Różnica między protistami a grzybami
Share
Wprowadzenie
Protisty i grzyby to dwa wyjątkowe królestwa życia. Protisty wykazują silną różnorodność cech komplikujących ich taksonomię. Grzyby są znacznie prostsze do scharakteryzowania. Grzyby odeszły od protistów około 1,5 miliarda lat temu [1] wydarzenie, które pociągnęło za sobą utratę wici podczas przejścia z siedliska wodnego na lądowe, przy jednoczesnym rozwoju nowych mechanizmów rozprzestrzeniania zarodników nie opartych na wodzie [2]. Grzyby dostosowały rozpoznawalny zestaw cech, które pomagają wyjaśnić ich różnice w stosunku do Protistów.
Różnice komórkowe
Protisty są organizmami jednokomórkowymi. Większość grzybów jest wielokomórkowa i ma strukturę rozgałęzionego wydłużonego nitkowatego układu strzępek [1]. Rozgałęziające się strzępki składają się z jednej lub (zwykle) większej liczby komórek zamkniętych w rurkowej ścianie komórkowej [1]. Większość protistów ma kształt kulisty, co nie jest optymalne do uzyskiwania tlenu przez dyfuzję. Duże protisty mają wydłużony kształt, aby zaspokoić zwiększone zapotrzebowanie na dyfuzję tlenu [3].
Rozmiar komórki
Jednokomórkowe protisty są w większości mikroskopijne, ale znaleziono rzadkie przykłady na tysiące metrów kwadratowych w okolicy [3]. Grzyby są zwykle wystarczająco duże, aby je obserwować gołym okiem, ale istnieje duża liczba gatunków mikroskopowych [1].
Błona komórkowa
Protisty mogą zawierać roślinne ściany komórkowe, zwierzęce ściany komórkowe, a nawet granulki, zapewniające ochronę przed środowiskiem zewnętrznym [3]. Wielu Protistów nie ma ściany komórkowej [3]. W przeciwieństwie do odmiany błon komórkowych Protist, charakterystyczną cechą grzybów jest wszechobecna obecność chitynowej ściany komórkowej [14].
Organizacja wewnątrzkomórkowa
Grzyby składają się ze zwiniętego układu strzępek podzielonego na przedziały przez system przegrody przegrody [1]. Nie znaleziono Septy w żadnym Protisty [3]. Septa grzybicza dzieli strzępki na przepuszczalne przedziały [1]. Perforacja przegrody umożliwia translokację organelli, w tym rybosomów, mitochondriów i jąder komórkowych między komórkami [3]. Organelle protistyczne występują w niepodzielnej cytoplazmie [3].
Dodatki komórkowe
W przeciwieństwie do głównie stacjonarnych grzybów, protisty są ruchliwe [1,3], a ta ruchliwość odróżnia protistycznie morfologicznie od grzybów poprzez dodanie wyrostków komórkowych. Protisty często zawierają przydatki, takie jak rzęski, wici i pseudopodia [3]. Grzyby na ogół nie mają przydatków komórkowych, chociaż istnieją rzadkie przykłady przydatków konidialnych u grzybów [4].
Oddychanie
Oddech Protistyczny
i) Protistyczne oddychanie tlenowe
Protisty uzyskują tlen przez dyfuzję, co ogranicza ich zdolność do wzrostu komórkowego [3]. Niektóre protisty, takie jak fitoflagellaty, przeprowadzają zarówno autotroficzny, jak i oksydacyjny metabolizm heterotroficzny [3]. Metabolizm protistyczny działa optymalnie dzięki szerokiemu zakresowi temperatur i ilości zużycia tlenu. Jest to produkt uboczny mnóstwa nisz, które zamieszkują, które mają szeroki zakres temperatur i dostępności tlenu [3].
ii) Protistyczne oddychanie beztlenowe
Obowiązkowe oddychanie beztlenowe występuje wśród pasożytniczych Protistów, co jest rzadkością u eukariontów [3]. Wielu obligatoryjnych beztlenowców Protistom brakuje oksydazy cytochromowej, co powoduje atypowe mitochondria [3].
iii) Oddychanie grzybicze
Większość grzybów oddycha tlenowo, wykorzystując rozgałęzione łańcuchy oddechowe do przenoszenia elektronów z NADH na tlen [5]. Dehydrogenazy grzybowe NADH są wykorzystywane do katalizowania utleniania macierzy NADH i są w stanie to robić nawet w obecności niektórych inhibitorów, takich jak rotenon [5]. Grzyby wykorzystują także alternatywne oksydazy do oddychania w obecności inhibitorów ubichinolu: oksydoreduktazy cytochromu c i oksydazy cytochromu c [5]. Alternatywne oksydazy prawdopodobnie umożliwiają skuteczną patogeniczność w obecności mechanizmów obronnych gospodarza opartych na tlenku azotu [5].
Osmoregulacja
Protisty zamieszkujące środowisko wodne mają wzmocnienie struktur komórkowych nie występujących w grzybach. To wzmocnienie umożliwia wyższy stopień osmoregulacji. Skurczowe wakuole są organistami protistycznymi, które umożliwiają osmoregulację oraz zapobiegają obrzękom i pękaniu komórek [3]. Skurczowe wakuole otoczone są systemem kanalików i pęcherzyków zwanych łącznie gąbczastym, który pomaga w wydalaniu skurczowych wakuoli z komórki [3]. Skurczowe wakuole są znacznie mniej obfite w grzyby [1,3].
Różnice mitochondrialne
Protistyczne genomy mitochondrialne
W przeciwieństwie do grzybów, protistyczne genomy mitochondrialne (mt) zachowały wiele przodków proto-mitochondrialnych elementów genomowych. Widać to po redukcji genów w grzybach mtGenomes [6]. Protist mtGenomes ma wielkość od genomu 6kb Plasmodium falciparum do genomu choanoflagellate o wielkości 77 kb Monosiga brevicollis, mniejszy zakres niż grzyby [6]. Średnia wielkość Protist mtGenome jest o 40 kB znacznie mniejsza niż średnia wielkość genomu mitochondrialnego grzyba [6].
Protistyczne mtGenomy są zwarte, bogate w egzony i często składają się z nakładających się regionów kodujących [6]. Niekodująca przestrzeń introniczna stanowi mniej niż 10% całkowitego rozmiaru Protist mtGenome [6]. Duża część Protist mtDNA nie ma intronów grupy I ani grupy II [6]. Zawartość A + T jest wyższa w Protist mtGenomes w porównaniu do grzybów [6]. Zawartość genów w Protist mtGenomes przypomina bardziej roślinne mtGenomes bardziej niż grzybicze mtGenomes [6]. W przeciwieństwie do grzybów, Protist mtGenomes kodują zarówno duże, jak i małe podjednostkowe RNA [6].
Grzybiczne mitochondrialne genomy
Grzyby wyewoluowane z Protistów, a ich rozbieżność charakteryzuje redukcja genów i addycja intronów [6]. W porównaniu do bogatych w geny Protist mtGenomes, grzybicze mtGenomes zawierają mnóstwo regionów międzygenowych składających się z niekodujących powtórzeń i intronów, które w większości są intronami grupy I [7]. Zróżnicowanie wielkości grzyba mtGenome tłumaczy się głównie regionami intronowymi, a nie wariancją opartą na genach stwierdzoną w Protist mtGenomes [7]. Regiony intergeniczne mają długość do 5 kb w grzybach mtGenomes [7].
Chociaż Protist mtGenomes zawierają więcej genów, grzyby mtGenomes zawierają znacznie większą liczbę genów kodujących tRNA [6,7]. Rozmiary grzybni mGGenome obejmują większy zakres w porównaniu do Protist mtGenomes. Najmniejszy znany Fungal mtGenome ma 19 kbp Schizosaccharomyces pombe [6]. Największy znany Fungal mtGenome ma 100 kbp Podospora anserina [6]. W przeciwieństwie do Protist mtGenomes, zawartość genów mtDNA grzybów jest względnie spójna w różnych organizmach [6].
Źródła składników odżywczych i strategie pozyskiwania składników odżywczych
Pozyskiwanie składników grzybowych
Grzyby wykorzystują grzybnię, swoją kolekcję strzępek, do pozyskiwania i transportu składników odżywczych przez błonę komórkową komórek [2]. Proces ten jest wysoce zależny od pH środowiska, z którego pozyskuje się składniki odżywcze [2]. Grzyby są saprotrofami, pozyskującymi swoje składniki odżywcze głównie z rozpuszczonej materii organicznej rozkładającej się martwej rośliny i zwierzęta [1]. Wszelkie wymagane trawienie składników odżywczych zachodzi pozakomórkowo poprzez uwalnianie enzymów, które rozkładają składniki odżywcze na monomery, które są przyjmowane przez ułatwioną dyfuzję [1]
Nabywanie składników odżywczych Protist
Protisty natomiast pozyskują składniki odżywcze za pomocą różnych strategii. Próba kategoryzacji strategii pozyskiwania składników odżywczych Protist określa sześć kategorii [3]:
- Fotoautotroficzni producenci pierwotni - Użyj światła słonecznego do syntezy składników odżywczych z CO2 i H2O.
- Bacti- i detritivores - Żywią się bakteriami lub szczątkami.
- Saprotrofy - Żywią się trawioną zewnątrzkomórkowo, a następnie wchłanianą nieożywioną materią.
- Algivores - Karm przede wszystkim glonami.
- Nieselektywne wszystkożerne - Karm nieselektywnie glonami, szczątkami i bakteriami.
- Drapieżniki drapieżne - Żywią się przede wszystkim pierwotniakami i organizmami z wyższych poziomów troficznych.
Wiele z wyżej wymienionych strategii jest miksotroficznych. Na przykład pierwotni producenci autotroficzni obejmują organizmy morskie, które mogą stosować różne poziomy heterotrofii, umożliwiając pozyskiwanie składników odżywczych, które nie wymagają wkładu energii ze światła słonecznego, gdy światło słoneczne jest niedostępne [3].
Różnice reprodukcyjne
Zarówno protisty, jak i grzyby obejmują gatunki rozmnażające się seksualnie i nieseksualnie. Protisty są wyjątkowe, ponieważ obejmują organizmy zdolne do rozmnażania zarówno płciowego, jak i seksualnego w tym samym życiu [8]. Złożoność niektórych cyklów protistycznych powoduje oszałamiające różnice morfologiczne w ciągu życia organizmu, co umożliwia stosowanie odrębnych metod rozmnażania [8]. Zmiany morfologiczne związane z reprodukcją nie są obserwowane u grzybów w takim stopniu, w jakim występują u protistów.
Różnice rozrodcze aseksualne
Aseksualne rozmnażanie w grzybach odbywa się poprzez rozproszenie zarodników pochodzących z ciał owocowych znalezionych na grzybni lub poprzez fragmentację grzybni lub pączkowanie [9]. Rozmnażanie aseksualne u protistów odbywa się na różne sposoby. Rozszczepienie binarne (pojedynczy podział jądrowy) i rozszczepienie wielokrotne (wiele podziałów jądrowych) to dwie powszechne aseksualne metody reprodukcyjne wśród Protistów [8]. Inną specyficzną dla protisty strategią rozrodczą jest plazmotomia [8]. Plazmotomia występuje wśród wielojądrzastych protistów i pociąga za sobą podział cytoplazmatyczny bez podziału jądrowego [8].
Różnice w reprodukcji płciowej
Rozmnażanie płciowe jest częściej realizowane przez grzyby [8,9]. Jest również bardziej złożony niż rozmnażanie aseksualne i dlatego wymaga bardziej szczegółowego opisu, aby zrozumieć, czym różni się proces między protistami a grzybami.
Grzybicze rozmnażanie płciowe
Podczas rozmnażania płciowego grzybów błona jądrowa i jąderko (zwykle) pozostają nienaruszone przez cały proces [9]. Plazmogamia, kariogamia i mejoza obejmują trzy kolejne etapy rozmnażania płciowego przez grzyby [9]. Plazmogamia pociąga za sobą protoplazmatyczną fuzję między kojarzącymi się komórkami, która przenosi wyraźne jądra haploidalne do tej samej komórki [9]. Fuzja tych jąder haploidalnych i tworzenie jądra diploidalnego zachodzi na etapie kariogamii [9]. Pod koniec kariogamii istnieje zygota i mejoza przebiega przez tworzenie włókien wrzeciona w jądrze. To przywraca stan haploidalny poprzez diploidalne rozdzielanie chromosomów [9].
Grzybicze strategie interakcji haploidalnych jąder podczas rozmnażania płciowego są bardziej zróżnicowane w przypadku grzybów w porównaniu z protistami. Strategie te obejmują tworzenie i uwalnianie gamet z gametangii (narządów płciowych), interakcje gametangii między dwoma organizmami oraz interakcje strzępek somatycznych [9].
Protistyczna reprodukcja seksualna
Protistyczne strategie rozmnażania płciowego są prawie całkowicie odmienne od tych stosowanych przez grzyby. Strategie te pociągają za sobą unikalne procesy, które różnią się ze względu na strukturę komórkową, w szczególności dodatki komórkowe dostępne do kontaktu z innymi Protistami [8]. Tworzenie i uwalnianie gamet jest seksualną metodą reprodukcyjną wśród wysoce ruchliwych wici protist [8]. Koniugacja jest metodą stosowaną przez urzęsionych protistów, która wiąże się raczej z fuzją jąder gamet niż tworzeniem i uwalnianiem niezależnych gamet [8]. Autogamia, proces samozapłodnienia, który nadal jest uważany za formę rozmnażania płciowego, powoduje homozygotyczność wśród potomstwa samozapłodnionej komórki macierzystej [8].
Tabela podsumowująca
Jak podsumowano powyżej, różnice między Protistami a Grzybami są ogromne i można je zaobserwować na każdym poziomie struktury i podczas wszystkich ich interakcji behawioralnych z otoczeniem. Ta recenzja jest jedynie podsumowaniem różnic. Przytoczone źródła dostarczają bardziej szczegółowych wyjaśnień osobom zainteresowanym zdobywaniem wiedzy.
