23.4: אקולוגיה של פרוטיסטים

Last updated
Save as PDF

Page ID: 206553

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

מיומנויות לפיתוח

תאר את התפקיד שממלאים פרוטיסטים במערכת האקולוגית
תאר מינים פתוגניים חשובים של פרוטיסטים

פרוטיסטים מתפקדים בנישות אקולוגיות שונות. בעוד שחלק מהמינים הפרוטיסטים הם מרכיבים חיוניים בשרשרת המזון ומחוללי ביומסה, אחרים מתפקדים בפירוק חומרים אורגניים. פרוטיסטים אחרים הם פתוגנים אנושיים מסוכנים או גורמים סיבתיים למחלות צמחים הרסניות.

יצרנים ראשוניים/מקורות מזון

פרוטיסטים הם מקורות תזונה חיוניים לאורגניזמים רבים אחרים. במקרים מסוימים, כמו בפלנקטון, פרוטיסטים נצרכים ישירות. לחלופין, פרוטיסטים פוטוסינתטיים משמשים כמפיקים של תזונה לאורגניזמים אחרים. לדוגמה, דינופלגלטים פוטוסינתטיים הנקראים zooxanthellae משתמשים באור השמש כדי לתקן פחמן אנאורגני. במערכת יחסים סימביוטית זו, הפרוטיסטים הללו מספקים חומרים מזינים לפוליפים של אלמוגים (איור\(\PageIndex{1}\)) המאכלסים אותם, ומעניקים לאלמוגים דחיפה של אנרגיה להפרשת שלד סידן פחמתי. בתורם, האלמוגים מספקים לפרוטיסט סביבה מוגנת ואת התרכובות הדרושות לפוטוסינתזה. סוג זה של קשר סימביוטי חשוב בסביבות דלות בחומרים מזינים. ללא סימביונים דינופלגלטים, האלמוגים מאבדים פיגמנטים של אצות בתהליך הנקרא הלבנת אלמוגים, ובסופו של דבר הם מתים. זה מסביר מדוע אלמוגים בוני שונית אינם שוכנים במים עמוקים מ -20 מטר: אור לא מספיק מגיע לעומקים אלה כדי שדינופלגלטים יוכלו לבצע פוטוסינתזה.

תמונה תת-מימית זו מציגה פוליפים אלמוגים. פוליפים הם בצורת כוס ויש להם זרועות המשתרעות מקצה הכוס. — איור\(\PageIndex{1}\): פוליפים של אלמוגים משיגים תזונה באמצעות מערכת יחסים סימביוטית עם דינופלגלטים.

הפרוטיסטים עצמם ותוצרי הפוטוסינתזה שלהם חיוניים - במישרין או בעקיפין - להישרדותם של אורגניזמים החל מחיידקים ועד יונקים (איור). \(\PageIndex{2}\) כיצרנים ראשוניים, פרוטיסטים מאכילים חלק גדול מהמינים המימיים בעולם. (ביבשה, צמחים יבשתיים משמשים כיצרנים ראשוניים.) למעשה, כרבע מהפוטוסינתזה בעולם מתבצעת על ידי פרוטיסטים, במיוחד דינופלגלטים, דיאטומים ואצות רב תאיות.

קולאז 'התמונות מציג רכיכות, סרטן, דולפין, פינגווין ובית ספר לדגים. — איור\(\PageIndex{2}\): כמעט כל האורגניזמים המימיים תלויים במישרין או בעקיפין בפרוטיסטים למזון. (אשראי "רכיכות": שינוי עבודה על ידי קרייג שטיהלר, USFWS; אשראי "סרטן": שינוי עבודה על ידי דוד ברקוביץ; אשראי "דולפין": שינוי של עבודה על ידי מייק ביירד; אשראי "דגים": שינוי של עבודה על ידי טים שירמן-צ'ייס; אשראי "פינגווין": שינוי של עבודה על ידי אהרון לוגן)

פרוטיסטים אינם יוצרים מקורות מזון רק לאורגניזמים השוכנים בים. לדוגמה, מינים פרבזאליים אנאירוביים מסוימים קיימים בדרכי העיכול של טרמיטים וג'וקים אוכלי עצים, שם הם תורמים שלב חיוני בעיכול התאית הנבלעת על ידי חרקים אלה כשהם עוברים דרך עץ.

פתוגנים אנושיים

פתוגן הוא כל דבר שגורם למחלות. טפילים חיים בתוך או על אורגניזם ופוגעים באורגניזם. מספר לא מבוטל של פרוטיסטים הם טפילים פתוגניים שחייבים להדביק אורגניזמים אחרים כדי לשרוד ולהתפשט. טפילים פרוטיסטים כוללים את הגורמים הסיבתיים למלריה, מחלת שינה אפריקאית וגסטרואנטריטיס הנישאת במים בבני אדם. פתוגנים פרוטיסטים אחרים טורפים צמחים, וגורמים להרס מאסיבי של גידולי מזון.

מינים פלסמודיום

חברי הסוג פלסמודיום חייבים ליישב גם יתוש וגם חולייתנים כדי להשלים את מחזור חייהם. אצל בעלי חוליות, הטפיל מתפתח בתאי כבד וממשיך להדביק תאי דם אדומים, פורצים מתאי הדם ומשמידים אותם בכל מחזור שכפול א-מיני (איור\(\PageIndex{3}\)). מבין ארבעת מיני הפלסמודיום הידועים כמדביקים בני אדם, P. falciparum מהווה 50 אחוז מכלל מקרי המלריה והוא הגורם העיקרי לתמותה הקשורה למחלות באזורים טרופיים בעולם. בשנת 2010 הוערך כי מלריה גרמה בין חצי למיליון מקרי מוות, בעיקר בילדים אפריקאים. במהלך המלריה, P. falciparum יכול להדביק ולהשמיד יותר ממחצית מתאי הדם המסתובבים של האדם, מה שמוביל לאנמיה קשה. בתגובה למוצרי פסולת המשתחררים כשהטפילים מתפרצים מתאי דם נגועים, מערכת החיסון המארחת מגבירה תגובה דלקתית מסיבית עם פרקים של חום מעורר הזיות כאשר טפילים מסירים תאי דם אדומים, ושופכים פסולת טפילים לזרם הדם. P. falciparum מועבר לבני אדם על ידי יתוש המלריה האפריקאי, אנופלס גמביה. טכניקות להרוג, לעקר או להימנע מחשיפה למין יתושים אגרסיבי מאוד זה חיוניות לשליטה במלריה.

המיקרוגרף מציג תאי דם אדומים עגולים, כל אחד ברוחב של כ -8 מיקרון, נגוע ב- P falciparum בצורת טבעת. — איור\(\PageIndex{3}\): תאי דם אדומים מוצגים כנגועים ב *P. falciparum*, הגורם הסיבתי למלריה. בתמונה מיקרוסקופית קלה זו שצולמה באמצעות עדשת טבילה בשמן 100 ×, P. *falciparum* בצורת הטבעת מכתים סגול. (אשראי: שינוי העבודה על ידי מייקל זהניסר; נתוני סרגל קנה מידה מאת מאט ראסל)

טריפנוזומים

Trypanosoma brucei, הטפיל שאחראי על מחלת השינה האפריקאית, מבלבל את מערכת החיסון האנושית על ידי שינוי השכבה העבה של גליקופרוטאינים על פני השטח עם כל מחזור זיהומי (איור

באמריקה הלטינית, מין אחר, T. קרוזי, אחראי למחלת צ'אגאס. T. דלקות קרוזי נגרמות בעיקר על ידי באג מוצץ דם. הטפיל מאכלס רקמות לב ומערכת העיכול בשלב הכרוני של ההדבקה, מה שמוביל לתת תזונה ואי ספיקת לב כתוצאה מקצבי לב לא תקינים. על פי ההערכות, 10 מיליון בני אדם נדבקים במחלת צ'אגאס והיא גרמה ל -10,000 מקרי מוות בשנת 2008.

המיקרוגרף מציג תאי דם אדומים עגולים, ברוחב של כ -8 מיקרון. שחייה בין תאי הדם האדומים הם טריפנוזומים דמויי סרט. הטריפנוזומים ארוכים פי שלושה מכדוריות הדם האדומות רחבות. — איור\(\PageIndex{4}\): טריפנוזומים מוצגים בין תאי דם אדומים. (אשראי: שינוי עבודתו של ד"ר מירון ג 'שולץ; נתוני סרגל קנה מידה מאת מאט ראסל)

טפילי צמחים

טפילים פרוטסטיים של צמחים יבשתיים כוללים סוכנים המשמידים גידולי מזון. ה-oomycete Plasmopara viticola מטפיל צמחי ענבים וגורם למחלה הנקראת טחב פלומתי (איור). \(\PageIndex{5}\) צמחי ענבים נגועים P. ויטיקולה נראית מעוכבת ויש לה עלים דהויים ונבולים. התפשטות הטחב הפלומתי כמעט קרסה את תעשיית היין הצרפתית במאה התשע עשרה.

בתצלום נראה עלה נגוע בטחב פלומתי (משמאל) וטחב אבקתי (מימין). במקום בו העלה נגוע בטחב פלומתי, הוא צהוב במקום ירוק. טחב אבקתי מופיע ככתם לבן על העלה. — *איור\(\PageIndex{5}\): טחב פלומתי וגם אבקתי על עלה ענבים זה נגרם על ידי זיהום של P. viticola.* (אשראי: שינוי עבודה על ידי USDA)

Phytophthora infestans הוא oomycete האחראי לדלקת מאוחרת של תפוחי אדמה, הגורמת לגבעולי תפוחי אדמה וגבעולים להתפורר לרפש שחור (איור). \(\PageIndex{6}\) דלקת תפוחי אדמה נרחבת הנגרמת על ידי P. אינפסטנים גרמו לרעב תפוחי האדמה האירי הידוע במאה התשע עשרה שגבה את חייהם של כמיליון בני אדם והוביל להגירה של לפחות מיליון נוספים מאירלנד. הדלקת המאוחרת ממשיכה לפגוע בגידולי תפוחי אדמה בחלקים מסוימים של ארצות הברית ורוסיה, ומחסלת עד 70 אחוז מהיבולים כאשר לא מורחים חומרי הדברה.

בתצלום נראית פרוסת תפוח אדמה שהשחימה ונראית רקובה. — איור\(\PageIndex{6}\): שרידים לא מעוררי תיאבון אלה נובעים מזיהום ב *P. infestans*, הגורם הסיבתי לדלקת מאוחרת של תפוחי אדמה. (אשראי: USDA)

סוכני פירוק

ספרובי הפרוטיסטים דמויי הפטרייה מתמחים לספיגת חומרים מזינים מחומרים אורגניים שאינם חיים, כגון אורגניזמים מתים או הפסולת שלהם. לדוגמה, סוגים רבים של oomycetes גדלים על בעלי חיים מתים או אצות. לפרוטיסטים ספרוביים יש את התפקיד החיוני של החזרת חומרים מזינים אנאורגניים לאדמה ולמים. תהליך זה מאפשר גידול צמחים חדש, אשר בתורו מייצר מזון לאורגניזמים אחרים לאורך שרשרת המזון. ואכן, ללא מיני ספרוב, כגון פרוטיסטים, פטריות וחיידקים, החיים יפסיקו להתקיים כאשר כל הפחמן האורגני "נקשר" באורגניזמים מתים.

סיכום

פרוטיסטים מתפקדים בכמה רמות של מארג המזון האקולוגי: כיצרנים ראשוניים, כמקורות מזון ישירים וכמפרקים. בנוסף, פרוטיסטים רבים הם טפילים של צמחים ובעלי חיים העלולים לגרום למחלות אנושיות קטלניות או להרוס יבולים יקרי ערך.