I ze školních hodin biologie si mnozí pravděpodobně pamatují nějaký druh zvířete nebo trávy, nějakým nejasným způsobem, ať už ve zvycích nebo ve velikosti, spojené s částí ženského oděvu. Ti, kteří jsou více nazpaměť, vám řeknou, že se jedná o zvíře a „byli tam na samém začátku“, tzn. z nejjednodušších. Někteří si dokonce pamatují, že „protozoa“ znamená jednobuněčný. Vlastně ne tak úplně, ale dobře.
Zde dodám: nálevníci nejsou jen příkladem dokonalosti elementární buňky života. Koneckonců, v zásadě všechno, co žije (živí se, rozmnožuje se, obsazuje ekologické niky) je již dokonalým, soběstačným subjektem (neboť, ač se může někomu zdát zvýšená zranitelnost jako nedokonalost, naprosto všechny živé organismy účastnící se koloběhu bílkovinných látek (tedy v životě) , včetně vás a mě, jsme produktem EO (přirozeného výběru), tedy původních mezí dokonalosti ve svém oboru současného vývoje. Ciliates jsou takříkajíc vzorem, příkladem “zbytečné„dokonalost mezi nejjednodušší a jsou zmiňovány v kurzech biologie pro překvapivou složitost jejich struktury na tak primitivní organismus. Jen jedna buňka, zvaná nálevník, obsahuje velké množství organel (asi mnohobuněčných, řekli bychom „orgány“) s maximální dělbou práce pro jednobuněčné. Zde a dále se diskutuje o didakticky nejotřepanější postavě – paní Infusoria-Shoe, seznamte se!
Ilustrací ze školní učebnice biologie je schéma struktury brvitosti pantoflíčkové (Paramaecium caudatum), zkopírované z učebnice do učebnice v průběhu desetiletí z originálu, postaveného kdysi dávno na základě fotografií pořízených, doufejme, na dosti výkonném mikroskop. Navíc k určení trávicího cyklu s práškem (viz obrázek) potřebujete nejen dobré rozlišení zařízení, ale také kvalitní mikrovideo, protože bota se pohybuje velmi rychle (až deset délek za sekundu!). Zde a níže můžete vidět snímky pořízené doma s mnohem skromnějším vybavením. Ne bůh ví co, ale snažil jsem se alespoň tu šelmu představit
Avšak s „portréty“ našich nálevníků, které tvrdí, že jsou větší realitou, není vše tak hladké. Různí umělci to vidí po svém. Důvodem je podle mého názoru to, že se málokdo z nich seznámil s nálevníky osobně. A počítajíce se stejným neznalým čtenářem, prostě to překreslili z jiných knih. Různé představy umělců o nálevníku pantoflíček jsou uvedeny v následující tabulce:
Tváře paní Ciliates díky úsilí moderních mistrů
Zvídavému pohledu nemůže uniknout mimořádná fantazie malířů zvířat, kteří nebohého nálevníka deformují a vytrhávají jeho obrazy z děl kolegů s vlastními „autorskými“ doplňky. Teprve první kresba v tabulce odhaluje autorovu důkladnou „mikroskopickou“ přípravu. Těžko říct, zda se nejprve podíval přes mikroskop, nebo pečlivě četl a syntetizoval všechny verze svých kolegů v obchodě, ale jeho touha přiblížit se pravdě je zřejmá 🙂
Kromě papírových zdrojů jsem se seznámil se stavem věcí na internetu. Situace dopadla téměř stejně, s výjimkou jediné pravdivé fotografie (z nějakého důvodu modré :), uvedené v další tabulce, také první. Druhá (také modrá) je ne úplně fantastická ilustrace s nádechem fotografie umírání na vysušení nálevníky (živé nálevníky je velmi obtížné „chytit“ v rámečku, a když vyschnou, stanou se neaktivními a zaoblenějšími – viz příloha) z anglického webu – jediného zástupce jeho jazykové rodiny, protože na jiných „ cizí“ zdroje s ilustracemi je extrémně slabá, jak v tématu, tak v celkovém provedení. A tamní texty pestrostí nezáří. Z opakovaného opakování souboru mylných představ prosvítá přímý plagiát, ale o tom bude řeč později, až se budeme muset dotknout chovu nálevníků.
Alternativní obrázky nálevníků nalezených na internetu
Otázka tedy zní – komu věřit?
Pár fotek ze života pantoflíčku brvitého
Proč je nálevník tak dobrý, když se mu věnuje tolik pozornosti? — ptáte se, zvláště pokud jste na tyto stránky narazili náhodou. No, za prvé je určitě dobrá sama o sobě Tedy tady je biologický druh žije, to znamená, že se živí a rozmnožuje dělením. Zda považovat rozdělení buňky za její zmizení, tedy smrt originálu, je filozofická otázka a Freud ji dobře rozebral (ač nikdy neodpověděl ;)). Více jsem o tom psal samostatně). Za druhé, nálevníci jsou výborným didaktickým materiálem, tedy vynikající ukázkou téměř extrémní složitosti jednobuněčného organismu, hodného svou grácií putovat od učebnice k učebnici.
Místo nálevníků v potravním řetězci
Chov nálevníků-pantofle
Vychutnat si rozjímání o střevíčníku brvitém (jak již bylo řečeno, jeho přítomnost je viditelná pouhým okem, ale každá zbraň se bude hodit 🙂 není doma vůbec těžké. Neboť na rozdíl od běžného domácího návodu na namáčení banánu slupky, a ještě více cizí myšlenka se „zelenou vodou“ („zelená voda“), zvláště replikovaná na anglicky psaných stránkách, je jednodušší, šetrnější k životnímu prostředí a efektivnější Stačí chovat nálevníky na kousku mrkve. Mrkev se ve vodě poměrně dlouho „nekazí“ (to znamená, že se tak rychle nerozloží bakteriemi), což je pro pohodlí experimentu žádoucí – voda zůstane nějakou dobu zcela čirá a je hotovo bez plísně. Kousek mrkve (na základě max. 1 g na litr) se vloží do sklenice s vodou a umístí na tmavé, teplé (+22-26 o C) místo. Obvykle, po několika dnech odebráním vzorku „zákalu“ obklopujícího mrkev, lze nálevníky detekovat pod mikroskopem. Po nějaké době, kdy kyslík rozpuštěný ve vodě prakticky vyschne, se nálevníci stanou nejnápadnější složkou připovrchové vrstvy a stanou se viditelnými pouhým okem ve formě vířících shluků bílých teček. (podlouhlého tvaru), chaoticky se pohybující ve vodním sloupci.
Dalším způsobem, jak koncentrovat nálevníky, je použití pozitivní fototaxe (snaha o světlo): zakryjte hlavní část nádoby tmavým materiálem, ponechte malou mezeru na hladině vody. Mnohem pohodlnější je po nějaké době pozorovat a pipetovat tam nashromážděné nálevníky (mimochodem, pokud použijete ne úplně beznadějnou „zelenou vodu“, pak bude fototaxe vzrostlých nálevníků negativní – shromáždí se v nejtemnějším místem.
Typický pozorovaný obrázek je na fotografii: dole je akvarijní kal, velké předměty v popředí a pozadí – červené cívky (šneci o velikosti od jednoho do jednoho a půl centimetru), bílé “dregy” vyplňující objem – nálevníci oni sami.
Nejčastěji můžete vodu na experiment získat jednoduše „z kohoutku“, protože voda z kohoutku není vždy dobře dezinfikována Pokud máte palčivou touhu, pak bude „úlovek“ bohatší o vodu z přírodní nádrže, dokonce i z lesní louže. V tomto případě je velká pravděpodobnost, že v kultivované tekutině najdete další zajímavosti, zejména úžasné nejmenší mnohobuněčné vířníky, jejichž mikrofotografie najdete na další straně.
Pro ty, kteří mají to štěstí, že mají doma akvárium, je situace s pozorováním pantoflíčků značně zjednodušená, protože to pak máte automaticky (standardně Právě po proceduře čištění dna sifonem známé akvaristům, nespěchejte s vyléváním kalu nasbíraného ze dna, ale umístěte jej do sklenice (nejlépe vysoké a úzké) s malým množstvím vody a nechte hodinu až dvě uležet. Zpočátku se nálevníky shromažďují nad povrch kalu ve formě bílé mlhy, a jak koncentrace kyslíku klesá, budou migrovat do horních vrstev vody (jako na fotografii).
Nálevníci jsou složitější než všechny ostatní jednobuněčné organismy. Zjevně jde o maximální složitost organizace, kterou má buňka k dispozici. Mluvit o struktuře nálevníků možná nedává moc smysl. Za prvé je to podrobně popsáno v každé školní učebnici. A za druhé, přes složitost a propracovanost struktury se v buňkách nálevníků nevyskytují zásadně nové organely a obecně se jedná o zcela běžné eukaryotické buňky. A ani přítomnost několika jader v řasnaté buňce nepředstavuje něco zvláštního – někteří jiní protistové mají také několik jader a často s různými funkcemi a v jedné sekci, řekněme, oddenky nebo zoomasygofory, mohou být jednojaderné i vícejaderné druhy. . Výměna genetické informace u nálevníků je však poměrně neobvyklá a stojí za to o ní říci pár slov.
Nálevníci mají dvě jádra a někteří mají více. Jedno velké jádro se nazývá makronukleus, druhé menší se nazývá mikronukleus. Téměř vždy je jedno makronukleus, mikrojader může být několik. Ale obecně je základní konstrukce nálevky dvoujádrová. Mikronukleus obsahuje diploidní sadu chromozomů a nepodílí se nijak zvlášť na rutinním životě řasnatého organismu. Makronukleus je doslova nacpaný dlouhými a krátkými kousky chromozomů, je to jakýsi „pytel genů“. Celkové množství DNA v makronukleu je mnohem větší než v mikronukleu, ale neobsahuje všechny geny, které jsou v mikronukleu, a tyto geny jsou uloženy neuspořádaně. Porucha však nebrání makronukleu v aktivní účasti na intracelulárních záležitostech. Jsou to makronukleové geny, které určují procesy syntézy v buňce a podle toho i strukturu této buňky a její změny.
Nálevníci jsou nejen komplexní, ale také se poměrně složitě chovají. Když pantoflíček plave, vesluje ve shodě s řasinkami pokrývajícími jeho tělo, nebo gastrociliát rychle běží po dně a pohybuje se svými „nohami“ – shluky dlouhých řasinek (nazývají se Cirri), pak jeho pohyby nejsou žádné. znamená bezcílný. Chemoreceptory umístěné v membráně jim umožňují „vycítit“ nepřítele nebo kořist na poměrně slušnou vzdálenost, podle standardů jednobuněčných organismů. V závislosti na přijatých signálech se řasinky zastaví (cilia přestanou veslovat), otočí se (cilia na různých stranách těla začnou veslovat v různých směrech) a mohou se pohybovat dozadu (cilia začnou veslovat v opačném směru). Když je kořist chycena, řady řasinek obklopující cytostom ji zaženou do krku. Všechny tyto komplexní akce jsou do značné míry určovány rychlými změnami biochemických procesů. A jakákoli změna v biochemických procesech je změnou souboru enzymů. A enzymy jsou syntetizovány podle programů obsažených v genech. A geny jsou v tomto případě obsaženy v makronukleu. Takže makronukleus nějakým způsobem hraje roli „mozku“ – orgánu, který řídí aktuální reakce těla nálevníků. A pravděpodobně, aby byla zajištěna rychlá odezva, je naplněna velkým množstvím kopií nejoblíbenějších programů. Ale vraťme se k rozmnožování nálevníků.
Během nepohlavní reprodukce, kdy se nálevník rozdělí na dvě části, je mikronukleus rozdělen mitózou, ale makronukleus je jednoduše rozdělen na polovinu. Před dělením se fragmenty chromozomů mohou replikovat, ale neexistuje žádný mechanismus pro správnou distribuci kopií do dceřiných jader. Kolik fragmentů (a tedy i genů) se objeví v každém dceřiném jádru, je věcí náhody. Vzhledem k tomu, že v makronukleu je obrovské množství chromozomových fragmentů a geny jsou mnohokrát duplikovány, takové dělení zpočátku neovlivňuje pohodu nálevníku a jeho chování. Ale dříve nebo později, když je již několik set nebo dokonce tisíc divizí pozadu, se nevyhnutelně začne projevovat určitý nedostatek některých programů a přebytek jiných. Nálevníci mají dvě cesty ven ze situace. Jedním z nich je konjugace, spojující příjemné s užitečným. Nálevník současně aktualizuje obsah makronukleu a rekombinuje programy uložené v makronukleu.
Proces konjugace vyžaduje účast dvou partnerů a pro roli partnera se nehodí žádný nálevník z jeho druhu, ale jedinec s určitým typem genomu – určitým „pohlavím“. Nálevníci mohou mít osm takových „pohlaví“. Dva takové nálevníky jsou obvykle připojeny k sobě stranou, na které se nachází cytostom, tedy „břichem“. Pelikula se zde rozpustí a mezi konjugáty se vytvoří cytoplazmatický můstek. Současně se makronukleus začne hroutit a diploidní mikronukleus se rozdělí meiózou, čímž vzniknou čtyři haploidní jádra. Tři z nich se resorbují a jeden se dělí mitoticky. Nyní má každý konjugát dvě haploidní jádra – pronuklei. Jedno z pronukleů každého jedince zůstává na místě, zatímco druhé migruje do buňky partnera, kde se spojí s hostitelským pronukleem. Vznikne diploidní jádro, ze kterého se opět vytvoří makronukleus a mikronukleus.
Druhý způsob aktualizace jaderného aparátu se nazývá autogamie a používá se, když z toho či onoho důvodu není možné najít partnera. Při autogamii se rozpadá i makronukleus a vznikají projádra, která vzájemně splývají a pak už vše probíhá tak, jak má po konjugaci probíhat.
