Амеба это растение или животное: Амёбы-что это такое,животное?

Содержание

Разумная слизь? Тварь, способная решать сложные задачи, что не под силу даже существам, обладающим развитым мозгом / Хабр

При этом у нее нет не то чтобы мозга, а хотя бы намека на самую примитивную нервную систему. Разрезанная на части, она снова сольется в единый организм, а если части разнести друг от друга, они будут функционировать как отдельные вполне полноценные особи. Такое невозможно, воскликнете вы, и… будете неправы – мать-природа круче любой фантастики.

Знакомьтесь, Physarum polycephalum – не животное, не растение и даже не гриб. Простейшее одноклеточное амебовидное существо.

Рис. 1. Zoo de Paris/InstagramРис. 2. Zoo de Paris/Twitter

Ну и что с этого, где же обещанные суперспособности?

Дело в том, что обычная амеба с гаплоидным (одинарным) набором хромосом – это лишь первый этап жизни нашего сверхъестественного приятеля. По сути, это лишь половая клетка в поисках партнера для слияния. Хотя ведет она себя как самая обычная хищная амеба, ползает и лопает все подряд. Вот только размножаться она сама по себе не может.

Впрочем, нашей с вами амебе не придется долго трудиться в поисках полового партнера, ведь ей подойдет любая особь противоположного «пола» с другим набором хромосом, а это 719 вариантов из 720 возможных. Иначе говоря, у этих амеб 720 разных «полов», в отличие от человека, у которого их всего два. Нам с вами куда как сложнее чем ей, ведь она получит отказ от партнера лишь в одном случае из 720.

Найдя пару, амебы сливаются в половом экстазе, образуя принципиально новое существо – плазмодий с полным (диплоидным) набором хромосом. Вот теперь только и начинается полноценная жизнь нашего сверх-существа. Оно начинает носиться в поисках пищи, жрет что ни попадя и быстро растет в размерах.

Что делает амеба, когда ее размеры достигают критического размера? Правильно, делится пополам.

Но плазмодию плевать на обычаи амеб, ядра плазмодия начинают делиться и остаются внутри единой клетки, образуя все большее по размеру ОДНОКЛЕТОЧНОЕ многоядерное существо.

Согласно книге рекордов Гиннесса самый большой Physarum polycephalum достигает размера 5,54 квадратных метра. И это все – одна большая клетка!

Плазмодий представляет собой двигающийся веерообразный фронт и следующая за ним сеть разветвленных трубочек, напоминающие кровеносные сосуды. На этой стадии он имеет желтоватую окраску. Наше существо способно активно двигаться, плавно перетекая из места на место.

Даже разрезанный на части плазмодий не погибает, каждый его кусочек продолжает жить вполне полноценной жизнью, но при встрече обязательно сольется вновь в одно единое существо.

Если среда слишком сухая или холодная плазмодий меняет тактику, он высыхает, образовав сухой и твердый склероций. В таком виде наш приятель продержится весьма долго – вплоть до нескольких месяцев и даже года, но как только станет влажно и тепло склероций вновь превращается в подвижного плазмодия.

А что делает плазмодий, когда не хватает пищи?

А что делаете вы сами? Дайте угадаю, точно не то, что делает в этом случае плазмодий. Последнее о чем подумаете вы в такой момент – размножение, но именно в этот момент он начинает усиленно размножаться, формируя в своем теле спорангии и образуя в них споры, вплоть до самой своей смерти. Споры же, в свою очередь, чрезвычайно устойчивы к большинству внешних факторов и могут оставаться в состоянии покоя до нескольких десятилетий, пока условия не позволят им прорасти и образовать новые гаплоидные клетки-амебы .

Миксомицеты, к которым сейчас относят Physarum polycephalum, это существа не являющиеся ни животными, ни растениями, ни грибами. Первоначально их отнесли именно к грибам, но способность передвигаться и отсутствие хитина в межклеточных стенках явно указывает на ошибочность такого мнения. Теперь их уже никто не считает грибами, хотя внешне они напоминают обычную плесень, удивительным образом способную двигаться.

Обладают ли наш плазмодий разумом, не имея ничего, хотя бы отдаленно напоминающее мозг?

В 2000 году японский ученый Тосиюки Накагаки поместил разрезанные куски плазмодия в лабиринт, где на выходе и входе разместил еду. Плазмодий стал разрастаться заполняя все ответвления лабиринта, пока не соединился вновь и не добрался до еды. Дальше произошло удивительное – всего через четыре часа плазмодий начал оптимизировать свою сеть сосудов. Тупики освобождались от сосудов, а в направлении еды они утолщались, еще через четыре часа плазмодий сформировал единый витой сосуд по наикратчайшему пути между двумя источниками еды. Ученый сделал вполне логичный вывод, что наше существо, пусть неосознанно, но в итоге выбирает самый короткий путь, оптимизируя свои затраты на получение пищи.

И тут впервые прозвучало утверждение, которое, собственно, и произвело тогда мировую сенсацию: «…одноклеточные создания могут проявлять примитивный интеллект».

Рис. 3. Японский ученый, лабиринты и его «разумная» слизьРис. 4. Плазмодий строит транспортную систему Японии: еда размещена на модели-карте в точках расположения крупных городов Японии. Мы можем видеть,как через сутки плазмодий сформировал сеть, практически совпадающую с дорожной картой Японии. Эксперимент 2010 года.Рис. 5, Плазмодий Physarum polycephalum в дикой природе. Взято с wikimedia

Нам еще многому предстоит удивляться и восхищаться фантазией великого творца – Природы…

Вот такими словами я закончил бы публикацию, если разместил бы ее на каком-нибудь развлекательном ресурсе, но мы-то с вами люди любознательные, нам мало узнать что-то интересное, лайкнуть и листать дальше, нам просто необходимо разобраться каким образом такое в принципе возможно! Как примитивное одноклеточное существо не обладающее даже намеком на нервную систему, не говоря уже о мозге, может решать такие сложные задачи?

Давайте рассмотрим для простоты поиск плазмодием еды в лабиринте и нахождение кратчайшего пути ее транспортировки. Мы видим как плазмодий формирует поисковые нити, они постепенно ветвятся, становясь все тоньше, пока не заполнят весь лабиринт. После этого, обнаружив еду, поисковые нити из пустых тупиков начинают втягиваться в основную нить, которая и будет кратчайшим путем к источнику пищи.

Вполне очевидно, что плазмодий обладает «памятью», что позволяет ему не обыскивать раз за разом те места, где он уже побывал, т.е., он их каким-то образом «помнит». Но разве одноклеточное существо может запоминать структуру лабиринта?

Нет, это абсолютно невозможно. Здесь все намного проще: плазмодий оставляет за собой химический след, помечая таким образом места, где уже побывал. Памяти у него как таковой нет, и быть не может. Он просто уже не ищет в тех местах, где чувствует свой след.

Но как же наш безмозглик находит кратчайший путь к еде в лабиринте?

А как вода находит маленькую незаметную дырку в ведре, чтобы из нее вылиться? Вы же не наделяете воду разумом из-за этого. Представим, что ко входу плоского лабиринта (расположен горизонтально и закрыт сверху стеклом) мы подключили шланг с водой. Пусть у нас есть три дыры – выхода из лабиринта на разном расстоянии от входа. Из какого отверстия первым польется вода? Бинго! Конечно же, к которому ведет кратчайший путь!

Однако, читатель тут же укажет, что задача здесь не в нахождении выхода из лабиринта как такового, а в построении оптимального (кратчайшего) пути выхода из него. Та же вода будет литься в конце концов из всех трех отверстий, а вовсе не только из того, к которому ведет самый короткий путь.

Попробуем промоделировать действия плазмодия на модели лабиринта. Для этого в таблице из верхнего левого угла (оранжевая точка), входа запускаем нашего плазмодия. Первым шагом он заполняет эту самую клетку единицей. Затем двигаясь по вертикали и вбок (возможно движение влево, вправо, вверх и вниз, диагональное движение запрещено), мы заполняем соседние клетки двойкой, что означает, что до этих клеток можно дойти за два хода, затем в соседние свободные клетки проставляем тройки и так далее. Смотрим рисунок (рис.6) ниже.

Рис.6.

Мы как будто пускаем волну (наполняем водой лабиринт), которая бежит по всем закоулкам лабиринта. В итоге мы имеем заполненный числами лабиринт, где число означает длину поисковой нити плазмодия из верхнего левого угла, то есть, количество шагов из каждой точки лабиринта до входа.

Отметим звездой место, где находится еда.

Рис. 7

Хотя мы точно знаем расстояние от входа до нее: восемь шагов (длина нити плазмодия), но сам маршрут пока ни нам, ни самому плазмодию неизвестен. Более того, основное тело еще не в курсе, что какая-то из нитей нашла еду, а потому построить кратчайший маршрут из исходной точки невозможно. Надо начинать с места находки, но как плазмодий может определить куда ему транспортировать еду – ведь весь лабиринт заполнен поисковыми нитями (в нашем случае есть три пути из данной точки), как он определяет ту, по которой ему надо отправлять еду к основному телу плазмодия?

Вспомним как ветвятся поисковые нити, постепенно утончаясь: чем дальше они протягиваются, тем тоньше они становятся. Получается, чем больше число в конкретной клетке лабиринта, тем длиннее, а значит, и тоньше в ней нити. Какое условие выбора направления транспортировки еды по нити использует плазмодий? Он транспортирует еду в ту сторону, где нити утолщаются, куда ее проще направлять, а значит кратчайший путь ведет в ту сторону, где числа уменьшаются.

Рис. 8. На самом деле тут изображен не единственный кратчайший путь, на маршруте должны присутствовать два ветвления, впрочем, как и на реальном фото нитей плазмодия в лабиринте выше (Рис.3). Для простоты здесь изображен один путь.

Еда достигает основного тела плазмодия, транспортная нить начинает утолщаться, за счет того, что нити, ведущие из пустых тупиков, начинают втягиваться в нее. И, вуаля! кратчайший путь транспортировки еды к основному телу плазмодия построен.

Таким образом мы смогли понять, каким образом руководствуясь самыми простыми действиями, плазмодий решает весьма сложную задачу.

Разумен ли он при этом? Ответ отрицательный. Хотя его действия кажутся вполне разумными со стороны.

Вот еще один пример решения нахождения кратчайшего пути из одной точки лабиринта (помечена нулем) в другую (помечена оранжевым.

Рис.9. Результат работы волнового алгоритма (ортогональный путь), Взято из Wikimedia

На самом деле наш плазмодий, как многие из читателей уже догадались, реализует классический волновой алгоритм (алгоритм Ли) – алгоритм поиска кратчайшего пути на планарном графе, относящийся к алгоритмам, основанным на методах поиска в ширину. Он всегда дает оптимальное решение, если оно существует, но работает медленно и требует много памяти. Ли его сформулировал в 1961 году, к тому времени наш герой его использовал уже, минимум, полмиллиарда лет.

Вот такие вот дела: оказывается простейшее одноклеточное использует те же алгоритмы, что и мы с вами в поисках оптимальных решений на плоских графах.

Автор Лысый Камрад (@LKamrad)

Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Клетки сооружают растения и животных

Клетка является мельчайшей составной единицей растений и животных, вот почему такой одноклеточный организм, как амеба, рассматривается как типичное, очень примитивное, живое существо.

Однако амеба вовсе не является самой примитивной формой жизни из всех известных нам форм. Напротив, это, если хотите, конечный результат длительного развития: от гигантских молекул до первых живых существ. Дальнейшее развитие от амебы к человеку происходило уже на другом уровне, начиная с того момента, когда несколько клеток объединились вместе. Именно изучение богатого и разнообразного мира гигантских молекул и примитивных микроорганизмов вселяет в нас надежду получить описание одноклеточного существа. Мы имеем все основания подозревать, что путь от молекулы до амебы ничуть не короче, а, пожалуй, даже длиннее пути от амебы до человека.

Как правило, клетка состоит из ядра, окруженного протоплазмой, которая, в свою очередь, окружена оболочкой. Ядро является носителем важнейших характеристик клетки, оно же регулирует деление клетки (как известно, клетка размножается именно таким путем). Ядро содержит несколько длинных бороздчатых нитей — хромосом, состоящих из длинных спиральных молекул. Хромосомы являются носителями генов — наследственных факторов (или единиц наследственного материала), которые в принципе определяют реакции клетки. биологическими экспериментами, например, при облучении клетки большой дозой. Такие мутации встречаются также и в природе, многие из которых происходят под воздействием слабого космического, а также повсеместно встречающегося радиоактивного излучения.

За последнее время признание получила общая идея, состоящая в том, что биологическое развитие может быть объяснено мутациями в комбинации с естественным отбором. Существо теории Дарвина, таким образом, принимается. Во времена Дарвина ничего не было известно о мутациях. Их открытие привело к обширным модификациям его теории, но оно также отмело наиболее важные возражения против нее.

В целом развитие от амебы к человеку происходило по той же самой схеме, что и развитие от гигантских молекул к клеткам. В процессе мутации животного или растения изменению подвергается один или несколько его наследственных признаков. В результате мутировавший индивидуум и его потомок, подобно мутировавшим молекулам, повысили или снизили свое искусство в борьбе за существование. Если этот вид оказывается менее приспособленным, он вскоре вымирает, а мутация в конечном счете существенного результата не дала. Но если новый вид или разновидность приобрела способность прокормить себя более легко, защищаться от врагов бол её успешно и быстрее размножаться, он постепенно превосходит те группы, которые не улучшили свои характеристики посредством мутации. Посредством серии благоприятных мутаций и процесса отбора, являющегося результатом борьбы за существование, в природе происходят непрекращающиеся изменения. В то же самое время наблюдается постоянная дифференциация. Одна мутация делает растения морозоустойчивыми, другая — тепличными. Впоследствии этот вид соответственно разделяется на два вида: северный и южный, не соперничающие друг с другом. Вполне возможно, что оба эти вида могли процветать бок о бок. Огромное количество видов, составляющих царства растений и животных, показывает, какое обилие разнообразных видов может существовать в пределах одной и той же области.

Мутации и естественный отбор — самые важные факторы появления новых видов и изменений, которым они подвержены. Существует также третий фактор — двуполое размножение, ускоряющий процесс развития. Предположим, что для превращения одного вида в другой потребуются мутации, воздействующие на многие различные гены. Если размножение в природе однополое, так что каждая дочь наследует характерные особенности матери, все эти мутации должны иметь место на протяжении этой очень прямой нисходящей линии. Если же размножение двуполое, каждый индивидуум наследует характерные особенности как отца, так и матери. Для такого индивидуума открывается возможность унаследовать, все мутации, появившиеся среди многих его предков. Таким образом, двуполое размножение необходимо для, очень больших изменений, необходимых для появления более сложных видов. Тем, что нам удалось к настоящему времени превратиться в человеческие существа, мы обязаны тому факту, что мужчина и женщина вновь и вновь создавали смесь своих биологически лучших наследственных характеристик, а также наихудших, но это в конечном счете не было очень важным фактором.

Это верно, что вся огромная область исследований биологического развития еще очень далека от такого состояния, когда мы сможем с уверенностью сконструировать каждую деталь этого развития. Но мы начинаем понимать, какие факторы являются самыми важными. Мы начинаем видеть, что благоговейное чудо эволюции от амебы к человеку — а оно несомненно является благоговейным — не было результатом всемогущего слова творца, а комбинацией небольших процессов, на первый взгляд кажущихся незначительными. Структурное изменение в молекуле внутри хромосомы, результат борьбы за пищу между двумя животными, размножение и кормление малышей — таковы простые явления, которые в совокупности на протяжении миллионов лет создали великое чудо. И оно. никак не отделено от нашей повседневной жизни. Чудо это заключено в нашем повседневном мире, если только мы обладаем способностью видеть его.

Что такое амеба? | Живая наука

Amoeba proteus с заполненными водорослями вакуолями для производства продуктов питания.
(Изображение предоставлено: Getty Images)

«Амеба» — это термин, описывающий простой эукариотический организм, который передвигается характерным ползучим образом. Однако сравнение генетического содержания различных амеб показывает, что эти организмы не обязательно тесно связаны друг с другом.

Как выглядит амеба?

Все живые организмы можно условно разделить на две группы — прокариоты и эукариоты, отличающиеся относительной сложностью своих клеток. Эукариоты — это высокоорганизованные одноклеточные или многоклеточные организмы, такие как животные и растения. Прокариоты, с другой стороны, являются основными одноклеточными организмами, такими как бактерии и археи.

Родственный: Странная одноклеточная форма жизни с поистине причудливым геномом

Амебы — эукариоты. Их одиночные клетки, как и у других эукариот, обладают некоторыми характерными чертами: их клеточное содержимое заключено в клеточную мембрану, а их 9Согласно отчету 2014 года, опубликованному в журнале BMC Biology (открывается в новой вкладке), ДНК 0003 упакована в центральный клеточный компартмент, называемый ядром. Кроме того, они содержат специализированные структуры, называемые органеллами, которые выполняют ряд клеточных функций, включая выработку энергии и транспортировку белка .

Большинство этих органелл являются общими для всех эукариотических клеток, но есть несколько исключений. Например, паразитические амебы Entamoeba histolytica , которые вызывают амебную дизентерию у людей, не имеют аппарата Гольджи, органеллы , ответственной за модификацию и транспортировку белков, согласно исследованию 2005 года, опубликованному в The Journal of Biological Chemistry . Исследователи обнаружили, что E. histolytica вместо этого содержит гольджи-подобные отсеки или везикулы — небольшие заполненные жидкостью мешочки — которые выполняют аналогичные функции.

Существуют также амебы, у которых нет митохондрии , органеллы, ответственные за выработку клеточной энергии, потому что они живут в среде с недостатком кислорода или в «бескислородных условиях», — сказал Live Science Сазерленд Макивер, читатель кафедры биомедицинских наук Эдинбургского университета.

Согласно обзору 2014 года, опубликованному в журнале Biochemie , эти организмы без митохондрий могут содержать органеллы, называемые гидрогеносомами или митосомами, которые связаны с митохондриями, но считаются сильно измененными версиями органелл. Это касается E. histolytica и свободноживущая амеба Mastigamoeba balamuthi , выживание которой не зависит от других организмов.

Как передвигается амеба?

Структурно амебы очень напоминают клетки высших организмов. «Они похожи на наши клетки, и на самом деле, когда они двигаются, они очень похожи на наши лейкоциты», — сказал Макивер. ( лейкоциты — это иммунные клетки, которые помогают защитить организм от болезней.)

Подобно нашим лейкоцитам, амебы передвигаются с помощью псевдоподий, что на латыни переводится как «фальшивые ноги». Эти недолговечные внешние выступы цитоплазмы — полужидкого материала внутри клеточной мембраны — помогают амебам цепляться за поверхность и продвигаться вперед. По словам Макивера, когда псевдоподий движется вдоль поверхности в одном направлении, задний конец амебы сжимается.

«Когда он сжимается, он делает две вещи», сказал он. «Сокращение выталкивает цитоплазму вперед, чтобы заполнить расширяющийся ложноног, но сокращение также подтягивает спайки на заднем конце клетки». Макивер описывает эти спайки между амебой и поверхностью, по которой она движется, как физические молекулярные спайки, которые постоянно образуются на переднем конце и разрываются на заднем. Это движение с использованием псевдоподий является характеристикой, объединяющей различных амеб и отличающей их от других протисты — простые эукариотические организмы, такие как амебы, которые не являются растениями, животными или грибами.

Согласно Human Parasitology (Academic Press/Elsevier, 2019) у амеб встречаются четыре различных типа псевдоподий: филоподии, лобоподии, ризоподии и аксоподии. Наиболее распространенная форма паразитических амеб имеет лобоподии, которые представляют собой широкие тупые цитоплазматические выступы, в то время как филоподии представляют собой тонкие нитевидные выступы.

Ризоподии, также известные как ретикулоподии, представляют собой тонкие нитевидные отростки, которые сцепляются друг с другом, а аксоподии жесткие и укреплены массивом микротрубочек, называемых аксонемами, согласно Экология и классификация пресноводных беспозвоночных Северной Америки (открывается в новой вкладке) (Academic Press, 2001). Другие псевдоподы поддерживаются структурными трубчатыми элементами, известными как микротрубочки, которые отвечают за выполнение клеточных движений.

Родственный: Роберт Гук: английский ученый, открывший клетку

Амебы также могут использовать свои ложноножки для питания. Отчет 1995 года, опубликованный в журнале Applied and Environmental Microbiology 9.0004 (открывается в новой вкладке) приводит пример обитающей в почве амебы Acanthamoeba castellanii , которая поглощает твердые и жидкие вещества с помощью псевдоподий. Процесс поглощения твердого материала называется фагоцитозом, а процесс поглощения капель жидкости известен как пиноцитоз, также известный как питье клеток, в соответствии с «Соображениями по дизайну лекарственных форм» (Academic Press/Elsevier, 2018). ).

«Большинство известных амеб питаются бактериями», — сказал Макивер Live Science. Он объяснил, что у амеб есть рецепторы на клеточной поверхности, которые связываются с бактериями, которые затем захватываются амебами путем фагоцитоза, обычно в задней части клетки.

В случае гигантских амеб, таких как Amoeba proteus , процесс фагоцитоза несколько отличается, согласно Maciver. Гигантские амебы поглощают свою добычу «преднамеренным сбором ложноножек вокруг бактерий». В обоих случаях, когда бактерия втягивается, клеточная мембрана, окружающая ее, отщипывается, образуя внутриклеточный компартмент, называемый вакуолью.

Entamoeba histolytica — кишечный паразит человека. Это может вызвать колит, сильную диарею и дизентерию. (Изображение предоставлено CDC/доктор Мэй Мелвин)

Как классифицируются амебы?

На протяжении веков различные системы классификации организмов, включая амеб, основывались на сходстве наблюдаемых характеристик и морфологии. «На самом деле не существует целостной группы организмов под названием амебы», — сказал Макивер. «Скорее, амебы — это любые клетки простейших, которые передвигаются ползком». (Термин «простейшие» относится к подмножеству простейших, которые также являются простыми эукариотическими организмами, которые не являются растениями, животными или грибами, Live Science сообщала ранее .)

Исторически сложилось так, что амебы относились к одной таксономической группе под названием Sarcodina, отличавшейся использованием псевдоподий. Затем амебы Sarcodina были разделены на основе конкретного типа псевдоподий, которые они использовали, согласно статье 2008 года, опубликованной в журнале Protistology . Однако эта система классификации не улавливала эволюционных отношений между различными амёбами — это не было, так сказать, генеалогическим древом.

Молекулярная филогенетика изменила ход таксономической классификации эукариот. Сравнивая сходства и различия в определенных последовательностях ДНК внутри организмов, ученые смогли определить, насколько они тесно связаны, согласно обзору 2020 года в журнале Trends in Ecology & Evolution (открывается в новой вкладке).

Ранние анализы сравнивали последовательности ДНК, которые кодируют часть рибосомы, места синтеза белка в клетке; в частности, ученые изучили гены так называемой 18S-субъединицы рибосом, или «ССУ рДНК». Основываясь на анализе SSU рДНК и других последовательностей ДНК, эукариотические организмы теперь организованы таким образом, который лучше отражает их эволюционные отношения — филогенетическое древо, согласно статье Protistology 2008 года.

Каждая линия в филогенетическом дереве представлена разветвленной структурой. В этой системе первые уровни известны как «супергруппы». Фабьен Бурки, автор обзорной статьи 2014 года, опубликованной в журнале Cold Spring Harbour Perspectives in Biology, , описал эти супергруппы как «строительные блоки» дерева.

Бурки перечислил пять супергрупп эукариотических организмов: Ophiskontha, Amoebozoa, Excavata, Archaeplastida и SAR, которые включают три подгруппы, названные Stramenopiles, Alveolata и Rhizaria. Животные и грибы входят в группу Ophiskontha. Амебоидные протисты и некоторые паразитические линии, у которых отсутствуют митохондрии, являются частью Amoebozoa. Вместе Ophiskontha и Amoebozoa образуют более крупную супергруппу под названием Amorphea, согласно обзору в журнале Trends in Ecology & Evolution.

Гетеротрофные протисты — организмы, которые получают питательные вещества от других организмов — являются частью Excavata, в то время как растения и большинство других фотосинтезирующих организмов являются частью Archaeplastida, согласно The Encyclopedia of Evolutionary Biology (Academic Press/ Эльзевир, 2016).

«Если вы посмотрите на огромное разнообразие простейших, вы увидите, что амебы есть практически во всех группах», — сказал Макивер. «В бурых водорослях [Labyrinthula] есть даже амебоидный организм». Тем не менее, большинство амеб присутствует в группе Amoebozoa, сказал Макивер. Кроме того, он отметил, что амебы также присутствуют в Rhizaria и Excavata. Например, нуклеарииды, группа амеб с филоподиями, принадлежат к надгруппе Opisthokonta, а лабиринтулиды входят в состав Stramenopiles.

Чем важны амебы?

3D-иллюстрация амебы, поедающей мозг, Naegleria fowleri. (Изображение предоставлено Getty Images)

Известно, что амебы вызывают ряд заболеваний человека. Амебиаз, или амебная дизентерия, представляет собой инфекцию, вызываемую E. histolytica , кишечным паразитом человека, по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC). Согласно медицинской базе StatPearls (открывается в новой вкладке), E. histolytica может проникать в стенку толстой кишки и вызывать колит, при котором воспаляется внутренняя оболочка толстой кишки, а паразит может вызывать тяжелую диарею и дизентерию.

Хотя инфекции E. histolytica могут возникать в любой точке мира, они наиболее распространены в тропических регионах с не отвечающими стандартам санитарными системами и скученными условиями.

Владельцы контактных линз потенциально подвержены риску редкой инфекции роговицы, называемой Acanthamoeba кератит. Согласно CDC , виды рода Acanthamoeba являются свободноживущими и обычно встречаются в почве, воздухе и воде. По данным CDC, несоблюдение правил гигиены контактных линз, таких как неправильное хранение, обращение и дезинфекция или плавание с линзами, являются одними из факторов риска заболевания. Пользователи контактных линз могут снизить риск заражения, надев и очищая линзы в соответствии с предписаниями офтальмолога, а также снимая линзы перед любой деятельностью, связанной с контактом с водой, включая душ, посещение джакузи или плавание.

В то время как начальные симптомы включают покраснение, зуд и помутнение зрения, по данным CDC, если не лечить, инфекция может вызвать сильную боль и привести к потере зрения.

Амебы также вызывают различные инфекции головного мозга. Naegleria fowleri , которую называют «амебой, поедающей мозг», вызывает первичный амебный менингоэнцефалит (ПАМ). Хотя это заболевание встречается редко, оно почти всегда приводит к летальному исходу, согласно CDC . Ранние симптомы включают лихорадку и рвоту, а в конечном итоге болезнь прогрессирует до более тяжелых симптомов, таких как галлюцинации и кома. N. fowleri присутствует в теплых пресноводных водоемах, таких как горячие источники, озера и реки, или в плохо хлорированных плавательных бассейнах или в загрязненной горячей водопроводной воде. Эти амебы входят из носа и перемещаются в мозг. Однако, по данным CDC, инфекцией нельзя заразиться при глотании воды.

Другая амеба, Balamuthia mandrillaris , может вызывать инфекцию головного мозга, известную как гранулематозный амебный энцефалит (ГАЭ). Инфекции Balamuthia редки, но часто заканчиваются смертельным исходом. По текущим оценкам, смертность от инфекции составляет 9 человек.0%, CDC указывает (открывается в новой вкладке).

Ранние симптомы включают головные боли, тошноту и субфебрилитет, частичный паралич, судороги и трудности с речью. По данным CDC, B. mandrillaris находится в почве и может попасть в организм через открытые раны или когда люди вдыхают зараженную пыль. С момента открытия амебы в 1980-х годах во всем мире было зарегистрировано около 200 случаев инфекции; это включает более 100 подтвержденных случаев в США

Амебы также могут стать хозяевами бактерий, патогенных для человека, и способствовать их распространению. Согласно отчету за 2018 год, опубликованному в журнале Front Cell Infection Microbiology , бактериальные патогены, такие как Legionella, которые могут вызывать пневмонию и гриппоподобные заболевания, могут сопротивляться пищеварению при употреблении в пищу амебами. Вместо этого бактерии высвобождаются нетронутыми из вакуолей в цитоплазму амебы, где они размножаются внутри клетки. В таких случаях бактерии могут стать устойчивыми к обработкам, предназначенным для контроля их численности, включая обработку воды хлором.

Макивер приводит в пример градирни как место, где могут расти как амебы, так и эти бактерии. Градирни, как правило, выбрасывают капли воды, которыми могут дышать прохожие. «Известно, что во многих случаях мы вдыхаем каплю воды, содержащую амебу, которая полна этих патогенов [легионелла]», — сказал он. Если бактерии попадают в организм человека с ослабленным иммунитетом таким образом, они могут в конечном итоге заразить макрофаги, одну из многих защитных клеток иммунной системы.

«Макрофаг не только выглядит как амеба, его биохимические пути и клеточная биология очень похожи», — сказал Макивер. «Таким образом, те же самые запрограммированные события, которые позволяют бактериям избежать амебы, теперь действуют, чтобы позволить легионелле избежать макрофага».

Помимо своей роли в развитии болезней человека, амебы также являются важной частью почвенной экосистемы. Согласно обзору 2021 года, опубликованному в журнале Applied and Environmental Microbiology 9, амебы охотятся на вредоносные бактерии и регулируют их популяцию в почве.0004 (откроется в новой вкладке).

Амебы также играют важную роль в переработке питательных веществ в почве. По словам Макивера, когда питательные вещества становятся доступными, они поглощаются бактериями, которые «эффективно блокируют все питательные вещества в бактериальной массе». Когда бактерии потребляются, питательные вещества высвобождаются обратно в почву. «Если у вас есть цикл, при котором амебы поедают бактерии, общий эффект заключается в увеличении доступности питательных веществ для растений», — сказал Макивер.

Дополнительные ресурсы и литература

Амеба в комнате: Жизнь микробов (открывается в новой вкладке) исследует невероятное разнообразие микробного мира.
Узнайте больше о различных видах протистов в Протисты: водоросли, амебы, планктон и другие протисты (их собственный класс). (открывается в новой вкладке)
Прочтите о множестве микробов, живущих в наших телах, в книге Эда Йонга «Я содержу множество: микробы внутри нас и более широкий взгляд на жизнь» (открывается в новой вкладке).

Библиография

Ачарья, П. К., Фернандес, К., Маллик, С., Мишра, Б., и Текаде, Р. К. (2018). Физиологические факторы, связанные с абсорбцией лекарств. В Рекомендации по дизайну лекарственной формы (Том i, стр. 117–147). глава, Academic Press/Elsevier.

Эйвери, С.В., Харвуд, Дж.Л., и Ллойд, Д. (1995). Количественная оценка и характеристика фагоцитоза почвенной амебы Acanthamoeba castellanii методом проточной цитометрии. Прикладная и экологическая микробиология , 61 (3), 1124–1132. https://doi.org/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1388394/pdf/hw1124.pdf (открывается в новой вкладке)

Баум, Д. А., и Баум, Б. (2014). Внутреннее происхождение эукариотической клетки. BMC Biology , 12 (1). https://doi.org/10.1186/s12915-014-0076-2 (открывается в новой вкладке)

Богитш, Б. Дж., Картер, К. Э., и Олтманн, Т. Н. (2019). Общая характеристика Euprotista (Protozoa). В Паразитология человека (пятое издание) (5-е изд.). глава, Академическая пресса.

Бредестон, Л.М., Каффаро, К.Е., Самуэльсон, Дж., и Хиршберг, К.Б. (2005). Функции Гольджи и эндоплазматического ретикулума осуществляются в разных субклеточных компартментах Entamoeba histolytica. Журнал биологической химии , 280 (37), 32168–32176. https://doi.org/10.1074/jbc.m507035200 (открывается в новой вкладке)

Бурки, Ф. (2014). Эукариотическое древо жизни с глобальной филогеномной точки зрения. Перспективы биологии Колд-Спринг-Харбор , 6 (5). https://doi.org/10.1101/cshperspect.a016147 (открывается в новой вкладке)

Берки Ф., Роджер А. Дж., Браун М. В. и Симпсон А. Г. Б. (2019). Новое дерево эукариот. Тенденции в экологии и эволюции , 35 (1), 43–55. https://doi.org/10.1016/j.tree.2019.08.008 (открывается в новой вкладке)

Центры по контролю и профилактике заболеваний. (2010, 2 ноября). Акантамёбный кератит: часто задаваемые вопросы . Центры по контролю и профилактике заболеваний. Получено 28 января 2022 г. с https://www.cdc.gov/parasites/acanthamoeba/gen_info/acanthamoeba_keratitis.html (открывается в новой вкладке)

Центры по контролю и профилактике заболеваний. (2020, 2 июня). Balamuthia mandrillaris — Болезнь и симптомы . Центры по контролю и профилактике заболеваний. Получено 28 января 2022 г. с https://www.cdc.gov/parasites/balamuthia/illness.html (открывается в новой вкладке)

Центры по контролю и профилактике заболеваний. (2021, 3 декабря). Паразиты — амебиаз . Центры по контролю и профилактике заболеваний. Получено 28 января 2022 г. с https://www.cdc.gov/parasites/amebiasis/index.html (открывается в новой вкладке)

Чоу, А., и Остин, Р. Л. (2021, 25 апреля). Entamoeba histolytica . StatPearls [Интернет]. Получено 28 января 2022 г. с https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK557718/ (открывается в новой вкладке)

Макиути Т. и Нодзаки Т. (2014). Сильно расходящиеся органеллы, связанные с митохондриями, у анаэробных паразитических простейших. Biochimie , 100 , 3–17. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2013.11.018 (открывается в новой вкладке)

McCourt, R. (2016). Архепластида: диверсификация красных водорослей и линии зеленых растений. В Энциклопедии эволюционной биологии (стр. 101–106). запись, Elsevier, Academic Press. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128000496002547 (открывается в новой вкладке)

Олива Г., Сар Т. и Бухризер К. (2018). Жизненный цикл L. Pneumophila: клеточная дифференцировка связана с вирулентностью и метаболизмом. Границы клеточной и инфекционной микробиологии , 8 . https://doi.org/10.3389/fcimb.2018.00003 (открывается в новой вкладке)

Павловский, Дж. (2008). Сумерки Sarcodina: молекулярный взгляд на полифилетическое происхождение амебоидных простейших. Протистология , 281–302. https://doi.org/http://www.zin.ru/journals/protistology/num5_4/pawlowski.pdf (открывается в новой вкладке)

Ши Ю., Квеллер Д. К., Тиан Ю. , Чжан, С., Ян, К., Хе, З., Хе, З., Ву, К., Ван, К., и Шу, Л. (2021). Экология и эволюция амебо-бактериальных взаимодействий. Прикладная и экологическая микробиология , 87 (2). https://doi.org/10.1128/aem.01866-20 (открывается в новой вкладке)

Примечание редактора. Последний раз эта статья обновлялась 28 января 2022 г. штатным сотрудником Live Science Николеттой Ланезе.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Апарна Видьясагар — независимый научный журналист, специализирующийся на здравоохранении и науках о жизни. Апарна написал для ряда изданий, в том числе New Scientist, Science, PBS SoCal, Mental Floss и некоторых других. Апарна имеет докторскую степень в области клеточной и молекулярной патологии Университета Висконсин-Мэдисон, а также степень магистра и бакалавра в том же университете.