Jednobunkovce

Vznik prvokov (Monocytozoa, Protozoa) sa viaže k vzniku eukaryotickej bunky (najstaršie známe fosílie sú staré 1,4 mld rokov). Predpokladáme, že prvoky vznikli z organizmov podobných dnešným baktériám. Samotný vznik bunky prvokov ostáva problémom. Časť bádateľov tvrdí, že bunkové štruktúry vznikli klasickou cestou vznikom bunkových organel počas vývoja bunky. Väčšina sa však prikláňa k endosymbiotickej teórii (Margulis, 1981). Táto vychádza z toho, že bunkové organely (napr. plastidy, mitochondrie, bičíky) vznikli mimo bunky a do nej sa postupne dostávali ako endosymbiotické elementy.

Telo prvokov tvorí jediná bunka, na povrchu ktorej je tenká blana - pelikula, u niektorých sa vytvára schránka. Vnútorne je bunka rozlične diferencovaná. Jediná bunka je prispôsobená na vykonávanie všetkých funkcií potrebných pre život. Bunka prvokov je preto na vyššom stupni organizovanosti ako bunky mnohobunkovcov, pretože tie vykonávajú len časť funkcie tela mnohobunkovcov. Bunka jednobunkovcov predstavuje samostatný organizmus – prijíma potravu, vylučuje, dýcha, pohybuje sa, rozmnožuje sa a vníma podráždenie.

Za fylogeneticky najdokonalejšie prvoky sa považujú riasničkavce (Ciliophora) s relatívne najzložitejšou stavbou, u ktorých vytvorenie jadrového dualizmu s následnou polymerizáciou jadra malo za následok zlepšenie riadenia bunkových procesov ako aj rozmnožovania. Takéto polymerizačné tendencie u jednobunkovcov viedli k vzniku kolónií a následne mnohobunkových organizmov.

Prvoky žijú vo vodnom prostredí, veľa druhov cudzopasí. Živia sa hnilobnými baktériami, zúčastňujú sa samočistenia vôd a sú aj súčasťou pôdnych ekosystémov. Väčšinou sú to mikroskopické organizmy, menšie ako 1 mm. Dnes poznáme viac ako 31 000 druhov (údaj z roku 1999).

V prvej verzii BIOWEBu som rozdelil jednobunkovce na dve oddelenia: bezbrvce (Cytomorpha) a brvavce (Ciliophora). Už samotný fakt, že som použil v ríši živočíchov taxonomickú jednoku oddelenie, je nepresné, takže ostanem pri tradičnom spôsobe delenia jednobunkovcov na 4 najdôležitejšie kmene, ktoré sa berú na stredných školách.

podríša: Jednobunkovce (Monocytozoa, Protozoa)

• kmeň: Bičíkovce (Flagellata)
• kmeň: Koreňonožce (Rhizopoda)
• trieda: Meňavky (Amoebina)
• trieda: Dierkavce (Foraminifera)
• trieda: Mrežovce (Radiolaria)
• trieda: Slncovky (Heliozoa)
• kmeň: Výtrusovce (Sporozoa, Apicomplexa)
• trieda: Kokcídie (Coccidia)
• trieda: Hemosporídie (Haemosporidia)
• kmeň: Riasničkavce (Ciliophora)
• Kmeň: Bičíkovce

Bičíkovce (Flagellata) sú vôbec najstaršou skupinou jednobunkových eukaryotických organizmov. Názov kmeňa je odvodený od prítomnosti jedného alebo viacerých bičíkov, ktoré majú funkciu pohybových orgánov. Bunky majú jedno alebo viac rovnocenných jadier. Niektoré obsahujú plastidy a sú schopné fotosyntézy, tie označujeme ako rastlinné bičíkovce. Systematicky sa zaraďujú do ríše rastlín. Naproti tomu živočíšne bičíkovce plastidy nikdy neobsahujú. Väčšina bičíkovcov sa rozmnožuje nepohlavným delením, len malá časť pohlavne. Žijú voľne alebo ako parazity, prípadne ako symbionty. Potravu prijímajú buď celým povrchom tela alebo pohlcujú drobnú potravu (baktérie, drobné zvyšky rastlinných a živočíšnych tiel).

Prechod autotrofných organizmov k heterotrofným (a naopak) je plynulý. Posledné výskumy fyziológie bunky však ukazujú, že pôvodná výživa bola heterotrofná.

Klasifikácia bičíkovcov sa v poslednom období často mení. Je to spôsobené už spomenutým faktom, že poznáme ako bičíkovce heterotrofné, tak aj bičíkovce autotrofné, ktoré obsahujú plastidy. Spočiatku sa všetky fotosyntetizujúce bičíkovce radili medzi rastliny (do rôznych oddelení v rámci nižších rastlín). Neskôr bola pre nich vyhradená samostatná trieda v rámci živočíšnych bičíkovcov, tzv. rastlinobičíkovce a živočíchobičíkovce. Najnovšie sa delenie bičíkovcov na zelené a nezelené ukazuje ako umelé a fylogeneticky neopodstatnené. Prišlo sa totiž na to, že niektoré druhy autotrofných a heterotrofných bičíkovcov sú si vývojovo bližšie ako heterotrofné druhy navzájom. V najnovšej klasifikácii bičíkovcov sú preto zamiešané ako živočíšne, tak aj rastlinné bičíkovce.

Druhy žijúce vo vode sú dôležitou zložkou planktónu a zaujímajú tak dôležité miesto v potravových reťazcoch ekosystémov.

K voľne žijúcim druhom patrí morské svetielko jagavé (Noctiluca miliaris). Je to najväčší bičíkovec, dosahujúci 0,5-2 mm. Žije vo veľkom množstve nad hladinou a v noci spôsobuje svetielkovanie mora. V cytoplazme má veľa tukových kvapiek uložených pod povrchom tela. Svetielkovanie je spôsobené prudkým pohybom hladiny.

Nebezpečným parazitom voľne žijúcich rýb je bičovka rybia (Costia necatrix). Nájdeme ju aj v bazénoch a akváriách. Má ploché telo s dvoma bičíkmi. Ochorenie rýb týmto parazitom sa prejavuje mliečnym zákalom kože a žiabier. Mliečny zákal spôsobuje nadmerná produkcia slizu chorých rýb. Bičovka spôsobuje úhyn najmä mladých rýb.

Žardia črevná (Giardia intestinalis) žije v tenkom čreve človeka. Je sploštená, na spodnej strane má prísavnú doštičku. Vyživuje sa osmoticky. Spôsobuje, najmä u detí, hnačky.

Choroba trypanozomiáza - spavá choroba je spôsobená parazitmi rodu trypanozóma, ktorý má veľký počet druhov. Trypanozómy striedajú dvoch hostiteľov a to stavovca a bezstavovca cicajúceho krv. Žijú v krvi, lymfe, lymfatických uzlinách a mozgovo-miechovom moku. Trypanozóma spavičná (Trypanosoma gambiense) spôsobuje chronickú spavú chorobu. Vyskytuje sa prevažne v západnej Afrike. V krvi napadnutého človeka sa rýchlo rozmnožuje, postihnutý trpí chorobnou slabosťou, zápalom mozgu a nakoniec od vyčerpania umiera. Jej prenášačom je mucha tse-tse (Glossina palpalis). Naproti tomu Trypanosoma rhodesiense sa vyskytuje prevažne vo východnej Afrike a spôsobuje akútnu spavú chorobu, ktorá má rýchlejší priebeh. Jej prenášačom je mucha Glossina morsitans.

Nebezpečným parazitom ľudí je rod Leishmania. Leishmania tropica vytvára v koži rozsiahle mokvavé vredy, vyžiera mäso, čím spôsobuje trvalé znetvoreniny, hlavne v oblasti tváre. Po vyliečení nastáva trvalá imunita. Domorodci v Afrike sa pred touto chorobou chránia tým, že ňou infikujú svoje deti na neodkrytých miestach. Po vyliečení sa už druhýkrát nenakazia. Prenášačmi tejto choroby sú komáre.

Pohlavne prenosné ochorenie trichomoniázu u ľudí spôsobuje Trichomonas vaginalis, ktorý parazituje v pošve žien. Tento bičíkovec je samozrejme prenosný aj na mužov, ale u nich nespôsobuje žiadne problémy. Nakazený muž je len prenášačom. V Európe je trichomoniázou postihnutých asi 30% populácie.

Kmeň: Koreňonožce

Koreňonožce (Rhizopoda) sa pohybujú pre ne typickým spôsobom (amébovitým pohybom), pomocou výbežkov cytoplazmy označovaných ako panôžky - pseudopodie. Niektoré morské koreňonožce tvoria vápenaté alebo kremičité schránky, sladkovodné druhy tvoria často rôsolovitý obal. V cytoplazme býva jedno jadro, ak je ich viac, sú navzájom rovnocenné. Prítomné sú potravové aj pulzujúce vakuoly. Potravu prijímajú pomocou panôžok procesom fagocytózy. Potravou voľne žijúcich druhov sú baktérie, riasy, jednobunkové živočíchy a pod. Koreňonožce sa rozmnožujú väčšinou delením, niektoré pučaním alebo rozpadom. Morské a cudzopasné druhy sa môžu rozmnožovať aj pohlavne.

Koreňonožce žijú v sladkej i slanej vode, vo vlhkej pôde a množstvo druhov je cudzopasných. Parazity žijú hlavne v tráviacom ústrojenstve bezstavovcov aj stavovcov. Mnoho sladkovodných koreňonožcov má vo svojej bunke symbiotické baktérie, sinice alebo jednobunkové riasy.

Pelomyxa palustris má bunky veľké až 5 mm. Tento voľne žijúci druh je zaujímavý tým, že vo svojej cytoplazme nemá mitochondrie ale symbiotické baktérie, ktoré plnia funkciu mitochondrií. Považuje sa preto za živý dôkaz endosymbiotickej teórie vzniku eukaryotickej bunky (pozri vyššie).

V nepriaznivých podmienkach tvoria cysty, ktoré sú vetrom a vodou roznášané na veľké vzdialenosti, a preto je väčšina druhov rozšírená po celom svete.

Trieda: Meňavky

Najznámejšou triedou koreňonožcov sú meňavky (Amoebina). Meňavky netvoria schránky. Častým voľne žijúcim druhom je meňavka veľká (Amoeba proteus), ktorá dosahuje veľkosť až 1 mm.

Skôr ako bol známy mikroskop, niektoré veľké druhy meňaviek sa dalo vidieť aj voľným okom. Linné, ako jeden z prvých systematikov, ktorí zbierali, identifikovali a pomenúvali živé organizmy, zaradil všetky voľným okom viditeľné jednobunkovce do rodu Chaos. Dnes sa do rodu Chaos zaraďujú už len niektoré druhy pomerne veľkých meňaviek.

Voľne žijúcim druhom je Naegleria fowleri. Niektoré jej kmene sú pre človeka nebezpečné, pretože sa z vody (na kúpaliskách, v prírodných jazierkach) môže cez čuchovú sliznicu a čuchový nerv dostať do mozgu, kde spôsobuje pomerne rýchlo prebiehajúci zápal mozgových blán. Prvý prípad takéhoto ochorenia bol zaznamenaný v Čechách.

Nebezpečným parazitom človeka je meňavka dyzenterická (Entamoeba histolytica). Môže existovať v dvoch formách. Malá forma je neškodná, bežne sa nachádza v črevách a živí sa premnoženými baktériami, príp. zvyškami potravy. Pri náhlej zmene v strave alebo následkom oslabenia imunity (pri chorobe a pod.) sa môže malá forma zmeniť na veľkú. Veľká forma spôsobuje tzv. črevnú dyzentériu - rozrušuje črevný epitel a fagocytuje jeho bunky a hlavne červené krvinky. Môže prenikať do pečene, pľúc a do mozgu.

Dyzentéria spôsobená meňavkou Entamoeba histolytica sa nazýva amébovitá dyzentéria, lebo jej príčinou sú prvoky. Existuje však aj bakteriálna dyzentéria, ktorej pôvodcom sú baktérie rodu Shigella (choroba sa preto nazýva aj šigelóza).

V hrubom čreve človeka žije aj neškodná meňavka črevná (Entamoeba coli), živí sa baktériami a kvasinkami. Častým obyvateľom neudržiavanej ústnej dutiny je meňavka zubná (Entamoeba gingivalis). Živí sa baktériami a bielymi krvinkami.

Len taká maličká poznámka, aby bolo jasno... Ak ste sa už niekedy stretli s pojmom E. coli, tak vedzte, že to neznamená Entamoeba coli, ale Escherichia coli, čo je v súčasnosti asi najviac preštudovaná baktéria nachádzajúca sa bežne v čreve človeka.

Meňavka včelia (Malpighamoeba mellificae) žije v malpigiho trubiciach včiel medonosnej (Apis mellifera) a spôsobuje úhyn včiel.

Triedy: Dierkavce a Slncovky

Vápenaté schránky tvoria zástupcovia morských koreňonožcov z triedy dierkavce (Foraminifera) a kremičité schránky mrežovce (Radiolaria). Významnou triedou koreňonožcov sú tiež slncovky (Heliozoa). Zástupcovia oboch tried vytvárajú vďaka schránkam prevažne vápencové horniny.

Podľa najnovšej klasifikácie sa koreňonožce rozdeľujú na 2 nadtriedy. Zástupcovia nadtriedy Rhizopoda sa rozdeľujú do tried podľa charakteru panôžok. Meňavky a dierkavce majú podľa tejto klasifikácie len hodnotu radu. Mrežovce a slncovky sú triedy, ktoré patria do druhej nadtriedy Actinopoda.
Bližšie k systému koreňonožcov vo Whittakerovom systéme.

V poslednom čase sa prišlo na to, že koreňonožce a bičíkovce sú si vývojovo tak príbuzné, že sa všetky zaradili do jedného kmeňa koreňonožcobičíkovcov (Sarcomastigophora). V tomto kmeni sú tak tieto dve skupiny jednobunkovcov označované ako podkmene (bičíkovce - Mastigophora, koreňonožce - Sarcodina).
Ako príklad takejto vzájomnej príbuznosti možno uviesť zopár druhov (napr. autotrofný druh Heterochloris mutabilis, heterotrofný druh Naegleria fowleri), ktoré sa pohybujú aj vyživujú panôžkami, ale keď potrava dojde a potrebujú sa rýchlo presunúť na nové miesto, nasyntetizujú si bičíky.

Kmeň: Výtrusovce

Výtrusovce (Sporozoa) sú úplne prispôsobené parazitickému spôsobu života. Nevytvárajú žiadne pohybové ústrojčeky. Potravu prijímajú celým povrchom tela osmoticky. V ich životnom cykle dochádza k striedaniu nepohlavného a pohlavného rozmnožovania. Nepohlavné rozmnožovanie sa deje rozpadom - schizogóniou jedinca na množstvo jednojadrových zárodkov - schizontov. Pri pohlavnom rozmnožovaní - gamogónia dochádza k splývaniu haploidných zárodkov (gaméty) a ku vzniku zygoty. Zygota sa po určitom čase rozpadá. Niektoré druhy žijú v jednom hostiteľovi, iné striedajú dvoch hostiteľov.

Zástupcovia triedy kokcídie (Coccidia) cudzopasia v telách stavovcov. Rozmnožujú sa schizogóniou, ktorá prebieha opakovane niekoľkokrát za sebou v hostiteľských bunkách. Po nej nasleduje gamogónia. Po splynutí gamét vzniknú oocysty, ktoré sa neskôr rozpadnú na sporogónie a tie sú nositeľmi nákazy. Nákaza sa šíri tak, že nový hostiteľ zožerie zárodky - sporozoity z trusu nakazeného jedinca.

Kokcídia králičia (Eimeria stiedae) parazituje v epitelových bunkách žlčovodov najmä u králikov. Spôsobuje ochorenie kokcidiózu, ktorá je najmä pre mladé králiky smrteľná.

Zástupcovia triedy hemosporídie (Haemosporidia) striedajú v životnom cykle dvoch hostiteľov. V prvej časti životného cyklu žijú v krvnom obehu stavovca a druhá fáza cyklu prebieha v slinných žľazách článkonožca cicajúceho krv stavovcov. Nepohlavné rozmnožovanie – schizogónia prebieha v krvi stavovca a pohlavné rozmnožovanie – gamogónia v druhom hostiteľovi. Spôsobujú ochorenia mnohých vtákov, cicavcov i ľudí.

Maláriovec štvordňový (Plasmodium malariae) spôsobuje chorobu maláriu. Napadá červené krvinky, rozrastá sa v nich, až nastane schizogónia. Krvinka naplnená schizontami praskne a uvoľnené schizonty napádajú ďalšie krvinky. Pri schizogónii dochádza u človeka k horúčkovitému záchvatu spôsobenému toxínmi, ktoré sa pri rozpade uvoľnia do krvi (raz za štyri dni). Po niekoľkých opakovaných záchvatoch sa rozpad maláriovcov zastaví a menia sa na generáciu haploidných zárodkov (gamét). Tie prekonávajú vývin v druhom hostiteľovi, komárovi rodu Anopheles. Komár nasaje infikovanú krv a v jeho tráviacej trubici dochádza k splývaniu haploidných gamét a ku vzniku zygoty. Zygota prenikne do steny tráviacej rúry komára a mení sa tam až na 10 000 zárodkov označovaných ako sporozoity. Sporozoity preniknú do slinných žliaz komára. Pri ďalšom bodnutí komára sa prenesú do tela hostiteľa. Pri infekcii maláriovcom trojdňovým (Plasmodium vivax) sa záchvaty opakujú každý tretí deň a pri maláriovcovi tropickom (P. falciparum) každý deň.

Novší latinský názov kmeňa výtrusovcov je Apicomplexa. Názov vychádza z cytológie týchto jednobunkovcov, ktoré majú v prednej časti bunky tzv. apikálny komplex. Tento aparát slúži parazitovi na vniknutie do hostiteľskej bunky, kde prebieha jeho ďalší vývin. Apikálny komplex nemajú tzv. dutinové (mimobunkové) parazity, ako sú napr. gregariny (Gregarina spp.). Gregariny sú pomerne veľké výtrusovce, ktoré parazitujú hlavne v larvách bezstavovcov a nestriedajú hostiteľa.

Kmeň: Riasničkavce

Riasničkavce, alebo nálevníky (Ciliophora), majú telo pokryté pevnou pelikulou, z ktorej vyrastá množstvo bŕv. Tie slúžia na pohyb a sú po celom tele alebo len na jeho niektorých častiach. Základné telieska bŕv (blefaroblasty) sú navzájom prepojené a pohyb bŕv je synchronizovaný. Na určitom mieste bunky sa nachádzajú bunkové ústa (cytostom). Vírením bŕv sú do nich strhávané čiastočky potravy. Bunkové ústa prechádzajú v bunkový pažerák (cytopharynx) a na jeho konci sa nachádza potravová vakuola. Potravová vakuola sa po naplnení potravou oddelí od bunkového pažeráka a putuje po tele. Tento proces označujeme ako cyklóza. Nestrávená potrava sa vyvrhne na ktoromkoľvek mieste povrchu bunky alebo na mieste tzv. bunkového konečníka (cytopyge, cytoproct) do okolitého prostredia.

Typickým znakom nálevníkov je prítomnosť dvoch funkčne rozlíšených jadier - jadrový dualizmus. Väčšie jadro - macronucleus je vegetatívne a riadi pohyb, prijímanie potravy a trávenie. Menšie jadro - micronucleus je generatívne a súvisí s pohlavným procesom riasničkavcov – konjugáciou. Nepohlavné rozmnožovanie delením je po niekoľkých generáciách vystriedané konjugáciou.

Jedným z nepohlavných spôsobov rozmnožovania jednobunkovcov je rozdelenie bunky. Takýmto spôsobom sa delia bičíkovce aj riasničkavce, lenže pri bičíkovcoch je to pozdĺžne delenie (začína od bičíka), a pri riasničkavcoch priečne delenie bunky. Výnimočne sa jednobunkovce môžu množiť šikmým delením.

Počas konjugácie sa dva jedince spoja bunkovými ústami. Polyploidný macronucleus sa rozpadne, nezúčastňuje sa rozmnožovania. Micronucleus sa 2x za sebou mitoticky delí, vzniknú teda 4 micronucleusy (2n). Tri z nich zaniknú a to jedno sa redukčne rozdelí na stacionárne a migratórne jadro (obe n). Migratórne jadro prejde cez bunkové ústa z jedného jedinca do druhého a naopak. Po výmene jadier sa bunky od seba oddelia. V oboch jedincoch dôjde k splynutiu stacionárneho jadra s vymeneným migratórnym jadrom - vznikne synkarion (2n). Toto jadro sa 2x mitoticky delí, čiže vzniknú opäť 4 jadrá (2n). Potom sa rozdelí aj bunka, pričom každá si zoberie po 2 jadrá (2n). Jedno jadro predstavuje znovu generatívny micronucleus, druhé zmnoží svoju chromozómovú sadu a vznikne z neho polyploidný macronucleus. Konjugáciou dvoch jedincov vzniknú teda 4 nové jedince, ktoré sa potom delia ďalej nepohlavne.

Pochopenie procesu konjugácie nálevníkov je podľa mňa jedna z najbrutálnejších vecí, aké som sa kedy učil. :-) Túto schému som vždy veľmi rýchlo zabudol, keď som sa ju konečne naučil. Za jeden rok som toto učivo potreboval vedieť zhruba 3x (písomka, zápočet, skúška), a vždy som to pochopil trochu ináč. Toto je štvrtá verzia a možno ani teraz to nie je úplne správne. :-) Môžem vás ale ubezpečiť, že v prvej verzii BIOWEBu to bolo určite zle, a to som to celé vtedy odpísal z knihy.

Väčšina nálevníkov sa vyskytuje vo vodách, kde sú dôležitými organizmami zúčastňujúcimi sa na samočistiacich procesoch vôd, a vo vlhkých pôdach. Vo vodných ekosystémoch regulujú množstvo baktérií vo vode. K zástupcom, ktorí obývajú hlavne znečistené vody, patria šibavce (Stentor) a vírivky (Vorticella), ktoré sa živia riasami a baktériami. Baktériami sa živia aj črievičky (Paramecium). Ofryoskolex chvostíkovitý (Ophryoscolex caudatus) žije v tráviacom trakte (v bachore) prežúvavcov a napomáha im pri trávení celulózy.