Dołącz do czytelników
Brak wyników

Laboratorium

14 stycznia 2020

NR 37 (Styczeń 2020)

Wirczyk– spotkanie z mikroświatem

0 12

Muszę się przyznać Szanownemu Czytelnikowi, że poza innymi sprawami od dziecka fascynował mnie mikroświat. Myśl, że w kropli wody z kałuży mogą znajdować się tysiące niewidocznych gołym okiem stworzeń była czymś, co w ­wielkim ­stopniu pobudzało moją wyobraźnię. Mam prawo sądzić, że stało się to jednym z czynników, które po latach spowodowały, że obrałem w swoim życiu ścieżkę naukowca-przyrodnika. 
W owej kropli możemy spotkać wiele różnych organizmów, zarówno jedno-, jak i wielokomórkowych. Do tych pierwszych należą orzęski (Ciliata), a jednym z najszerzej chyba znanych ich przedstawicieli są pantofelki (Paramecium), np. pantofelek ogoniasty (Paramecium caudatum). Innym ciekawym reprezentantem tego rodzaju jest Paramecium bursaria, w którego komórkach o długości 80–150 μm żyją zielenice (Chlorophyta) z rodzaju Chlorella (tzw. zoochlorelle), co jest przykładem endosymbiozy [1]. Pantofelka tego widzimy na fotografii 1. Podobne obserwacje można prowadzić przy pomocy uproszczonego mikroskopu z kamery internetowej, którego budowę opisałem w jednym z poprzednich numerów „Biologii w Szkole” [2]. Zielone ziarniste struktury widoczne wewnątrz są właśnie zoochlorellami.
Innym, nieco mniej znanym, przedstawicielem orzęsków jest wirczyk (­Vorticella). Był on jednym z pierwszych mieszkańców tego pięknego świata wewnątrz kropli wody, którego mogłem poznać, spoglądając przez mikroskop. Z tego powodu – może także i nostalgia ma tutaj swój udział – chciałbym opowiedzieć dziś nieco o interesującej grupie stworzeń, jaką są orzęski i nieco dokładniej przyjrzeć się właśnie wirczykowi.

Orzęski

Orzęski – do których, jak już wspomniałem, należy także bohater niniejszego opracowania – dawniej były nazywane wymoczkami. Wchodzą one w skład królestwa Protista i są tradycyjnie zaliczane do tzw. protistów zwierzęcych. Mikroorganizmy te biorą swą nazwę od faktu posiadania dużej liczby charakterystycznych organelli, czyli rzęsek. Są one ułożone wzdłuż komórki orzęska w charakterystyczne szeregi. Białkowo-lipidowa błona komórkowa otaczająca cytoplazmę orzęska jest nazywana pellikulą i ma bardzo złożoną budowę. W związku z tym wodniczki pokarmowe nie mogą się tworzyć ani opróżniać w dowolnym miejscu komórki. Efektem jest to, że orzęski mają wyróżnione obszary błony komórkowej, gdzie nie występują rzęski i funkcjonalnie pełnią one rolę komórkowego otworu gębowego i otworu wydalniczego. Mikroorganizmy te są wysoko uorganizowane – wiele z nich ma wyróżniony przód i tył ciała, a także strony brzuszną i grzbietową.
Rzęski pełnią zwykle dwojaką rolę: lokomocyjną i służącą napędzaniu pokarmu. Zdarza się też, że ciasno ułożone rzęski tworzą pęczki, na których komórki mogą wręcz wykonywać ruchy kroczące. Tak dzieje się w przypadku małżynka (Stylonychia).
Orzęski należą oczywiście do domeny jądrowych Eukaryota, więc w ich budowie możemy wyróżnić poszczególne organelle, takie jak siateczka endoplazmatyczna gładka i szorstka, aparat Golgiego, mitochondria i inne. Co ciekawe, zamiast pojedynczego jądra komórkowego u orzęsków występuje zwykle tzw. aparat jądrowy zbudowany z dwóch jąder o różniącej się funkcji: mikronukleusa i makronukleusa. Pierwsze z nich jest jądrem diploidalnym, często o kształcie kulistym (nie jest to jednak żelazną regułą). Pod względem budowy mikronukleus – nazywany też jądrem generatywnym – jest odpowiednikiem jądra komórkowego występującego u innych przedstawicieli Eukaryota i zawiera całość informacji genetycznej komórki. Co ciekawe, nie zachodzi w nim jednak transkrypcja. Jako jądro wegetatywne czynny transkrypcyjnie jest natomiast makronukleus, który zawiera w sobie wiele kopii (czasem nawet kilkadziesiąt do kilkuset razy więcej materiału genetycznego niż mikronukleus) wybranych genów orzęska [3].

Fot. 1. Pantofelek (Paramecium bursaria); strzałka wskazuje orzęska, pozostałe obiekty widoczne na zdjęciu są komórkami glonów


Jeśli chodzi o zapewnienie ciągłości gatunku, to orzęski rozmnażają się wyłącznie bezpłciowo, najczęściej przez poprzeczny podział komórkowy. Ze względu na obecność aparatu jądrowego zamiast pojedynczego jądra komórkowego proces podziału ma charakterystyczny ­przebieg: mikronukleus ulega mitozie, makronukleus natomiast przewęża się i jest dzielony – mniej więcej po równo – pomiędzy komórki potomne. Rozmnażanie bezpłciowe nie zapewnia rekombinacji genetycznej, tj. organizm potomny poza przypadkami mutacji otrzymuje zestaw genów identyczny z organizmem rodzicielskim. Ten typ rozmnażania umożliwia co prawda szybkie zasiedlenie wolnej niszy ekologicznej, ale ma też pewną znaczącą wadę: w przypadku niewielkiej podatności genotypu na mutacje nie zapewnia odpowiedniej zmienności. Organizmy rozmnażające się w ten sposób są więc gorzej przystosowane do zmieniających się warunków środowiska. Orzęski (podobnie jak inne grupy mikroorganizmów) znalazły jednak pewne rozwiązanie. Występuje u nich proces nazywany koniugacją, polegający na wymianie materiału genetycznego między osobnikami. Brak tu jednak rozróżnienia między osobnikami męskimi i żeńskimi. Zjawisko to ma u orzęsków dosyć skomplikowany przebieg i w uproszczeniu wygląda następująco:

  1. Dwa osobniki tego samego ga­­­­tunku spotykają się, po czym do­­­chodzi do częściowego zlania się cytoplazm.
  2. Oba mikronukleusy ulegają mejozie, po czym w każdej komórce trzy z czterech nowo powstałych haploidalnych jąder potomnych ulegają degeneracji.
  3. Powstałe na poprzednim etapie haploidalne jądra ulegają mitozie.
  4. Każda komórka przekazuje drugiej jedno ze świeżo powstałych jąder.
  5. W obu komórkach następuje zlanie się jąder (zapłodnienie) i powstają diploidalne mikronukleusy.
  6. Komórki orzęsków się rozdzielają.
  7. W każdym z nich zachodzi kolejna mitoza mikronukleusa i degeneracja makronukleusa.
  8. W każdej komórce jedno z jąder powstałych na drodze mitozy ulega przekształceniu w makronukleus. Podczas tego procesu wybrane geny są wielokrotnie kopiowane z mikronukleusa na makronukleusa [4].

Przedstawiony proces nie jest formą rozmnażania, ponieważ nie powstają nowe osobniki. Zapewnia on jednak powstanie wystarczającej zmienności genetycznej, aby orzęski doskonale radziły sobie w zróżnicowanych środowiskach.

Fot. 2. Wirczyk (Vorticella)

 

Rys. 1. Budowa komórki wirczyka, schemat na podstawie [5]

O wirczyku

Komórki...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy