Одноклеточные организмы как наиболее простые формы жизни

Одноклеточные организмы выполняют те же функции, что многоклеточные: питаются, двигаются и размножаются. Их клетки должны быть <<мастером на все руки>>, чтобы делать все это, что другие животных делают особые органы. Поэтому одноклеточные животные настолько непохожи на остальных, что их выделяют в отдельные подцарство простейших.

Простейшие

К типу простейших (Protozoa) относится свыше 15000 видов животных, обитающих в морях, пресных водах, почве. Помимо свободноживущих форм, известно много паразитических, которые вызывают порой серьезные заболевания – протозоонозы.

Тело простейших состоит только из одной клетки. Форма тела простейших разнообразна. Оно может быть постоянным, иметь лучевую, двустороннюю симметрию (жгутиковые, инфузории) или вообще не иметь постоянной формы (амеба). Размеры тела простейших обычно малы – от 2-4 мк до 1,5 мм, хотя некоторые крупные особи достигают 5 мм в длину, а ископаемые раковинные корненожки имели в диаметре 3 см и более.

Тело простейших состоит из цитоплазмы и ядра. Цитоплазма ограничена наружной цитоплазматической мембраной, в ней находятся органоиды — митохондрии, рибосомы, эндо-плазматическая сеть, аппарат Гольджи. У простейших одно или несколько ядер. Форма деления ядра – митоз. Имеется также половой процесс. Он заключается в образовании зиготы. Органоиды движения простейших – это жгутики, реснички, ложноножки; или их нет совсем. Большинство простейших, как и все прочие представители животного царства, гетеротрофные. Однако среди них имеются и автотрофные.

Особенность простейших переносить неблагоприятные условия окружающей среды – состоит в способности инцистироваться, т.е. образовывать цисту. При образовании цисты органоиды движения исчезают, объем животного уменьшается, оно приобретает округлую форму, клетка покрывается плотной оболочкой. Животное переходит в состояние покоя и при наступлении благоприятных условий возвращается к активной жизни.

Инцистирование является приспособлением, служащим не только для защиты, но и для распространения паразитов. Некоторые простейшие (споровики) образуют овоцисту и в процессе размножения - спороцисту.

Размножение простейших весьма разнообразно, от простого деления (бесполое размножение) до довольно сложного полового процесса – конъюгации и копуляции.

Среда обитания простейших разнообразна – это море, пресные воды, влажная почва.

Четыре основных класса простейших

1 – жгутиковые (Flagellata, или Mastigophora);

2 – саркодовые (Sarcodina, или Rhizopoda);

3 – споровики (Sporozoa);

4 – инфузории (Infusoria, или Ciliata).

1.Около 1000 видов, преимущественно с вытянутым овальным или грушевидном телом, составляют класс жгутиковых (Flagellata или Mastigophora). Органеллы движения – жгутики, которых у различных представителей класса может быть от 1 до 8 и более. Жгутик – тонкий цитоплазматический вырост, состоящий из тончайших фибрилл. Своим основанием он прикреплен к базальному тельцу или кинетопласту. Жгутиковые движутся жгутом вперед, создавая своим движением вихревые водовороты и как бы «ввинчивая» животное

в окружающую жидкую среду.

Способ питания: жгутиковых разделяют на имеющих хлорофилл и питающихся автотрофно, и на не имеющих хлорофилла и питающихся, как прочие животные, гетеротрофным способом. Гетеротрофы на передней стороне тела имеют особое углубление – цитостом, через который при движении жгутика пища вгоняется в пищеварительную вакуоль. Ряд форм жгутиковых питается осмотическим путем, всасывая всей поверхностью тела, растворенные органические вещества из окружающей среды.

Способы размножения: Размножение происходит чаще всего путем деления надвое: обычно одна особь дает начало двум дочерним. Иногда размножение происходит очень быстро, с образованием бесчисленного множества особей (ночесветки).

2.Представители класса саркодовых, или корненожек (Sarcodina или Rhizopoda), двигаются при помощи ложноножек – псевдоподобий.

Класс включает разнообразных водных одноклеточных: амеб, солнечников, лучевиков. Среди амеб, кроме форм, не имеющих скелета или раковинки, встречаются виды, имеющие домик.

Большинство саркодовых являются обитателями морей, имеются также пресноводные, живущие в почве.

Саркодовые характеризуются непостоянной формой тела. Дыхание осуществляется всей его поверхностью. Питание – гетеротрофное. Размножение – бесполое, существует также половой процесс.

3. Представители этого класса (Sporozoa) характеризуются тем, что в цикле своего развития образуют стадию спор. Все споровики являются паразитами человека и животных. Они паразитируют в разных тканях и клетках. Лихорадка, малокровие, желтуха – типичные признаки заболевания споровиками. Пироплазмы, бабезии относятся к отряду кровяных споровиков, поражая эритроциты млекопитающих (коров, лошадей, собак и др. домашних животных). Переносчики болезней – клещи. Кроме кровяных есть еще два отряда споровиков - кокцидии и грегарины.

Кокцидии паразитируют как в беспозвоночных, так и

в позвоночных животных – млекопитающих, рыбах, птицах. Кокцидия токсоплазмоз вызывает болезнь человека токсоплазмоз. Им можно заразиться от любого представителя семейства кошачьих.

Грегарины паразиты только беспозвоночных, в основном – насекомых и, как правило, поселяются в кишечнике. Взрослые грегарины внешне похожи на червей. Они бывают как мелкие (10 микрон), так и весьма крупные, видимые невооруженным глазом – до 1,6 мм.

4. Представители класса инфузорий (Infusorians или Ciliata) имеют органеллы передвижения – реснички, обычно в большом числе. Так, у туфельки (Paramecium caudatum) число ресничек более 2000. Реснички (как и жгутики) представляют собой специальные сложно устроенные цитоплазматические выросты. Тело инфузорий покрыто оболочкой, пронизанной мельчайшими порами, через которые выходят реснички.

В тип инфузорий объединяют наиболее высоко организованных простейших. Они – вершина достижений, совершенных эволюцией в этом подцарстве. Инфузории ведут свободно плавающий или прикрепленный образ жизни. Обитают как

в пресных, так и в соленых водах. Среди инфузорий много симбионитов и мало паразитических форм.

Достаточно среди инфузорий и паразитов беспозвоночных и позвоночных животных (включая человека). Очень много паразитических в особом отделе желудка жвачных копытных – в рубце.

У всех инфузорий не менее двух ядер. Большое ядро регулирует все жизненные процессы. Маленькое ядро играет основную роль в половом процессе.

Размножаются инфузории делением (поперек оси тела). Кроме того, у них периодически происходит половой процесс – конъюгация. Инфузория “туфелька” делится ежедневно, некоторые другие – несколько раз в сутки, а “трубач ” – раз

в несколько дней.

Пища в тело животного попадает через клеточный “рот”, куда она загоняется движением ресничек; на дне глотки образуются пищеварительные вакуоли. Непереваренные остатки выводятся наружу.

Многие инфузории питаются только бактериями, другие же – хищники. Например, самые опасные враги “ туфельки ” – инфузории дидинии. Они меньше ее, но, нападая вдвоем или вчетвером, со всех сторон окружают “туфельку” и убивают ее, выбрасывая из глотки, словно копье, особую “палочку”. Некоторые дидинии съедают в сутки до 12 “туфелек”.

Органеллы выделения инфузорий представляют собой две сократительные вакуоли; за 30 минут они выводят из инфузории количество воды равное объему всего ее тела.

Кроме свободноживущих, встречаются также паразитические инфузории.

Размножение – основа жизни

Бесполое размножение-деление клетки: Чаще всего у простейших встречается бесполое размножение. Оно происходит путём деления клетка. Вначале делиться ядро. Программа развития организма находиться ядре клетки в виде комплекта молекул ДНК. Поэтому ещё до деления клетки ядро удваивается, чтобы каждая из дочерних клеток получила свою копию наследственного текста. Затем клетка делиться на две примерно равные части. Каждый из потомков получает лишь половину цитоплазмы с органеллами, но полную копии материнской ДНК и, пользуясь инструкциями, достраивает себе до целой клетки.

Бесполое размножение-простой и быстрый способ увеличить число своих потомков. Это способ размножение, по сути, не отличается от деления клеток при росте тела многоклеточного организма. Вся разница в том, что дочерние клетки одноклеточных, в конце концов, расходятся, как самостоятельные организмы.

При деление клеток родительская особь не исчезает, а просто превращается в двух особей-двойников. Это означает, что при бесполом размножение организм может жить вечно, точно повторяясь в своих потомках. Действительно, учёным удавалась в течение нескольких десятков лет сохранять культуру простейших с одними и теми же наследственными свойствами. Но, во-первых, в природе численность животных строго ограничена запасами пищи, так что выживают лишь немногие потомки. Во-вторых, абсолютно одинаковые организмы вскоре могут оказаться одинаково неприспособленными к изменению условий и все погибнут. Избежать этой катастрофы помогает половой процесс.

Половой процесс и редукционное деление: Половой процесс состоит в объединении наследственной информации двух особей. У большинства простейших это происходит путём слияния двух клеток, который называются гаметами. С помощью жгутиков хотя бы одна из гамет активно перемещаются, и встречает гамету противоположного пола. Две гаметы полностью сливаются и образуют зиготу-клетку с удвоенным набором ДНК. Её наследственные свойства объединяют их родительских гамет.

Количество ДНК возрастало бы бесконечно, если бы не противоположной процесс-редукционное деление. Так называют деление клетки, при подготовке к которому ДНК не удваивается, из каждая дочерних клеток получает ровно половину наследственного материала. Такие клетки могут снова объединиться в половом процессе и образовать зиготу.

Благодаря этому количеству наследственного материала в клетках у каждого вида изменяется не более чем вдвое. У многих простейших (а также у мхов) в течение жизни оно обычно равно одинарному набору ДНК (n), а у большинства других животных (и растений) - двойному набору ДНК (2n).

Половое размножение сопряжено с затратами времени и энергии на поиск партнёра и дополнительную подготовку. Но потомство обладает ценными качеством-изменчивостью, и некоторые особи могут оказаться более приспособленными, чем родители.

Большая роль маленьких простейших

Две стратегии выживания Сравним особенности мелких и крупных животных. Организм контактирует с окружающей средой через поверхность: чем больше поверхность, тем больше зависимость от внешней среды. Если взять 70 кг инфузорий, то общая поверхность их тела в 20 тысяч раз больше поверхность тела человека с таким же весом. Тут уж никакой личной жизни, организм полностью подчинён среде. Любая песчинка, комарик или капля дождя таят опасность гибели каждую секунду. Они и гинут и в массе.

То ли дело крупные животные, например звери: защищены мехом, холод и жара им не страшны. Сильные, камнем не задавишь, да и не догнать!! С другой стороны, конечно, болезни, голод.… Рождают всего несколько детёнышей за долгую жизнь. Тигры большие, а вымирают. Взять ту же инфузорию: может удваиваться каждый день, через год покроет сплошной плёнкой весь земной шар.

Действительно, скорость размножения простейших поистине гигантская. Она позволяет быстро осваивать ресурсы подходящей пищи, где бы они появлялись. Таким образом, природа уравновесила шансы крупных и мелких организмов влияет на экосистемы.

Простейшие-строители горных пород: Почти 600 миллионов лет назад произошла <<скелетная революция>>. Большинство живых организмов <<оделось>> скелетами, защитивших их от врагов. С тех пор бесчисленное поколение простейших гибли, их раковины откладывались на дне морей, километровые толщи осадков спрессовались под собственной тяжестью, превращаясь в мел и известняк. Движение земной коры поднимали осадочные породы на поверхность, сооружая из них горы. Вода вымывала минеральные вещества обратно в море, где они снова использовались для построения раковин. Так, благодаря простейшим, совершался круговорот минеральных элементов в биосфере на протяжении её истории.

Простейшие-важное звено водных экосистем: Пищевые цепи в водных экосистемах начинают с микроскопических водорослей. Вторым звеном в них обычно являются планктонные простейшие – первые потребители зелёной продукции. Затем они становятся основой питания животноядных обитателей водных экосистем _ рачков, мальков рыб и всех последующих потребителей. Когда остатки мёртвых растений и животных, опускающих на дно, их подбирают донные простейшие.

Немало простейших населяет и каждой миллиметр почвы, насыщенной грунтовой влагой. Вместе с другими обитателями они поддерживают плодородие почв.

Без простейших не могут существовать растительноядные животные: Ирония судьбы: растительноядные животные сами не в состоянии переваривать целлюлозу (клетчатку) - основу растительных тканей! За них это делают простейшие, заселяющей их пищевой тракт с первых дней жизни. Кишечник термита, слепая кишка зайца и желудок коровы оборудованы специальными складами для размещения этих сожителей. Хозяин усваивает лишь результат их пищеварения, а заодно и самих простейших.

Заключение

Простейшие обладают всеми свойствами животных, но функции их организма выполняют единственная клетка. Мелкие размеры позволяют им обмениваться веществами со средой через поверхность тела. Для других функций служат специальные органеллы. Трудные условия простейших переживают в виде цисты. Бесполым размножением простейших увеличивает численность, а половом-качество потомства. В их жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого поколения. Особенно сложные циклы имеют паразитические формы. Благодаря огромной плодовитости биомасса и роль простейших велика во многих экосистемах, особенно в водных. Скелеты простейших составляют основу осадочных горных пород. Простейшие - возбудители опасных болезней. Особенно трудно победить природно-очаговые болезни.

Список литературы

1.От амёбы до человека А.А Вахрушев, О. А Бурский, А. С Раутиан.

2. Silvester N.R., Sleigh M.A. // Freshwater Biology. 1985

3. Довгаль И.В., Koчин В.А. // Вестн. зоологии. 1995.

4. Довгаль И.В. // Журн. общ. биологии. 2000.

5. Герасимова З.П.// Зоол. журн. 1989