Suvun alkueläimet – luokittelu, rakenne, elinkaari ja mikroskooppi

Johdanto

Alkueläimet ovat periaatteessa yksisoluisia eukaryootteja.Tämä tarkoittaa, että ne ovat yksisoluisia organismeja, joilla on tuma sekä useita muita tärkeitä organelleja sytoplasmassa ja joita ympäröi kalvo.

Ne ovat olemassa vapaana elävinä organismeina tai loisina. Tämä tekee tästä heimosta monimuotoisen ryhmän yksisoluisia organismeja, jotka vaihtelevat muodoltaan ja kooltaan.

Esimerkkejä ovat:

• Giardia
• Trypanosoma
• Trichonympha
• Plasmodium
• Paramecium

Anatomia (Ruumiinrakenne)

Se, että ne ovat eukaryootteja, alkueläimet ovat suurempia, halkaisijaltaan 10-100 mikrometriä olevia soluja (verrattuna prokaryooteihin), joilla on monimutkaisempi rakenne. Tämä tarkoittaa, että niillä on solukalvo, joka rajoittaa organelleja, DNA, joka on myös sidottu kalvoon, nukleoli, ribosomi, Golgin laitteisto ja useita lineaarisia kromosomeja, joissa on muun muassa histoneja.

On syytä huomata, että näissä soluissa esiintyvät organellit vaihtelevat tyypeittäin.

On myös joukko organelleja, jotka ovat yksinomaan alkueläimillä, näitä ovat mm. seuraavat:

• Parameciumin trikokystat
• Tietyt luurakenteet
• Supistumiskykyiset vakuolit

Muihin säilyke-eläimiin verrattuna protozoojen tuma on rakkulamainen. Sellaisenaan kromaattisuus on hajanaista, jolloin tuma on ulkonäöltään diffuusi. Tämäkin kuitenkin vaihtelee yksilöllisesti. Esimerkiksi heimossa Apicomplexa vesikulaarisessa ytimessä oli yksi tai useampi nukleoli, jossa oli DNA:ta, kun taas trypanosomien endosomissa ei ole DNA:ta.

Protozooilla on myös paikoillaan liikkumiseen käytettäviä liikkumisrakenteita, kuten aspseudopodia, flagella ja cilia. Näitä rakenteita ympäröi myös plasmakalvo.

Myös pellikle (joidenkin, kuten Giardian, ulkopinta) on tarpeeksi jäykkä tukeakseen ja säilyttääkseen omaleimaisen muotonsa ja salliakseen samalla vääntymisen ja taipumisen liikkuessaan.

Protozoa-suvun luokittelu

Protozoat aiheuttavat monimuotoisuutensa vuoksi useita ongelmia luokittelussa. Niiden katsotaan kuuluvan alaryhmään protista, jonka yli 50 000 lajia on kuvattu vapaamuotoisiksi (nämä ovat lajeja, jotka eivät ole suoraan riippuvaisia toisista selviytyäkseen).

Vapaamuotoisia alkueläimiä löytyy lähes kaikista mahdollisista elinympäristöistä. Sekä valo- että elektronimikroskooppimorfologian perusteella ne on luokiteltu kuuteen pääheimoon, joista suurin osa tauteja aiheuttavista alkueläimistä kuuluu Sacromastigophora- ja Apicomplexa-heimoihin.

Seuraavassa on lueteltu joitakin alafylliä ja näiden alafyllien sisällä olevia luokkia liikerakenteiden perusteella:

Plasmodroomat – Tämän alafyllien liikerakenteet voivat olla flagelloja, pseudopodioita tai niitä ei ole lainkaan. Luokkia, jotka kuuluvat tähän alafylliin, ovat; Mastigophora (käyttävät yhtä tai useampaa flagellaa liikkumiseen), Sarcodina (käyttävät pseudopodioita liikkumiseen ja ravinnon pyydystämiseen) ja Sporozoa,joilta puuttuvat liikkumisrakenteet.

Ciliophora – Nämä ovat alafylliin kuuluviaCiliophorat käyttävät joissakin vaiheissa tai koko elämänsä ajan värekarvoja tai imulonkeroita. Ciliata (jotka käyttävät värekarvoja koko ajan) ja Suctoria (jotka käyttävät värekarvoja nuorina ja lonkeroita aikuisina) ovat joitakin tähän alaryhmään kuuluvia luokkia.

Sarcomastigopohora – Tässä alaryhmässä käytettyjä liikkumisrakenteita ovat muun muassa pseudopodiat tai flagellit. Täällä myös tumat ovat yhdenlaisia (monomorfisia). Yläluokka Mastigophora, joka kuuluu tähän alaryhmään, on flagellaatteja ja käyttää siten flagelloja liikkumiseen.

Fytomastogophoerea kuuluu myös tähän alaryhmään ja käyttää flagelloja joissakin tapauksissa. Luokkaan Phytomastogophoereais järjestys Chrysomonadida, johon kuuluvat muun muassa sellaiset eliöt kuin Chrys ameeba,synura ja ochromonas.

** Nämä ovat vain muutamia luokittelussa. Seon laaja ja sisältää paljon muitakin eliöitä.

Luokittelu olemassaolotavan perusteella

Olemassa olevista alkueläimistä on noin 21 000lajia, jotka esiintyvät vapaana elävinä erilaisissa elinympäristöissä, kun taas toiset 11 000 lajia esiintyvät loismikrobeina sekä selkärankaisissa että selkärangattomissa isännissä.

Vapaana eläviä lajeja esiintyy erilaisissa elinympäristöissä ja erityisesti maaperässä ja vedessä. Näillä alkueläintyypeillä on vain vähän vaikutusta ihmisten terveyteen, koska ne eivät ole suoraan riippuvaisia muista organismeista selviytymisensä kannalta. Osa vapaasti elävistä lajeista voi kuitenkin aiheuttaa patologisia oireita, kun ne joutuvat ihmisisäntään.

Muut vaikuttavat ihmisen terveyteen myös tuottamalla toksiineja.

Seuraavat ovat joitakin vapaasti eläviä ameeboja, jotka voivat myös aiheuttaa ihmiselle sairauksia:

• Naegleria fowleri – Tätä lajia tavataan enimmäkseen kosteassa maaperässä, ja sitä voi esiintyä kaikkialla maailmassa. Seaiheuttaa akuuttia primaarista amebien aiheuttamaa meningoenkefaliittia.
• Acanthamoeba – Maaperässä ja vedessä esiintyvä acanthamoeba voi aiheuttaa kroonista granulomatoottista amebienkefaliittia, amebien aiheuttamaa keratiittia, granulomatoottisia iho- sekä keuhkovaurioita.
• Balamuthia mandrillaris – Aiheuttaa subakuuttia tai kroonista granulomatoottista amebienkefaliittia sekägranulomatoottisia iho- ja keuhkovaurioita.
• Sappinia diploidea

Parasiittiset alkueläimet

Parasiittiset alkueläimet ovat tyypiltään sellaisia, jotkariippuvaisia isännästä selviytyäkseen. Sellaisenaan ne elävät isännän sisällä ja jopaaiheuttavat terveysongelmia.

Seuraavassa on lueteltu joitakin loisia:

Sarcodina ( esim. Entamoeba) – Entamoeba histolyticaon ameebatyyppi, joka elää ihmisen ruuansulatuskanavassa. Suurimmaksi osaksi ne ovat vaarattomia ja ruokailevat erilaisilla bakteereilla ja hiukkasilla, joita saattaa esiintyä suolistossa.

Vaikka ne ovatkin suurimmaksi osaksi vaarattomia, tämä loinen voi tunkeutua suolen seinämään tai peräsuoleen, jossa ne aiheuttavat haavaumia ja jopa verenvuotoa sekä kipua, oksentelua ja ripulia muiden oireiden ohella.

Trypanosomit – Kyseessä on verenkierrossa elävä lippulainen. Tämän loisen eri lajit aiheuttavat muun muassa seuraavia sairauksia:

• nukkumasairaus,
• leishmaniaasi
• Chagan tauti

Mastigophorat (esim. Giardia) – Tämä on lippulainen, joka elää enimmäkseen isännän ohutsuolessa. Giardia kiinnittyy tyypillisesti suolen limakalvoon aiheuttaen muun muassa tulehdusta, ripulia sekä vatsakipua.

Sporozoa (esim. Plasmodium) – Plasmodiumlaji on loinen, joka elää ihmisen verenkierrossa, Kun se on punasoluissa, loinen syö niiden sytoplasmaa. Kun ne jatkavatmoninkertaistumistaan solujen sisällä, tämä saa aikaan solujen puhkeamisen, mikä puolestaan johtaa siihen, että verenkiertoelimistöön vapautuu paljon lisää loisia.

Elämänkierto

Parasiittiset alkueläimet

Loismuotojen elinkierron vaiheetvoivat tapahtua solujenvälisesti, solunsisäisesti tai tiettyjen elinten luumenissa. Monimuotoisuuden vuoksi ei ole mahdollista kuvata yhtä tai vain yhtä yleistä elinkiertosekvenssiä. Seuraavassa tarkastellaankin kolmea yleisintä yleistä mallia, joita tällä alkueläinryhmällä on.

Ensimmäinen malli

Tämä malli on yleinen Apicomplexa-suvun heimossa, ja siihen liittyy suvuttoman ja sukupuolisen lisääntymisvaiheen välinen vaihtelu.

Prosessi alkaa suvuttoman lisääntymisen sykleillä, joissa isännän kudoksissa tapahtuvan skitsogonian syklit (joihin kuuluvat mitoosi ja sytokinesis) johtavat populaation lisääntymiseen.

Tämän vaiheen jälkeen osa populaatiosta alkaa käydä läpi gametogoniaa (seksuaalista prosessia) sukusolujen tuottamiseksi. Nämä gametes sitten yhdistyvät ja jakautuvat suvuttomasti tuottaakseen sporozoiitteja sporogeniaksi kutsutun prosessin kautta.

Juuri nämä sporozoiitit kykenevät sitten infektoimaan uuden isännän, ja prosessi jatkuu. Tässä yhteydessä on syytä huomata, että siirtyminen uuteen isäntään tapahtuu kystien kautta, jotka ovat sitkeitä stressaavissa olosuhteissa.Kystat voivat selviytyä ulkoisista olosuhteista (elimistön ulkopuolella) ja sisältävät sporotsoiitit.

Kun ne ovat uudessa isännässä, sporotsoiitit aloittavat lisääntymiskierron uudestaan. Jotkin tähän heimoon kuuluvista lajeista (Apicomplexa) tarvitsevat kaksi isäntää elinkaarensa loppuunsaattamiseksi. Tämä sisältää selkärankaisen isännän, jossa loinen lähtee liikkeelle skitsogonian ja gametogonian kautta, ja selkärangattoman isännän, jossa gametesunite ja sporiogonia tapahtuvat kudoksissa.

Katso myös järjestys Piroplasmida

Toinen kuvio

Toinen kuvio on yleinen useimmilleflagellateille, ja siihen kuuluu suvuton lisääntyminen. Näissä tapahtuu useita morfologisia muutoksia syklin aikana. Ne kaikki kuitenkin lisääntyvät binäärisen jakautumisen kautta.

Jotkut tämän ryhmän lajeista täydentävät tämän syklin selkärankaisessa isännässä, koska ne siirtyvät isännästä toiseen kystien välityksellä, jotka selviytyvät vaikeista olosuhteista paremmin. Näin ollen, kuten Apicomplexa-suvun tapauksessa, jotkin tämän ryhmän lajit tarvitsevat kaksi isäntää elinkaarensa loppuun saattamiseksi.

Kolmas malli

Tämä on erityisen yleinen ameebojen keskuudessa, ja siihen kuuluu suvuton lisääntyminen. Muista poiketen lisääntymiskierron loppuunsaattamiseen tarvitaan yksi isäntä. Tässä tapauksessa isännän trofotsoiitit elävät suoliston luumenissa ja jatkavat lisääntymistään binäärisen jakautumisen avulla.

Tietyissä olosuhteissa trofotsoiitit voivat stimuloitua kystaan, kun ne käyvät läpi ydinjakautumisen kystan sisällä. Kun kysta on joutunut toisen isännän nielemäksi, kierto jatkuu.

Vapaasti elävien alkueläinten elinkierto

Tämän ryhmän elinkierto käsittää suurimmaksi osaksi organismin kasvun ja koon kasvattamisen, jota seuraa binäärinen pilkkoutuminen (tai muut suvuttoman lisääntymisen muodot).

Sukupuolista lisääntymistä tapahtuu vapaana elävien osalta vain epäsuotuisissa olosuhteissa (epäsuotuisa lämpötila tai vähentynyt ravinnonsaanti jne.). Nämä tekijät vaihtelevat kuitenkin usein lajeittain.

Vapaana elävien alkueläinten kasvu- ja jakautumissyklin aikana on DNA-synteesin, kromosomien monistumisen sekä solujen kasvun vaihe.

Syklin vaiheisiin kuuluvat:

• Ensimmäinen jakaantumisvaihe
• Jakaantumisvaiheen loppu ja DNA-synteesin alku
• DNA-synteesi
• DNA-synteesin loppu ja seuraavan jakaantumisvaiheen alku

Luokittelu ravitsemuksen perusteella (miten ne hankkivat energiaa)

Ravitsemuksen perusteella voidaan erottaa kolme pääluokkaa.

Näihin kuuluvat:

• Foto-autotrofit
• Foto-heterotrofit
• Kemoheterotrofit

Autotrofit

Autotrofit, kuten eräät lippulajit, syntetisoivat hiilihydraatteja hiilidioksidista ja vedestä klorofylliä käyttäen. Tällöin käytetään auringon säteilyenergiaa.

Useimmat fotoautotrofiset flagellat, mukaan lukien Euglenida-, Cryptomonadida- ja Volvocida-heimon jäsenet, pyrkivät myös yhdistämään autotrofian ja heterotrofian. Tästä syystä niitä kutsutaan usein asetaattiflagellaateiksi.

Joitakin niiden hiililähteitä ovat asetaatit, yksinkertaiset rasvahapot sekä alkoholit. Valossa ne ovat autotrofisia, mutta pimeässä ne muuttuvat heterotrofisiksi.

Heterotrofiset

Vähemmistö vapaasti elävistä alkueläimistä kuuluu tähän luokkaan. Sellaisenaan ne ovat riippuvaisia monenlaisesta ravinnosta. Jotkin syövät bakteereja (mikrobivoorit), kun taas toiset syövät leviä ja niitä kutsutaan kasvinsyöjiksi. Lihansyöjät syövät molempia trofioita (kasvinsyöjät ja mikrobivorit).

Vapaaeläimet jaetaan myös kahteen (morfologiseen) ryhmään. Näihin kuuluvat ne, joilla on suu/sytostomi, ja ne, joilta puuttuu suu tai selvä kohta, josta ruoka pääsee sisään. Esimerkiksi,kun joillakin flagellaateilla ja monilla säilykeeläimillä (lukuun ottamatta joitakin apostomatidoja) on sytostomi, Sarcodina-eläimillä ei ole suuta.

Kemoheterotrofiset – Tähän ryhmään kuuluvat ne, jotka tarvitsevat energiaa ja orgaanisia hiililähteitä.

Mikroskooppi

Mikäli aiemmin mainittiin, alkueläimet ovat hyvin monimuotoisia. Sellaisina ne erotetaan toisistaan niidenerilaisten rakennepiirteiden, liikkumistapojen sekä itiöiden muodostumisen perusteella.

Valomikroskoopin avulla on mahdollista tarkastella erilaisia protozoatyyppejä.

Näytteiden keruu

Protozooja voidaan saada melkein mistä tahansa elinympäristöstä. Siinä missä vapaana eläviä lajeja löytyy vedestä sekäerilaisista kosteista elinympäristöistä, loiseliöitä löytyy useimmista metazoalaisista(kehittyneistä eläimistä).

Opiskelijoille osoittautuisi helpommaksi käyttää vapaana eläviäprotozooja, joita voidaan saada sellaisista elinympäristöistä kuin mudasta, lammista ja siirtymävesistä. Tässä yhteydessä on syytä huomata, että nämä ovat hyvin hauraita. Tästä syystä niitä on käsiteltävä varovasti.

On myös tärkeää olla varovainen, koska myös vapaasti elävistä alkueläimistä voi tulla loisia.Alkueläimiä voidaan myös kasvattaa niiden määrän lisäämiseksi havainnointia varten. Eräitä käytettyjä elatusaineita ovat muun muassa halkaistu herne (Eglena), tislattu vesi, jossa on vehnänjyviä (chilomonas), sekä heinä (peranema).

Mikroskooppinen havainnointi

Joitakin mikroskooppisen havainnoinnin vaatimuksia ovat:

• Mikroskooppi
• Mikroskoopin objektilasit
• Mikroskooppiklipsit
• Tislattu vesi (tai vesijohtovesi)
• Pisaralappu

Märkäkiinnitystekniikka

Märkäkiinnitystekniikka on tekniikka, jossa näyte/näyte tuodaan vesipisaroiden varaan ja tarkastellaan näytettä/koekappaletta mikroskoopin alta.

Jos näyte on saatu lammesta, voidaan käyttää seuraavaa menetelmää:

• Ravista astiaa varovasti (alkueläinten levittämiseksi veteen)
• Tipalla, Ota säiliöstä näyte lammikkovedestä
• Pane pisara näytettä mikroskooppilasialustan keskelle ja peitä peitelevyllä (varmista aina, että mikroskooppilasialusta ja peitelevy ovat puhtaita, jotta vältytään muiden mikro-organismien kulkeutumiselta sinne)
• Aseta preparaatti mikroskooppialustalle tarkastelua varten

Joissakin tapauksissa voidaan käyttää värjäystä kontrastin lisäämiseksi ja selkeämmän näkymän saamiseksi. Joitakin tässä käytettyjä värjäyksiä ovat:

• Bismarckin ruskea
• Briljantti kresyylisininen
• Bromitymolinsininen
• Karmiinipulveri
• Metyleenisininen

Lisätietoa soluista:

Eukaryootit – Solujen rakenne ja erot

Prokaryootit – Solujen rakenne ja erot

Diatomit – Luokittelu ja ominaisuudet

Protistit. Kingdon Protistojen löytäminen mikroskoopilla

Sienet – Homeet mikroskoopin alla

Spesifisesti tutustutaan Vorticella, Rhizopoda

Katsele syvällisemmin myös Parasitologia

Katsele Cilia ja Flagella

Katsele Ciliat mikroskopoinnissa

Katsele Amoeba mikroskoopin alla erityisesti Acanthamoeba

Lisätietoa yksisoluisista organismeista – Keskustelua bakteereista, Protozoa, Fungi, Algae and Archaea Here

Read about Parasites under the Microscope here

Also check out Microrganisms, especially in Pond Water.

Katsokaa myös Mikroskopiolaattojen valmistelu.

Ja jos tarvitset mikroskoopin, niin muista lukea pimeäkenttämikroskoopin ostajan opas ja vaihekontrastimikroskoopin ostajan opas.

Katso Protozoologia tutkimusalana

Palaa kohtaan Solubiologia – komponentit, syklit, Prosessit ja mikroskooppitekniikat

Paluu Protozoa -kirjasta parhaaseen mikroskooppitietoon ja -tutkimukseen

Ward’s Science (2005) Työskentely protozoojen kanssa.

Johanna Laybourn-Parry (1984) A functionalbiology of free-living protozoa.

Gary N. Calkins (1906) The Protozoan Life Cycle.

J. P. Kreier ja J. R. Baker (1987) Anatomy andphysiology of the protozoa.

R. W. Hegner (1926) Homologies and AnalogiesBetween Free-Living and Parasitic Protozoa.

Martinez AJ, Visvesvara GS (1997) Free-living,amphizoic and opportunisitic amebas. Brain Path. 7:583-598.

Mackean & Ian Mackean (2017)ParasiticProtozoa, an Introduction.

Links