмениваются мужскими пронуклеусами, а женские остаются в «своей» клетке. Затем в каждой инфузории «свой» женский и «чужой» мужской пронуклеусы сливаются, образуя диплоидное ядро — синкарион. При делении синкариона образуется два ядра. Одно из них становится диплоидным микронуклеусом, а второе превращается в полиплоидный макронуклеус. Реально этот процесс происходит сложнее и сопровождается специальными постконъюгационными делениями.
Научная классификация
Вид инфузорий относится к надцарству эукариотов, то есть организмов, обладающих ядром. Им соответствует тип ресничных, класс Oligohymenophorea и род парамеций. Особенностью представителей этого ранга является предпочтение кислыми условиями среды.
Исследователи в своё время затратили множество усилий на расшифровку генома некоторых видов, относящихся к парамециям. Оказалось, что он содержит 40 000 генов, кодирующих белки, тогда как у человека их всего около 28 000. Увеличение количества генов произошло в результате нескольких дупликаций первоначального генома. Способ кодирования последовательности аминокислотных остатков у инфузорий уникален наличием единичного, а не тройственного, как в универсальном генетическом коде, кодона, который завершает синтез полипептидной цепи.
Примечания
- ↑ 123456
§5. Инфузория-туфелька // Биология: Животные: Учебник для 7—8 классов средней школы / Б. Е. Быховский, Е. В. Козлова, А. С. Мончадский и другие; Под редакцией М. А. Козлова. — 23-е изд. — М.: Просвещение, 1993. — С. 16—18. — ISBN 5090043884. - ↑ 12
Полянский Ю. И., 1987, с. 97. - Полянский Ю. И., 1987, с. 95.
- Полянский Ю. И., 1987, с. 100.
- ↑ 12
Полянский Ю. И., 1987, с. 96. - ↑ 12
Полянский Ю. И., 1987, с. 99.
Миграции
При ухудшении условий для жизнедеятельности инфузории могут перебраться на новое место обитания. Процесс состоит из нескольких этапов:
- Сотни тысяч туфелек собираются группками.
- Каждая собирается в правильный шарик.
- Многоклеточная особь переносится на новое место
- На новом месте распадается на отдельные существа.
Перемещаться инфузории могут ветром или «пассажирами» на птицах и животных. Для шарика, в виде которого инфузории путешествуют, ученые придумали название — циста.
Может быть и другой вариант — инфузории впадают в «спячку». Группы не собираются, а отдельные существа создают собственные панцири-цисты, в которых могут находиться, пока условия не станут благоприятными.
Литература
- Ehrenberg C. G.
Dritter Beitrag zur Erkenntniss grosser Organisation in der Richtung des kleinsten Raumes (нем.) // Abhandlungen der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu Berlin. Aus dem Jahre 1833 : magazin. — Leipzig, 1835. — S. 268—269, 323. - Ehrenberg C. G.
502. Paramecium caudatum, geschwänztes Pantoffelthierchen // Die Infusionsthierchen als volkommene Organismen (нем.). — Leipzig, 1838. — S. 351—352. - Полянский Ю. И.
Подцарство Простейшие, или Одноклеточные (Protozoa) // Жизнь животных / под ред. Ю. И. Полянского, гл. ред. В. Е. Соколов. — 2-е изд. — М.: Просвещение, 1987. — Т. 1. Простейшие. Кишечнополостные. Черви. — С. 95—101. — 448 с.
