13.3: Waprotisti

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Protists mbalimbali kutoka microscopic, single-seli (a) Acanthocystis turfacea na (b) ciliate Tetrahymena thermophila kwa mkubwa, multicellular (c) kelps (Chromalveolata) kwamba kupanua kwa mamia ya miguu katika chini ya maji “misitu.” (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Yuiuji Tsukii; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Richard Robinson, Maktaba ya Umma ya Sayansi; mikopo c: mabadiliko ya kazi na Kip Evans, NOAA; data ya wadogo kutoka Matt Russell)

Viumbe vya Eukaryotiki ambavyo havikufaa vigezo vya falme Animalia, Fungi, au Plantae kihistoria viliitwa protisti na viliainishwa katika ufalme Protista. Protists ni pamoja na eukaryotes moja ya seli wanaoishi katika maji ya bwawa (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)), ingawa aina za protist huishi katika mazingira mengine ya majini na duniani, na huchukua niches nyingi tofauti. Sio protists wote ni microscopic na single-celled; kuna baadhi ya aina kubwa sana za multicellular, kama vile kelps. Katika miongo miwili iliyopita, uwanja wa maumbile ya molekuli umeonyesha kuwa baadhi ya protists wanahusiana zaidi na wanyama, mimea, au fungi kuliko wao ni kwa protists wengine. Kwa sababu hiyo, viwanja vya protisti vilivyoainishwa awali katika ufalme Protista vimewekwa tena katika falme mpya au falme nyingine zilizopo. Viungo vya mageuzi ya waprotisti vinaendelea kuchunguzwa na kujadiliwa. Wakati huo huo, neno “protist” bado linatumiwa rasmi kuelezea kikundi hiki kikubwa cha eukaryotes. Kama kundi la pamoja, protists kuonyesha tofauti ya ajabu ya morphologies, physiologies, na mazingira.

Tabia ya Waprotisti

Kuna zaidi ya 100,000 ilivyoelezwa aina hai ya protists, na haijulikani jinsi wengi undescribed aina inaweza kuwepo. Kwa kuwa protists wengi wanaishi katika mahusiano ya usawa na viumbe vingine na mahusiano haya mara nyingi ni aina maalum, kuna uwezekano mkubwa wa utofauti usiojulikana wa protist unaofanana na utofauti wa majeshi. Kama neno la catchall kwa viumbe vya eukaryotiki ambavyo si wanyama, mimea, fungi, au kikundi chochote kinachohusiana na phylogenetically, haishangazi kuwa sifa chache ni za kawaida kwa protists wote.

Karibu protists wote wanapo katika aina fulani ya mazingira ya majini, ikiwa ni pamoja na mazingira ya maji safi na baharini, udongo wenye uchafu, na hata theluji. Spishi kadhaa za protist ni vimelea vinavyoambukiza wanyama au mimea. Vimelea ni kiumbe kinachoishi au katika kiumbe kingine na kulisha, mara nyingi bila kuua. Spishi chache za protist huishi kwenye viumbe wafu au taka zao, na huchangia kuoza kwao.

Muundo wa Protist

Seli za protists ni kati ya kufafanua zaidi ya seli zote. Wengi wa protists ni microscopic na unicellular, lakini baadhi ya aina za kweli za multicellular zipo. Waprotisti wachache wanaishi kama makoloni ambayo yanaishi kwa namna fulani kama kundi la seli za kuishi bure na kwa njia nyingine kama kiumbe cha multicellular. Bado protists wengine ni linajumuisha kubwa, multinucleate, seli moja kwamba kuangalia kama blobs amofasi ya lami au, katika kesi nyingine, kama ferns. Kwa kweli, wengi protist seli ni multinucleated; katika baadhi ya aina, viini ni ukubwa tofauti na kuwa na majukumu tofauti katika protist kazi kiini.

Single protist seli mbalimbali katika ukubwa kutoka chini ya micrometer kwa urefu wa mita 3 ya seli multinucleate ya mwani Caulerpa. Seli za protist zinaweza kuzingatiwa na membrane za seli kama wanyama au kuta za seli za mmea. Wengine wamefungwa katika shells za kioo za silica au jeraha na pellicles ya vipande vya protini vinavyoingiliana. Kazi ya pellicle kama kanzu rahisi ya silaha, kuzuia protist asipasuliwe au kupigwa bila kuacha mwendo wake.

Wengi wa protists ni motile, lakini aina tofauti za protists zimebadilika njia mbalimbali za harakati. Baadhi ya protists wana flagella moja au zaidi, ambayo huzunguka au mjeledi. Wengine hufunikwa katika safu au tufts za cilia ndogo ambazo hupiga kwa uratibu wa kuogelea. Wengine hutuma pseudopodia kama lobe-kama mahali popote kwenye seli, nanga pseudopodium kwenye substrate, na kuvuta kiini kingine kuelekea hatua ya nanga. Baadhi ya protists wanaweza kusonga kuelekea mwanga kwa kuunganisha mkakati wao wa locomotion na chombo cha kuhisi mwanga.

Jinsi Protists Kupata Nishati

Protists huonyesha aina nyingi za lishe na inaweza kuwa aerobic au anaerobic. Protists ya photosynthetic (photoautotrophs) wana sifa ya kuwepo kwa chloroplasts. Protisti wengine ni heterotrofs na hutumia vifaa vya kikaboni (kama vile viumbe vingine) ili kupata lishe. Amoeba na aina nyingine za protist za heterotrophic huingiza chembe kwa mchakato unaoitwa phagocytosis, ambapo utando wa seli huingiza chembe ya chakula na huleta ndani, kunyosha mfuko wa membranous ndani ya seli, au vilengelenge, inayoitwa vacuole ya chakula (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Vesicle hii kisha fuses na lysosome, na chembe ya chakula ni kuvunjwa katika molekuli ndogo ambayo inaweza kueneza katika saitoplazimu na kutumika katika kimetaboliki ya seli. Undigested bado hatimaye kufukuzwa kutoka kiini kupitia exocytosis.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Hatua za phagocytosis ni pamoja na kuingizwa kwa chembe ya chakula, digestion ya chembe kwa kutumia enzymes hydrolytic zilizomo ndani ya lysosome, na kufukuzwa kwa nyenzo undigested kutoka seli.

Baadhi ya heterotrofs huchukua virutubisho kutoka kwa viumbe wafu au taka zao za kikaboni, na wengine wanaweza kutumia usanisinuru au kulisha jambo la kikaboni, kulingana na hali.

Uzazi

Protists huzalisha kwa njia mbalimbali. Wengi wana uwezo wa aina fulani ya uzazi asexual, kama vile fission binary kuzalisha seli mbili binti, au fission nyingi kugawanya wakati huo huo katika seli nyingi binti. Wengine huzalisha buds ndogo zinazoendelea kugawanya na kukua kwa ukubwa wa protist ya wazazi. Uzazi wa kijinsia, unaohusisha meiosis na mbolea, ni kawaida kati ya protists, na aina nyingi za protist zinaweza kubadili kutoka asexual hadi uzazi wa kijinsia wakati wa lazima. Uzazi wa kijinsia mara nyingi huhusishwa na vipindi ambapo virutubisho vimeharibika au mabadiliko ya mazingira yanatokea. Uzazi wa kijinsia unaweza kumruhusu protist kuunganisha tena jeni na kuzalisha tofauti mpya za uzao ambazo zinaweza kuwa bora zaidi kuishi katika mazingira mapya. Hata hivyo, uzazi wa kijinsia pia huhusishwa na cysts ambayo ni kinga, hatua ya kupumzika. Kulingana na makazi yao, cysts inaweza kuwa sugu hasa kwa extremes joto, desiccation, au chini pH. Mkakati huu pia inaruhusu protists fulani “kusubiri nje” stressors mpaka mazingira yao inakuwa nzuri zaidi kwa ajili ya kuishi au mpaka wao ni kufanyika (kama vile kwa upepo, maji, au usafiri juu ya viumbe kubwa) kwa mazingira tofauti kwa sababu cysts kuonyesha karibu hakuna kimetaboliki ya mkononi.

Protist Tofauti

Pamoja na ujio wa mpangilio wa DNA, mahusiano kati ya makundi ya protist na kati ya makundi ya protist na eukaryotes nyingine yanaanza kuwa wazi. Mahusiano mengi yaliyokuwa yanategemea kufanana kwa kimaumbile yanabadilishwa na mahusiano mapya kulingana na kufanana kwa maumbile. Protists kwamba kuonyesha makala sawa maumbile inaweza kuwa tolewa miundo sawa kwa sababu ya shinikizo sawa kuchagua - badala ya kwa sababu ya mababu ya hivi karibuni ya kawaida. Jambo hili linaitwa mageuzi ya kubadilika. Ni sababu moja kwa nini protist uainishaji ni changamoto. Mpango wa uainishaji unaojitokeza unakusanya uwanja mzima Eukaryota katika “supergroups” sita ambazo zina protists wote pamoja na wanyama, mimea, na fungi (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)); hizi ni pamoja na Excavata, Chromalveolata, Rhizaria, Archaeplastida, Amoebozoa, na Opisthokonta. Vikundi vingi vinaaminika kuwa ni monophyletic; viumbe vyote ndani ya kila kikundi kikubwa huaminika kuwa vimebadilika kutoka kwa babu moja ya kawaida, na hivyo wanachama wote wanahusiana kwa karibu zaidi kuliko viumbe nje ya kundi hilo. Bado kuna ushahidi kukosa kwa monophyly ya baadhi ya makundi.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Protists huonekana katika supergroups zote sita za eukaryotic.

Binadamu Pathogens

Protists wengi ni vimelea vya pathogenic ambavyo vinapaswa kuambukiza viumbe vingine ili kuishi na kueneza. Vimelea vya Protist ni pamoja na mawakala wa causative ya malaria, ugonjwa wa kulala wa Afrika, na gastroenteritis inayosababishwa na maji Vimelea vingine vya protist vinavunja mimea, na kusababisha uharibifu mkubwa wa mazao ya chakula.

Aina ya Plasmodium

Wanachama wa jenasi Plasmodium lazima waambukize mbu na vertebrate ili kukamilisha mzunguko wa maisha yao. Katika vimelea, vimelea vinaendelea katika seli za ini na huendelea kuambukiza seli nyekundu za damu, kupasuka kutoka na kuharibu seli za damu na kila mzunguko wa kuiga asexual (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Kati ya aina nne za Plasmodium zinazojulikana kuwaambukiza binadamu, P. falciparum huhesabu asilimia 50 ya matukio yote ya malaria na ndiyo sababu kuu ya vifo vinavyohusiana na magonjwa katika mikoa ya kitropiki duniani. Mwaka 2010, ilikadiriwa kuwa malaria ilisababisha vifo kati ya milioni 0.5 na 1, hasa kwa watoto wa Afrika. Wakati wa malaria, P. falciparum inaweza kuambukiza na kuharibu zaidi ya nusu ya seli za damu zinazozunguka binadamu, na kusababisha upungufu wa damu kali. Katika kukabiliana na bidhaa taka zilizotolewa kama vimelea kupasuka kutoka seli za damu zilizoambukizwa, mfumo wa kinga mwenyeji hujenga majibu makubwa ya uchochezi na matukio ya homa ya kupindukia, huku vimelea vinaharibu seli nyekundu za damu, na kumwagika taka za vimelea kwenye mkondo wa damu. P. falciparum hupitishwa kwa binadamu na mbu wa malaria wa Afrika, Anopheles gambiae. Mbinu za kuua, sterilize, au kuepuka yatokanayo na aina hii ya mbu yenye fujo ni muhimu kwa kudhibiti malaria.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Micrograph hii ya mwanga inaonyesha ukubwa wa 100× wa seli nyekundu za damu zilizoambukizwa na P. falciparum (kuonekana kama zambarau). (mikopo: muundo wa kazi na Michael Zahniser; data ya kiwango cha bar kutoka Matt Russell)

Trypanosomes

T. brucei, vimelea ambayo ni wajibu wa ugonjwa wa kulala Afrika, confounds mfumo wa kinga ya binadamu kwa kubadilisha safu yake nene ya glycoproteins uso na kila mzunguko kuambukiza (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Glycoproteins hutambuliwa na mfumo wa kinga kama suala la kigeni, na ulinzi maalum wa antibody umewekwa dhidi ya vimelea. Hata hivyo, T. brucei ina maelfu ya antigens iwezekanavyo, na kwa kila kizazi kinachofuata, protist inachukua mipako ya glycoprotein na muundo tofauti wa Masi. Kwa njia hii, T. brucei ni uwezo wa kuiga kuendelea bila mfumo wa kinga milele kufanikiwa katika kusafisha vimelea. Bila matibabu, ugonjwa wa usingizi wa Afrika husababisha kifo kwa sababu ya uharibifu unaofanya kwa mfumo wa neva. Wakati wa janga, vifo kutokana na ugonjwa huo vinaweza kuwa juu. Hatua kubwa za ufuatiliaji na udhibiti zimesababisha kupungua kwa kesi zilizoripotiwa; baadhi ya idadi ya chini kabisa iliyoripotiwa katika miaka 50 (chini ya kesi 10,000 katika Afrika yote ya kusini mwa Sahara) imetokea tangu mwaka 2009.

Katika Amerika ya Kusini, aina nyingine katika jenasi, T. cruzi, ni wajibu wa ugonjwa wa Chagas. T. maambukizi cruzi ni hasa unasababishwa na mdudu damu-sucking. Vimelea hukaa tishu za moyo na mfumo wa utumbo katika awamu ya muda mrefu ya maambukizi, na kusababisha utapiamlo na kushindwa kwa moyo unaosababishwa na midundo isiyo ya kawaida ya moyo. Inakadiriwa kuwa watu milioni 10 wameambukizwa ugonjwa wa Chagas, ambao ulisababisha vifo 10,000 mwaka 2008.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Trypanosomes zinaonyeshwa katika micrograph hii ya mwanga kati ya seli nyekundu za damu. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Myron G Schultz, CDC; data ya kiwango cha bar kutoka Matt Russell)

Panda Vimelea

Vimelea vya protist vya mimea ya duniani ni pamoja na mawakala ambao huharibu mazao ya chakula. Oomycete Plasmopara viticola parasitizes mimea ya zabibu, na kusababisha ugonjwa unaoitwa downy koga (Kielelezo\(\PageIndex{6}\) a). Mimea ya zabibu iliyoambukizwa na P. viticola kuonekana foleni na kuwa na discolored kuoza majani. Kuenea kwa koga ya downy ilisababisha kuanguka karibu kwa sekta ya mvinyo ya Kifaransa katika karne ya kumi na tisa.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): (a) Mildews ya chini na ya poda kwenye jani hili la zabibu husababishwa na maambukizi ya P. viticola. (b) Viazi hii inaonyesha matokeo ya maambukizi ya P. infestans, viazi marehemu blight. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na David B. Langston, Chuo Kikuu cha Georgia, USDA ARS; mikopo b: USDA ARS)

Phytophthora infestans ni oomycete kuwajibika kwa viazi marehemu blight, ambayo husababisha mabua viazi na inatokana na kuoza katika nyeusi lami (Kielelezo\(\PageIndex{6}\) b). Kuenea kwa ugonjwa wa viazi unaosababishwa na P. infestans walizuia njaa inayojulikana ya viazi ya Ireland katika karne ya kumi na tisa ambayo ilidai maisha ya takriban watu milioni 1 na kusababisha uhamiaji kutoka Ireland wa angalau milioni 1 zaidi. Blugh marehemu inaendelea pigo mazao ya viazi katika baadhi ya maeneo ya Marekani na Urusi, kuifuta nje kiasi cha asilimia 70 ya mazao wakati hakuna dawa za dawa zinazotumika.

Wafanyabiashara wenye manufaa

Waprotisti hucheza majukumu muhimu ya kiikolojia kama wazalishaji hasa katika bahari za dunia. Wao ni muhimu kwa upande mwingine wa webs chakula kama decomposers.

Protists kama Vyanzo vya Chakula

Protists ni vyanzo muhimu vya lishe kwa viumbe vingine vingi. Katika hali nyingine, kama katika plankton, protists hutumiwa moja kwa moja. Vinginevyo, protists photosynthetic hutumikia kama wazalishaji wa lishe kwa viumbe vingine na fixation kaboni. Kwa mfano, photosynthetic dinoflagellates aitwaye zooxanthellae kupita juu ya zaidi ya nishati zao polyps matumbawe kwamba nyumba yao (Kielelezo\(\PageIndex{7}\)). Katika uhusiano huu wa manufaa, polyps hutoa mazingira ya kinga na virutubisho kwa zooxanthellae. Polyps hutoa carbonate ya kalsiamu ambayo hujenga miamba ya matumbawe. Bila symbionts ya dinoflagellate, matumbawe hupoteza rangi ya algal katika mchakato unaoitwa matumbawe blekning, na hatimaye hufa. Hii inaelezea kwa nini matumbawe ya kujenga miamba hayaishi katika maji zaidi ya mita 20: Hakuna mwanga wa kutosha unafikia kina hicho kwa dinoflagellates kwa photosynthesize.

Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Coral polyps kupata lishe kwa njia ya uhusiano symbiotic na dinoflagellates.

Waprotisti wenyewe na bidhaa zao za usanisinuru ni muhimu—moja kwa moja au moja kwa moja—kwa uhai wa viumbe kuanzia bakteria hadi mamalia. Kama wazalishaji wa msingi, protists hulisha sehemu kubwa ya aina za majini duniani. (Katika nchi, mimea duniani kutumika kama wazalishaji wa msingi.) Kwa kweli, takriban robo moja ya usanisinuru wa dunia unafanywa na protists, hasa dinoflagellates, diatoms, na mwani multicellular.

Protists hawana vyanzo vya chakula tu kwa viumbe vya baharini. Kwa mfano, aina fulani za anaerobic zipo katika maeneo ya utumbo wa mchwa na mende wanaokula kuni, ambapo huchangia kuchimba selulosi iliyoingizwa na wadudu hawa wanapozaa kupitia kuni. Enzyme halisi inayotumiwa kuchimba selulosi ni kweli zinazozalishwa na bakteria wanaoishi ndani ya seli za protist. Mchanga hutoa chanzo cha chakula kwa protist na bakteria zake, na protist na bakteria hutoa virutubisho kwa mchwa kwa kuvunja selulosi.

Wakala wa Uharibifu

Protisti nyingi zinazofanana na kuvu ni saprobes, viumbe vinavyolisha viumbe wafu au suala la taka lililozalishwa na viumbe (saprophyte ni neno sawa), na ni maalumu kwa kunyonya virutubisho kutoka kwa jambo lisilo hai hai. Kwa mfano, aina nyingi za oomycetes hukua juu ya wanyama waliokufa au mwani. Protists ya Saprobic wana kazi muhimu ya kurudi virutubisho isokaboni kwenye udongo na maji. Utaratibu huu unaruhusu ukuaji mpya wa mimea, ambayo huzalisha riziki kwa viumbe vingine pamoja na mlolongo wa chakula. Hakika, bila spishi za saprobiki, kama vile protisti, fungi, na bakteria, maisha yangeacha kuwepo kwani kaboni yote ya kikaboni ikawa “imefungwa” katika viumbe vilivyokufa.

Muhtasari wa sehemu

Protists ni tofauti sana katika suala la sifa za kibaiolojia na kiikolojia kutokana na sehemu kubwa na ukweli kwamba wao ni mkusanyiko wa bandia wa vikundi visivyohusiana na phylogenetically. Protists kuonyesha miundo mbalimbali kiini, aina kadhaa ya mikakati ya uzazi, karibu kila aina iwezekanavyo ya lishe, na makazi mbalimbali. Wengi wa protists moja ya seli ni motile, lakini viumbe hawa hutumia miundo tofauti kwa usafiri.

Mchakato wa kuainisha waprotisti katika makundi yenye maana unaendelea, lakini data za maumbile katika kipindi cha miaka 20 zimefafanua mahusiano mengi ambayo hapo awali yalikuwa haijulikani au makosa. Mtazamo wengi kwa sasa ni kuagiza eukaryotes zote katika supergroups sita. Lengo la mpango huu wa uainishaji ni kuunda makundi ya spishi ambazo zote zinatokana na babu wa kawaida.

faharasa

Amoebozoa

supergroup eukaryotic ambayo ina amoebas na molds lami

Archaeplastida

supergroup eukaryotic ambayo ina mimea ya ardhi, kijani mwani, na mwani nyekundu

Chromalveolata

supergroup eukaryotic ambayo ina dinoflagellates, ciliates, mwani kahawia, diatoms, na molds maji

Excavata

supergroup ya eukaryotic ambayo ina viumbe vya flagellated moja-celled na groove ya kulisha

Opisthokonta

supergroup eukaryotic ambayo ina fungi, wanyama, na choanoflagellates

kidusia

kiumbe kinachoishi au katika kiumbe kingine na hula, mara nyingi bila kuua

pellicle

nje kiini kifuniko linajumuisha interlocking protini bidragen kwamba kazi kama kanzu rahisi ya silaha, kuzuia seli kutoka kuwa lenye au alimtoboa bila kuacha mbalimbali yao ya mwendo

Rhizaria

supergroup eukaryotic ambayo ina viumbe kwamba hoja na harakati amoeboid

saprobe

kiumbe kinacholisha vifaa vya kikaboni vilivyokufa

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenStaxConcepts