Інфузорія-туфелька — будова тіла, значення в природі

Інфузорія – це мікроорганізм з царства найпростіші, підгрупи інфузорій. Латинська назва туфельки – парамеція хвостата (Paramecium caudatum). Тільки під мікроскопом можна побачити цю одноклітинну істоту. А воно живе так само, як великі багатоклітинні тварини:

• дихає;
• пересувається;
• харчується;
• розмножується.

Опис

Інфузорія-туфелька – не екзотика, вона живе в прісних водоймах зі спокійною водою, в лісовій калюжі, в акваріумі. Потрібно тільки, щоб були присутні джерела органічних речовин:

• водорості;
• рослини;
• загиблі живі організми;
• звичайний мул.

Завдяки витонченій формі, інфузорія отримала свою назву: клітина схожа на підошву мініатюрної туфельки, один кінець якої вужчий, а інший – широкий.

Для того щоб зовнішній вигляд клітини був постійним, у туфельки є еластична зовнішня мембрана і складна система цитоскелета (мікрофіламенти та мікротрубочки, а також інші опорні органели). Розміри клітини – від 0,1 до 0,5 міліметрів.

Якщо у воді збільшується кількість розчинених солей або зменшується кількість рідини, форма клітини трохи змінюється – стає більш округлою, овальною. Зовні на клітині помітні численні вії. Вони потрібні для переміщення туфельки. Всього війок близько 10-15 тисяч, вони постійно й узгоджено рухаються. Вії працюють як весла та переміщують клітку дуже швидко.

Важливо! Інфузорія-туфелька може плисти зі швидкістю до 2,5 міліметрів в секунду, а це в 5-10 разів більше довжини її тіла. Крім руху вперед, клітина обертається навколо своєї осі. При висиханні швидкість руху зменшується.

Інфузорія-туфелька не є беззахисною, для відбиття атаки хижаків або нападу на противника у неї є спеціальні органели – трихоцисти. Це дрібні тільця, схожі на веретено, вони знаходяться між віями.

У разі необхідності, наприклад, при нападі ворога, трихоцисти стріляють, тобто сильно подовжуються і вражають противника. На місці ниточок, якими вистрелила інфузорія, виростають нові, всього їх, зазвичай, близько 5-8 тисяч.

Будова інфузорії-туфельки

Далі розглянемо всі особливості будови та життєдіяльності цього мікроорганізму.

Ядра і процеси розмноження

У клітині інфузорії-туфельки два ядра:

• Велике ядро схоже на квасолину і називається макронуклеус. У ньому знаходяться гени, які регулюють утворення білків в клітині. Тобто велике ядро контролює процеси обміну речовин і безстатеве розмноження.
• Мале ядро називається мікронуклеус. Воно контролює статеве розмноження. Клітина після руйнування малого ядра залишається життєздатною.

Поперечний поділ, тобто безстатеве розмноження, йде у інфузорій-туфельок дуже швидко, якщо є достатнє харчування. При цьому материнська клітина розділяється на дві дочірні, в них добудовуються відсутні органели. Такий поділ відбувається до двох разів на добу.

В результаті статевого розмноження чисельність популяції не зростає. Сенс статевого процесу – обмін генетичною інформацією між двома особинами. Завдяки цьому підвищується виживаність мікроорганізмів, вони краще адаптуються до навколишнього середовища, що змінюється.

Для статевого розмноження дві інфузорії як би склеюються між собою в області перистома. Захисна мембрана частково зникає, а з цитоплазми формується своєрідний місток. Цей тип статевого процесу називається кон’югація.

Макронуклеуси розпадаються, а мікронуклеуси діляться шляхом мейозу (при цьому виді поділу кількість хромосом зменшується у два рази). Потім три з отриманих чотирьох ядер також руйнуються, а ядро, що залишилося в кожній клітині ділиться шляхом мітозу.

Таким чином, в кожній дочірній клітині утворюються два нових ядра – чоловіче і жіноче. По створеному містку туфельки обмінюються чоловічими ядрами, в кожній новій особині жіноче і чоловіче ядра зливаються. Знову утворюються макро- і мікронуклеуси. Після цього інфузорії відходять одна від одної.

Харчування і травлення

В основному їжею для інфузорій-туфельок служать бактерії та одноклітинні водорості. Цікаво, що ці найпростіші  ненажерливі, вони харчуються майже безперервно, зупиняються тільки на період розмноження.

На одній стороні тіла є поглиблення з отвором, яке називається перистом, або клітинний рот. Навколо нього вії довші, ніж в інших ділянках клітини. Працюючи, вони направляють воду з харчовими частинками в рот і далі в глотку.

В її задній частині харчові частинки накопичуються, а потім, в оточенні рідини, проникають в цитоплазму, утворюючи фагосому, або травну вакуоль. Процес травлення займає приблизно годину.

Травна вакуоль рухається по певній траєкторії: до заднього кінця, потім описує коло за годинниковою стрілкою. В цей час у фагосомі їжа за допомогою ферментів перетравлюється.

Спочатку середовище в фагосомі кисле, потім реакція змінюється на лужну. У цитоплазму потрапляють поживні речовини, які використовуються для подальшої життєдіяльності.

Неперетравлені залишки їжі в травній вакуолі видаляються з клітини в певному місці. Воно називається порошиця і знаходиться позаду ротового поглиблення. Фагосома зливається з зовнішньою мембраною клітини та майже відразу відділяється від неї, розпадаючись на багато дрібних бульбашок. Вони переміщаються в бік дна глотки та формують нові травні вакуолі.

Дихання

Розчинений у воді кисень проникає в клітину дифузно через всю її поверхню. Органічні сполуки окислюються з виділенням енергії, яка використовується в процесах життєдіяльності.

Якщо кисню у воді мало, інфузорія-туфелька може використовувати інші шляхи отримання енергії (гліколіз – анаеробний процес дихання, який не потребує кисню).

Осморегуляція

За видалення зайвої рідини та деяких продуктів обміну речовин відповідають дві скоротливі вакуолі. Вони схожі на квітку, в якій серединка – це резервуар, а пелюстки – провідні канали. Вони вбирають в себе воду і переміщують її в резервуар. При заповненні він відділяється і викидає надлишки рідини через пору.

Важливо! Інфузорію завжди оточує вода, а її зовнішня оболонка проникна для рідини. Тому скоротливі вакуолі працюють напружено: протягом години вони видаляють з клітини стільки рідини, скільки займає об’єм самої клітини.

Особливості життєдіяльності

У інфузорії-туфельки є властивість дратівливості. Це означає, що вона відповідає на дію факторів навколишнього середовища (подразників) зміною своєї поведінки.

Подразники – це:

• температура;
• різні розчинені у воді речовини;
• освітлення.

У найпростіших немає нервової системи, органів почуттів і рефлексів. Роздратування сприймає вся клітина цілком. Реакцією на дію подразника буде таксис – це рух в бік чинного агента або від нього. Це можна продемонструвати за допомогою дослідів:

• На предметне скло помістимо дві краплі води – з туфельками і чисту воду і з’єднаємо їх. Потім в воду з мікроорганізмами додамо кристали солі. Туфельки почнуть швидко переміщатися в чисту воду, тому що високий вміст солі згубно впливає на  мікроорганізми.
• І навпаки, якщо в воду з інфузоріями нічого не додавати, а до чистої води капнути настій з бактеріями, то туфельки переберуться в сторону бактерій, тобто до їжі.
• Якщо через воду з цими мікроорганізмами пропускати слабкий електричний струм, вони шикуються уздовж лінії струму, а потім переміщаються в бік катода. Це явище називається гальванотаксис. Воно демонструє здатність інфузорій реагувати на вплив подразників зміною поведінки і пов’язано це, мабуть, з фізико-хімічним впливом електричного струму.

Сприятливі умови для інфузорії – це температура близько 15-24 градусів тепла. При похолоданні туфельки впадають в анабіоз і переходять у форму цисти. У цьому стані вони можуть існувати роками. У звичайних же умовах тривалість їх життя близько доби.

Схожість і відмінності інфузорії-туфельки та евглени зеленої

Евглена зелена – теж одноклітинний мікроорганізм, тобто єдина клітина, яка існує автономно.

Схожість

• Обидва мікроорганізми – одноклітинні;
• Живуть у воді;
• Є еукаріотами, тобто мають оформлені ядра;
• Підтримують постійну форму тіла завдяки щільній клітинній стінці.

Відмінність

• У інфузорії – два ядра, а у евглени – тільки одне.
• Туфелька розмножується безстатевим і статевим шляхом, а евглена – тільки поділом.
• Пересування інфузорії забезпечують безліч війок, а Евглена плаває за допомогою джгутика.
• Інфузорія-туфелька безбарвна, а евглена – зелена через наявність спеціального пігменту – хлорофілу.
• Харчується інфузорія органічними речовинами шляхом фагоцитозу. Евглена, крім цього, може фотосинтезувати, тобто отримувати харчування з вуглекислого газу і води на світлі за допомогою хлорофілу.
• У евглени зеленої є світлочутливе вічко, у інфузорії такий орган відсутній.

Місце в харчовому ланцюжку

Інфузорії-туфельки вживають в їжу бактерії і водорості, а самі є кормом для мальків багатьох риб і амфібій. З цією метою інфузорій навіть навмисне розмножують в рибних господарствах і використовують для годування личинок акваріумних рибок.

Тобто інфузорія-туфелька утворює ланку в харчовому ланцюжку між одноклітинними і багатоклітинними організмами.

Цікаві факти

• Інфузорії-туфельки мають здатність розрізняти найменші концентрації хімічних речовин у воді. З такою чутливістю їм легше знаходити колонії бактерій, тобто їжу. А в лабораторії цю суперздатність іноді використовують для визначення домішок у воді.
• Проводилася навіть дегустація висушеної маси інфузорій. Виявилося, що на смак вони нагадують курку або сухий сир. У білку інфузорій є всі необхідні амінокислоти. Його склад схожий на казеїн.
• Скупчення інфузорій-туфельок можна побачити неозброєним оком, і це реально навіть в домашніх умовах. Досить покласти маленький шматочок моркви в банку з водою і поставити її в темне тепле місце. Воду можна взяти з природного водоймища, але підійде і водопровідна вода. Найкраще брати воду з невеликою кількістю мулу з акваріума – там точно є туфельки. Через пару днів в каламуті, що оточує моркву, спочатку можна буде за допомогою мікроскопа виявити інфузорій. А трохи пізніше, коли зменшиться кількість кисню у воді, ближче до поверхні з’являться скупчення білих точок – це і є скупчення інфузорій.
• Інфузорія-туфелька-дивовижний представник одноклітинних мікроорганізмів. Вона влаштована примітивно і в той же час складно.
• У природі інфузорія-туфелька займає свою екологічну нішу. Вона стала відмінною моделлю для вивчення всіх основних процесів життєдіяльності. Крім того, цих найпростіших використовують як корм для риб і як маркер забруднення рідини.