13.3: المحتجون
- Page ID
- 191644
كانت الكائنات حقيقية النواة التي لم تتناسب مع معايير الممالك الحيوانية أو الفطريات أو النباتات تُسمى تاريخيًا بالبروتيستس وتم تصنيفها إلى مملكة بروتيستا. تشمل الطلائع حقيقيات النوى أحادية الخلية التي تعيش في مياه البركة (الشكل\(\PageIndex{1}\))، على الرغم من أن الأنواع البروتيستية تعيش في مجموعة متنوعة من البيئات المائية والبرية الأخرى، وتحتل العديد من المنافذ المختلفة. ليست كل الأنواع الأولية مجهرية وذات خلية واحدة؛ فهناك بعض الأنواع الكبيرة جدًا متعددة الخلايا، مثل عشب البحر. خلال العقدين الماضيين، أظهر مجال علم الوراثة الجزيئي أن بعض الطلائع ترتبط بالحيوانات أو النباتات أو الفطريات أكثر من ارتباطها بالطباحين الآخرين. لهذا السبب، تم إعادة تعيين السلالات البروتستانتية المصنفة أصلاً في مملكة بروتيستا في ممالك جديدة أو ممالك أخرى قائمة. لا يزال يتم فحص ومناقشة السلالات التطورية للطواحين. في غضون ذلك، لا يزال مصطلح «protist» مستخدمًا بشكل غير رسمي لوصف هذه المجموعة المتنوعة للغاية من حقيقيات النوى. كمجموعة جماعية، يُظهر المتظاهرون تنوعًا مذهلاً في المورفولوجيا والفسيولوجيا والبيئة.
خصائص البروتيستس
هناك أكثر من 100000 نوع حي موصوف من الطلائع، وليس من الواضح عدد الأنواع غير الموصوفة التي قد توجد. نظرًا لأن العديد من الطبانيين يعيشون في علاقات تكافلية مع الكائنات الحية الأخرى وغالبًا ما تكون هذه العلاقات خاصة بالأنواع، فهناك إمكانات هائلة للتنوع البروتيستي غير الموصوف الذي يتناسب مع تنوع المضيفين. كمصطلح شامل للكائنات حقيقية النواة التي ليست حيوانات أو نباتات أو فطريات أو أي مجموعة مفردة مرتبطة بالنشوء، فليس من المستغرب أن تكون هناك خصائص قليلة مشتركة بين جميع الطلائع.
يوجد جميع عمال الحفر تقريبًا في نوع من البيئة المائية، بما في ذلك بيئات المياه العذبة والبحرية والتربة الرطبة وحتى الثلج. العديد من أنواع البروتيست هي طفيليات تصيب الحيوانات أو النباتات. الطفيل هو كائن حي يعيش على كائن حي آخر أو فيه ويتغذى عليه، غالبًا دون قتله. تعيش بعض أنواع البروتيست على الكائنات الحية الميتة أو نفاياتها، وتساهم في تحللها.
الهيكل البروتستانتي
تعد خلايا البروتيستس من بين أكثر الخلايا تفصيلاً. معظم الطفيليات مجهرية وأحادية الخلية، ولكن توجد بعض الأشكال الحقيقية متعددة الخلايا. يعيش عدد قليل من البروتيستس كمستعمرات تتصرف في بعض النواحي كمجموعة من الخلايا الحية الحرة وبطرق أخرى ككائن متعدد الخلايا. لا يزال الطعنون الآخرون يتألفون من خلايا مفردة ضخمة متعددة النواة تشبه النقط غير المتبلورة من الوحل أو، في حالات أخرى، مثل السرخس. في الواقع، العديد من الخلايا البروتيستية متعددة النواة؛ في بعض الأنواع، تختلف النوى بأحجام مختلفة ولها أدوار مميزة في وظيفة الخلية البروتيستية.
يتراوح حجم الخلايا البروتيستية المفردة من أقل من ميكرومتر إلى أطوال 3 أمتار للخلايا متعددة النواة في الأعشاب البحرية Caulerpa. قد يتم تغليف الخلايا البروستاتية بأغشية الخلايا الشبيهة بالحيوانات أو جدران الخلايا الشبيهة بالنباتات. يتم تغليف البعض الآخر في قشور زجاجية أساسها السيليكا أو يتم جرحه بحبيبات من شرائط البروتين المتشابكة. تعمل البليكل كطبقة مرنة من الدرع، مما يمنع الطرف الأمامي من التمزق أو الثقب دون المساس بنطاق حركته.
غالبية الطلائحين يتنقلون، لكن أنواعًا مختلفة من الطلائع طوّرت أنماطًا متنوعة من الحركة. يمتلك بعض السبتيين سوطًا واحدًا أو أكثر يقومون بتدويره أو بالسوط. يتم تغطية البعض الآخر بصفوف أو خصلات من الأهداب الصغيرة التي يضربونها بالتنسيق مع السباحة. لا يزال البعض الآخر يرسل pseudopodia الشبيهة بالفص من أي مكان على الخلية، ويربط pseudopodium إلى الركيزة، ويسحب بقية الخلية نحو نقطة الارتكاز. يمكن لبعض الطبانيين التحرك نحو الضوء من خلال ربط استراتيجية الحركة الخاصة بهم بجهاز استشعار الضوء.
كيف يحصل المتظاهرون على الطاقة
يُظهر أخصائيو أمراض البروستاتا العديد من أشكال التغذية وقد يكونون هوائيين أو لاهوائيين. تتميز أدوات التمثيل الضوئي (فوتوتوتروفس) بوجود البلاستيدات الخضراء. أما العناصر الأولية الأخرى فهي كائنات غير متجانسة وتستهلك المواد العضوية (مثل الكائنات الحية الأخرى) للحصول على التغذية. تبتلع الأميبات وبعض أنواع البروتيست الأخرى غير المتجانسة الجسيمات من خلال عملية تسمى البلعمة، حيث يبتلع غشاء الخلية جسيم الطعام ويجلبه إلى الداخل، ويقرصه من كيس غشائي داخل الخلايا، أو حويصلة، يسمى فجوة الطعام (الشكل\(\PageIndex{2}\)). ثم تندمج هذه الحويصلة مع الليزوزوم، ويتم تقسيم جزيئات الطعام إلى جزيئات صغيرة يمكن أن تنتشر في السيتوبلازم وتستخدم في التمثيل الغذائي الخلوي. في النهاية يتم طرد البقايا غير المهضومة من الخلية من خلال خروج الخلايا.
تمتص بعض الكائنات غير المتجانسة العناصر الغذائية من الكائنات الحية الميتة أو نفاياتها العضوية، والبعض الآخر قادر على استخدام التمثيل الضوئي أو التغذية على المواد العضوية، اعتمادًا على الظروف.
الاستنساخ
يتكاثر المتظاهرون من خلال مجموعة متنوعة من الآليات. معظمها قادر على شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي، مثل الانشطار الثنائي لإنتاج خليتين صغيرتين، أو الانشطار المتعدد للانقسام في وقت واحد إلى العديد من الخلايا الوليدة. ينتج البعض الآخر براعم صغيرة تستمر في الانقسام وتنمو إلى حجم الطبيب الأبوي. يعد التكاثر الجنسي، الذي يشمل الانقسام الاختزالي والإخصاب، أمرًا شائعًا بين الطلائع، ويمكن للعديد من أنواع البروستاتا التحول من التكاثر اللاجنسي إلى التكاثر الجنسي عند الضرورة. غالبًا ما يرتبط التكاثر الجنسي بالفترات التي تستنفد فيها العناصر الغذائية أو تحدث تغيرات بيئية. قد يسمح التكاثر الجنسي للطالب بإعادة تجميع الجينات وإنتاج أشكال جديدة من النسل التي قد تكون أكثر ملاءمة للبقاء على قيد الحياة في البيئة الجديدة. ومع ذلك، غالبًا ما يرتبط التكاثر الجنسي أيضًا بالخراجات التي تشكل مرحلة الحماية والراحة. اعتمادًا على موطنها، قد تكون الأكياس مقاومة بشكل خاص لدرجات الحرارة القصوى أو الجفاف أو انخفاض درجة الحموضة. تسمح هذه الإستراتيجية أيضًا لبعض أخصائيي العلاج الطبيعي بـ «انتظار» الضغوطات حتى تصبح بيئتهم أكثر ملاءمة للبقاء على قيد الحياة أو حتى يتم نقلها (مثل الرياح أو الماء أو النقل على كائن حي أكبر) إلى بيئة مختلفة لأن الأكياس لا تظهر أي استقلاب خلوي تقريبًا.
التنوع البروتستانتي
مع ظهور تسلسل الحمض النووي، بدأت العلاقات بين مجموعات البروتستانت وبين مجموعات البروتيست وغيرها من حقيقيات النوى تصبح أكثر وضوحًا. يتم استبدال العديد من العلاقات التي كانت قائمة على أوجه التشابه المورفولوجية بعلاقات جديدة قائمة على أوجه التشابه الجيني. قد يكون البروتستانت الذين يظهرون سمات مورفولوجية متشابهة قد طوروا هياكل مماثلة بسبب الضغوط الانتقائية المماثلة - وليس بسبب النسب المشتركة الحديثة. هذه الظاهرة تسمى التطور المتقارب. إنه أحد الأسباب التي تجعل تصنيف Protist صعبًا للغاية. يجمع مخطط التصنيف الناشئ مجال Eukaryota بأكمله في ست «مجموعات فائقة» تحتوي على جميع الطلائع بالإضافة إلى الحيوانات والنباتات والفطريات (الشكل\(\PageIndex{3}\))؛ وتشمل هذه المجموعات ديفاتا وكرومالفيولاتا وريزاريا وأروكيبلاستيدا والأمويبوزوا وأوبيستوكونتا. يُعتقد أن المجموعات الفائقة أحادية النواة؛ يُعتقد أن جميع الكائنات الحية داخل كل مجموعة خارقة قد تطورت من سلف مشترك واحد، وبالتالي فإن جميع الأعضاء مرتبطون ببعضهم البعض بشكل وثيق أكثر من الكائنات الحية خارج تلك المجموعة. لا تزال هناك أدلة غير متوفرة على احتكار بعض الجماعات.
مسببات الأمراض البشرية
العديد من الطفيليات الطفيلية هي طفيليات مسببة للأمراض يجب أن تصيب الكائنات الحية الأخرى من أجل البقاء والانتشار. تشمل طفيليات البروستاتا العوامل المسببة للملاريا ومرض النوم الأفريقي والتهاب المعدة والأمعاء الذي تنقله المياه لدى البشر. تفترس مسببات الأمراض الطفيلية الأخرى النباتات، مما يؤدي إلى تدمير واسع النطاق للمحاصيل الغذائية.
أنواع البلازموديوم
يجب أن يصيب أعضاء جنس Plasmodium البعوض والفقاريات لإكمال دورة حياتهم. في الفقاريات، يتطور الطفيل في خلايا الكبد ويستمر في إصابة خلايا الدم الحمراء، وينفجر من خلايا الدم ويدمرها مع كل دورة تكاثر لاجنسية (الشكل\(\PageIndex{4}\)). من بين أنواع البلازموديوم الأربعة المعروفة بإصابتها بالبشر، P. يمثل الفالسيباروم 50 في المائة من جميع حالات الملاريا وهو السبب الرئيسي للوفيات المرتبطة بالأمراض في المناطق الاستوائية من العالم. في عام 2010، تشير التقديرات إلى أن الملاريا تسببت في ما بين 0.5 ومليون حالة وفاة، معظمها بين الأطفال الأفارقة. خلال مسار الملاريا، P. يمكن للفالسيباروم أن يصيب ويدمر أكثر من نصف خلايا الدم المنتشرة في الإنسان، مما يؤدي إلى فقر الدم الشديد. ردًا على منتجات النفايات التي تنبعث عند انفجار الطفيليات من خلايا الدم المصابة، يقوم الجهاز المناعي المضيف بزيادة الاستجابة الالتهابية الهائلة مع نوبات الحمى المسببة للهذيان، حيث تقوم الطفيليات بتدمير خلايا الدم الحمراء، مما يؤدي إلى تسرب نفايات الطفيليات إلى مجرى الدم. ص. ينتقل الفالسيباروم إلى البشر عن طريق بعوضة الملاريا الأفريقية، Anopheles gambiae. تعتبر تقنيات قتل أو تعقيم أو تجنب التعرض لهذا النوع من البعوض شديد العدوانية أمرًا بالغ الأهمية لمكافحة الملاريا.
المثقبيات
تي. البروسي، الطفيل المسؤول عن مرض النوم الأفريقي، يربك جهاز المناعة البشري عن طريق تغيير طبقته السميكة من البروتينات السكرية السطحية مع كل دورة معدية (الشكل\(\PageIndex{5}\)). يتم تحديد البروتينات السكرية بواسطة الجهاز المناعي كمادة غريبة، ويتم تركيب دفاع محدد ضد الجسم المضاد ضد الطفيل. ومع ذلك، T. يحتوي البروسي على الآلاف من المستضدات المحتملة، ومع كل جيل لاحق، يتحول البروتيست إلى طلاء بروتين سكري بهيكل جزيئي مختلف. بهذه الطريقة، T. البروسي قادر على التكاثر باستمرار دون أن ينجح الجهاز المناعي في التخلص من الطفيل. بدون علاج، يؤدي مرض النوم الأفريقي دائمًا إلى الموت بسبب الضرر الذي يلحقه بالجهاز العصبي. خلال فترات الوباء، يمكن أن تكون الوفيات بسبب المرض مرتفعة. وقد أدى تعزيز تدابير الترصد والمكافحة إلى انخفاض الحالات المبلغ عنها؛ وقد حدثت بعض أقل الأرقام المبلغ عنها منذ 50 عامًا (أقل من 10000 حالة في جميع أنحاء أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى) منذ عام 2009.
في أمريكا اللاتينية، هناك نوع آخر في الجنس، T. كروزي، هو المسؤول عن مرض شاغاس. تي. تحدث عدوى الكروزي بشكل رئيسي بسبب حشرة ماصة للدم. يسكن الطفيل أنسجة القلب والجهاز الهضمي في المرحلة المزمنة من العدوى، مما يؤدي إلى سوء التغذية وفشل القلب الناجم عن نظم القلب غير الطبيعية. يُقدر أن 10 ملايين شخص مصابون بمرض شاغاس، الذي تسبب في 10 آلاف حالة وفاة في عام 2008.
طفيليات النبات
تشمل الطفيليات البروتيستية للنباتات الأرضية العوامل التي تدمر المحاصيل الغذائية. يقوم أوميسيت بلاسموبارا فيتيكولا بتطفل نباتات العنب، مما يتسبب في مرض يسمى العفن الفطري الناعم (الشكل\(\PageIndex{6}\) أ). نباتات العنب المصابة بـ P. يبدو نبات الفيتيكولا متقزمًا وله أوراق ذابلة متغيرة اللون. تسبب انتشار العفن الفطري الناعم في الانهيار القريب لصناعة النبيذ الفرنسية في القرن التاسع عشر.
Phytophthora infestans هو أوميسيت مسؤول عن آفة البطاطس المتأخرة، والتي تتسبب في تحلل سيقان البطاطس وسيقانها إلى طين أسود (الشكل\(\PageIndex{6}\) ب). آفة البطاطس واسعة الانتشار التي تسببها P. عجل البشر بمجاعة البطاطس الأيرلندية المعروفة في القرن التاسع عشر والتي أودت بحياة ما يقرب من مليون شخص وأدت إلى هجرة ما لا يقل عن مليون شخص من أيرلندا. لا تزال الآفات المتأخرة تصيب محاصيل البطاطس في أجزاء معينة من الولايات المتحدة وروسيا، وتقضي على ما يصل إلى 70 في المائة من المحاصيل عندما لا يتم استخدام مبيدات الآفات.
المحتجون النافعون
يلعب البروتيستس أدوارًا بيئية مهمة للغاية كمنتجين خاصة في محيطات العالم. إنها مهمة بنفس القدر على الطرف الآخر من شبكات الغذاء مثل المحللات.
المتظاهرون كمصادر غذائية
يعتبر البروتيستس مصادر أساسية للتغذية للعديد من الكائنات الحية الأخرى. في بعض الحالات، كما هو الحال في العوالق، يتم استهلاك البروتيستس مباشرة. وبدلاً من ذلك، يعمل أخصائيو التمثيل الضوئي كمنتجين للتغذية للكائنات الحية الأخرى عن طريق تثبيت الكربون. على سبيل المثال، تنقل الدينوفلاجيلات الضوئية المسماة zooxanthellae معظم طاقتها إلى البوليبات المرجانية التي تحتويها (الشكل\(\PageIndex{7}\)). في هذه العلاقة ذات المنفعة المتبادلة، توفر السلائل بيئة واقية وعناصر غذائية لحوض الحيوانات. تفرز البوليبات كربونات الكالسيوم التي تبني الشعاب المرجانية. وبدون تعايش الدينوفلاجيلات، تفقد الشعاب المرجانية أصباغ الطحالب في عملية تسمى تبيض المرجان، وتموت في النهاية. وهذا يفسر سبب عدم وجود الشعاب المرجانية التي تبني الشعاب المرجانية في المياه التي يزيد عمقها عن 20 مترًا: لا يصل الضوء الكافي إلى تلك الأعماق حتى تتمكن الدينوفلاجيلات من التمثيل الضوئي.
تعتبر العوامل الأولية نفسها ومنتجاتها من التمثيل الضوئي ضرورية - بشكل مباشر أو غير مباشر - لبقاء الكائنات الحية التي تتراوح من البكتيريا إلى الثدييات. كمنتجين أساسيين، يطعم البروتيستس نسبة كبيرة من الأنواع المائية في العالم. (على الأرض، تعمل النباتات الأرضية كمنتجين أساسيين.) في الواقع، يتم إجراء ما يقرب من ربع عملية التمثيل الضوئي في العالم بواسطة الطلائحين، وخاصة الدينوفلاجيلات والدياتومات والطحالب متعددة الخلايا.
لا يخلق البروتيستس مصادر غذائية للكائنات الحية التي تعيش في البحر فقط. على سبيل المثال، توجد بعض الأنواع اللاهوائية في الجهاز الهضمي للنمل الأبيض والصراصير الآكلة للخشب، حيث تساهم في هضم السليلوز الذي تبتلعه هذه الحشرات أثناء تنقلها عبر الخشب. يتم إنتاج الإنزيم الفعلي المستخدم لهضم السليلوز فعليًا بواسطة البكتيريا التي تعيش داخل الخلايا البروتيستية. يوفر النمل الأبيض مصدر الغذاء لطالب الأسنان والبكتيريا الموجودة به، كما توفر البروتيست والبكتيريا العناصر الغذائية للنمل الأبيض عن طريق تكسير السليلوز.
عوامل التحلل
العديد من الطفيليات الشبيهة بالفطريات عبارة عن كائنات سابروبس، وهي كائنات حية تتغذى على الكائنات الحية الميتة أو النفايات التي تنتجها الكائنات الحية (السبروفيت مصطلح مكافئ)، وهي متخصصة في امتصاص العناصر الغذائية من المواد العضوية غير الحية. على سبيل المثال، تنمو العديد من أنواع البوميسيتات على الحيوانات الميتة أو الطحالب. تؤدي محركات Saprobic وظيفة أساسية تتمثل في إعادة العناصر الغذائية غير العضوية إلى التربة والمياه. تسمح هذه العملية بنمو النباتات الجديدة، والتي بدورها تولد القوت للكائنات الحية الأخرى على طول السلسلة الغذائية. في الواقع، بدون الأنواع السابروبية، مثل الطفيليات والفطريات والبكتيريا، ستتوقف الحياة عن الوجود حيث أصبح كل الكربون العضوي «مقيدًا» في الكائنات الحية الميتة.
ملخص القسم
يتنوع البروتيستس بشكل كبير من حيث الخصائص البيولوجية والبيئية ويرجع ذلك في جزء كبير منه إلى حقيقة أنهم عبارة عن تجميع اصطناعي لمجموعات غير مرتبطة وراثيًا. يُظهر علماء البروستاتا هياكل خلوية متنوعة للغاية، وعدة أنواع من استراتيجيات الإنجاب، وكل أنواع التغذية الممكنة تقريبًا، وموائل متنوعة. معظم الطلائع أحادية الخلية متحركة، لكن هذه الكائنات تستخدم هياكل متنوعة للنقل.
لا تزال عملية تصنيف الطلائع إلى مجموعات ذات معنى مستمرة، لكن البيانات الجينية في العشرين عامًا الماضية أوضحت العديد من العلاقات التي كانت غير واضحة أو خاطئة في السابق. وجهة نظر الأغلبية في الوقت الحاضر هي ترتيب جميع حقيقيات النوى في ست مجموعات كبيرة. الهدف من مخطط التصنيف هذا هو إنشاء مجموعات من الأنواع المشتقة جميعها من سلف مشترك.
مسرد المصطلحات
- أميبوزوا
- المجموعة الفائقة حقيقية النواة التي تحتوي على قوالب الأميبا والطين
- أركيبلاستيدا
- المجموعة الفائقة حقيقية النواة التي تحتوي على النباتات البرية والطحالب الخضراء والطحالب الحمراء
- فيولاتا كرومالفوم
- المجموعة الفائقة حقيقية النواة التي تحتوي على الدينوفلاجيلات والسيليتات والطحالب البنية والدياتومات وقوالب الماء
- ديفاتا
- المجموعة الفائقة حقيقية النواة التي تحتوي على كائنات حية أحادية الخلية ذات الأخدود المغذي
- أوبيثوكونتا
- المجموعة الفائقة حقيقية النواة التي تحتوي على الفطريات والحيوانات وفلاجيلات تشوانوفلاجيلات
- طفيلي
- كائن حي يعيش على كائن حي آخر أو فيه ويتغذى عليه، غالبًا دون قتله
- البليكل
- غطاء خارجي للخلية يتكون من شرائط بروتينية متشابكة تعمل كطبقة مرنة من الدرع، مما يمنع الخلايا من التمزق أو الثقب دون المساس بنطاق حركتها
- ريزاريا
- المجموعة الفائقة حقيقية النواة التي تحتوي على كائنات حية تتحرك بحركة أميبية
- مسبار
- كائن حي يتغذى على المواد العضوية الميتة