Rozmnožovanie a životný cyklus črievičky veľkej

Úvod do sveta nálevníkov a črievičky veľkej

Jednobunkovce (v minulosti často spájané do umelej ríše Protista) sú organizmy, ktorých telo tvorí spravidla jediná eukaryotická bunka. Vnútorná štruktúra bunky prvokov je často diferencovanejšia a zložitejšia než bunka mnohobunkových organizmov. Vyplýva to z faktu, že jediná bunka musí samostatne vykonávať všetky životné funkcie (príjem potravy, vylučovanie, dýchanie, pohyb, rozmnožovanie aj vnímanie podnetov z okolia), zatiaľ čo bunky mnohobunkového organizmu vykonávajú len určitú špeciálnu úlohu v tkanivách. Z didaktických dôvodov (pre ľahšie pochopenie anatómie) je tento článok postavený na tradičnom systéme, ktorý spája organizmy podľa spoločných morfologických vlastností.

Riasničkavce, známe aj ako nálevníky (Ciliophora), sú najvyspelejšou skupinou jednobunkovcov. RNDr. ka sa zaraďuje medzi nálevníky. Článok je inšpirovaný výskumom črievičky veľkej, ktorá patrí medzi prvoky. Črievička veľká (Paramecium caudatum) sa vyskytuje v stojatých sladkých vodách (mláky, močiare, jazerá) a živí sa baktériami. Je indikátorom znečistenia vôd. Črievička je drobný podlhovastý organizmus, ktorý žije v rybníkoch a mlákach a meria iba 0,25 mm. Hoci má iba jednu bunku, je veľmi dobre prispôsobená životu.

Morfológia a fyziológia nálevníkov

Nálevníky majú veľmi zložitý povrch bunky (kortex). Pod ich cytoplazmatickou membránou (pelikulou) sa nachádza jedinečný systém plochých membránových vakuol (alveoly). Z povrchu bunky im vyrastá množstvo bŕv (cílií), ktoré sú v bunke ukotvené bazálnym telieskom. Slúžia na aktívny pohyb jedinca, ako aj na priháňanie potravy. Črievička je pokrytá tisícmi mikroskopických bŕv, ktorými vykonáva vírivé pohyby.

Potravu neprijímajú na ktoromkoľvek mieste, ale majú vyvinuté špecifické bunkové ústa (cytostoma). Vírením bŕv sú do nich strhávané čiastočky potravy, ktoré pokračujú bunkovým hltanom (cytopharynx) do vnútra bunky. Hltan je často pevne vystužený mikrotubulami a vytvára takzvaný cytopharyngeálny kôš. Na jeho dne vzniká tráviaca vakuola (potravová vakuola), ktorá po splynutí s lyzozómom zabezpečí enzymatické rozloženie potravy. Nestrávené zvyšky bunka vyvrhuje procesom exocytózy na presne určenom mieste v pelikule, ktoré sa nazýva bunkový anus (cytopyge). Pulzujúce (stiahnuteľné) vakuoly slúžia na osmoreguláciu.

Typickým znakom nálevníkov je jadrový dualizmus - prítomnosť dvoch funkčne rozlíšených jadier. Väčšie jadro - makronukleus (vegetatívne polyploidné jadro) riadi metabolizmus a funkcie bunky. Menšie jadro - mikronukleus (generatívne diploidné jadro) je nositeľom genetickej informácie a riadi proces rozmnožovania.

Spôsoby rozmnožovania črievičky veľkej

Základnou vlastnosťou prírody je jej obnovenie. Zachovanie rastlinného, živočíšneho druhu aj človeka je zabezpečené rozmnožovaním. Základom živých organizmov je bunka. Všetky životné prejavy, ktoré sú charakteristické pre organizmy, sa vyskytujú už v bunke. Pri dostatku živín bunka rastie a vyvíja sa. Nálevníky sa bežne rozmnožujú nepohlavne delením, ale za určitých okolností dochádza aj k pohlavnému procesu.

Nepohlavné rozmnožovanie: Priečne binárne delenie

Črievičky sa rozmnožujú nepohlavne priečnym delením. Bunka sa rozdelí na dve rovnaké jedince. Pri tomto procese sa predĺži veľké a malé jadro, bunka sa priečne zaškrtí a obidve polovice bunky sa delia a dorastú. Z jednej materskej bunky tak vznikajú dve dcérske bunky.

Pohlavné rozmnožovanie: Konjugácia

Vždy po niekoľkých generáciách dochádza u nálevníkov k špecifickému pohlavnému procesu - konjugácii. Tento proces zabezpečuje dôležitú výmenu genetickej informácie.

1. Dva dospelé jedince sa k sebe priložia bunkovými ústočkami a splynú.
2. Pôvodný makronukleus sa v oboch bunkách rozpadne.
3. Generatívny mikronukleus sa v každej bunke dvakrát po sebe mitoticky delí, takže vznikajú štyri malé jadrá.
4. Tri z týchto jadier zaniknú.
5. Posledné jadro sa ešte raz meioticky delí na stacionárne (väčšie, haploidné) a migratívne (menšie, haploidné) jadro.
6. Migratívne jadrá sa s časťou cytoplazmy prelejú cez bunkové ústa do partnera a jedince si ich medzi sebou vymenia.
7. Vzápätí každé migratívne jadro splýva so stacionárnym jadrom druhého jedinca. Vzniká synkaryon.
8. Jedince sa od seba oddeľujú.
9. Dosť zložitým delením synkaryonu v každom jedincovi vznikajú 2 makro- a 2 mikronukleusy.
10. Po zložitých zmenách sa nakoniec z dvoch črievičiek vyvinie osem nových jedincov.

Prežitie v nepriaznivých podmienkach: Tvorba cýst

Prežívanie v nepriaznivých podmienkach (nedostatok potravy, vysychanie, extrémne teploty, zmeny teploty alebo pH, nahromadenie odpadových produktov metabolizmu a pod.) si črievičky zabezpečujú vytváraním odolných pokojových štádií - cýst. Tieto cysty ich chránia pred úhynom a umožňujú ich prenos na obrovské vzdialenosti. Rezistentná (odolná) cysta vie prečkať nehostinné prostredie a neškodí jej ani úplné vyschnutie.

Experimentálny výskum vplyvu prostredia na črievičku veľkú

Inšpiráciou pre výskum vplyvu prostredia na črievičky bolo februárové vydanie časopisu Quark, kde sa písalo o jednobunkových organizmoch a o ich zaujímavej stratégii prežívania či adaptácie v nepriaznivých podmienkach tvorbou cýst. Cieľom tohto výskumu bolo zistiť, ktoré prostredie je pre život črievičiek priaznivé a naopak, ktoré prostredie je pre ne neprijateľné.

Metodika

Do pohára na zaváranie bolo vložené seno a zaliate vodou z jazierka. Pohár bol položený na svetlé a teplé miesto. Po desiatich dňoch sa objavili prvé črievičky, ktoré boli pozorované pod mikroskopom pri 160-násobnom zväčšení. Senný nálev bol rozliaty do niekoľkých pohárikov po 20 ml, do každého bolo pridaných 10 ml vodných roztokov rôznych vzoriek. Všetko bolo porovnávané s originálnym senným nálevom.

Zistenia a pozorované vplyvy

Vplyv slanosti a pH

Po pridaní roztoku soli do senného nálevu všetky črievičky postupne uhynuli. Podobne, pridanie citrónovej šťavy, roztoku medu, cukru či hroznovej šťavy črievičkám uškodilo a okamžite uhynuli, čo naznačuje ich citlivosť na zmeny pH a osmotického tlaku.

Vplyv dostupnosti a typu potravy

Pri pridaní pivného roztoku sa črievičkám darilo, svoj objem niekoľkonásobne zväčšili, zaokrúhlili sa a stmavli. Po štyroch dňoch však uhynuli, pravdepodobne v dôsledku vyčerpania potravy.

Suspenzia živočíšneho uhlia, ktoré má schopnosť adsorpcie vrátane baktérií, spôsobila, že črievičky boli zo začiatku aktívne, svetlej farby, malé a pohybovali sa rýchlejšie. Po štyroch dňoch (opäť po vyčerpaní potravy) bolo pozorované úhyn alebo vytvorenie okrúhlej cysty.

Roztok kvasiniek (z pekárenského droždia) im vyhovoval len čiastočne. Aj po týždni prežívali, bolo ich však menej, boli menšie, svetlé a začali tvoriť cysty (okrúhle nehybné črievičky). Domnievame sa, že kvasinky nie sú priamym zdrojom potravy pre črievičky.

Pri vývoji po pridaní suspenzie peľových zrniek sa črievičkám aj po týždni kultivácie darilo, mali dostatok potravy a väčší, oválny tvar, ale boli priesvitné. Živili sa rôsolovitou hmotou, ktorou sú obalené peľové zrnká.

Posledný roztok pridaný do senného nálevu bol jogurt. Črievičkám sa aj po siedmich dňoch darilo, ich množstvo vzrástlo, telo mali tmavé. Jogurt obsahuje mliečne baktérie, ktoré boli pravdepodobne zdrojom potravy črievičiek. V porovnaní s originálnym senným nálevom ich bolo niekoľkonásobne viac. Zaujímavé bolo, že okrem množstva aktívnych črievičiek bolo pozorované aj množstvo cýst, čo sa domnieva byť z dôvodu nahromadenia odpadových produktov metabolizmu.

Vplyv teploty

Pri poklese teploty nálevu na 3 °C sa črievičky pohybovali oveľa pomalšie než za normálnych okolností. Ako sa prostredie prirodzene otepľovalo, ich pohyb bol opäť rýchlejší. Zvýšenie teploty nahrievaním podložného sklíčka nad plameňom sviečky spôsobilo veľmi rýchly pohyb črievičiek, potom sa ich pohyb opäť ustálil. Tieto pozorovania zdôrazňujú vplyv teploty na metabolickú aktivitu a pohyb črievičiek.

tags: #crievicka #velka #rozmnozovanie