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生物|無脊椎動(dòng)物學(xué):原生動(dòng)物門

媒體:小張的生信世界  作者:小張Ace   專業(yè)號(hào):孫瑩 2025-02-27 14:40:56

無脊椎動(dòng)物常用于研究神經(jīng)系統(tǒng)。由于一些無脊椎動(dòng)物(如果蠅、海兔、線蟲等)具有相對(duì)簡(jiǎn)單的神經(jīng)系統(tǒng),并且容易進(jìn)行基因操作和實(shí)驗(yàn)處理,研究人員常常選擇這些生物作為模型生物來研究神經(jīng)系統(tǒng)的功能和機(jī)制。例如,線蟲(Caenorhabditis elegans)因其神經(jīng)系統(tǒng)由302個(gè)神經(jīng)元組成,已被廣泛用于研究神經(jīng)元連接圖譜、神經(jīng)信號(hào)傳遞以及神經(jīng)發(fā)育過程。

今日和大家分享原生動(dòng)物有關(guān)知識(shí),請(qǐng)查收:)

生存環(huán)境

淡水、海洋、土壤中的微水環(huán)境

運(yùn)動(dòng)

原生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)是由運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器進(jìn)行,運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器有兩種類型,一種是鞭毛(flagellum)及纖毛(cilium);一種是偽足(pseudopodium)。

原生動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)依賴于細(xì)胞骨架的運(yùn)動(dòng):微管的相對(duì)滑動(dòng)。

其中,鞭毛與纖毛除了運(yùn)動(dòng)功能之外,它們的擺動(dòng),還可以引起水流、利于取食、推動(dòng)物質(zhì)在體內(nèi)的流動(dòng),甚至起到過濾食物的作用。

營(yíng)養(yǎng)

原生動(dòng)物包含了生物界的全部營(yíng)養(yǎng)類型,如:

植物性營(yíng)養(yǎng)(holophytic nutrition)

腐生性營(yíng)養(yǎng)(saprophytic nutrition)

絕大多數(shù)的原生動(dòng)物通過取食活動(dòng)獲取營(yíng)養(yǎng)

變形蟲類通過偽足的包裹作用(engulment)吞噬食物

動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)(holozoic nutrition):食物->食物泡

呼吸

絕大多數(shù)原生動(dòng)物時(shí)通過氣體的擴(kuò)散作用,從周圍的水中獲得氧氣。

水分調(diào)節(jié)及排泄

在細(xì)胞代謝過程中,會(huì)產(chǎn)生含氮廢物。

那大家可以想想這個(gè)廢物是溶于水的還是不溶于水的?

答案是溶于水的。因?yàn)樯衔闹v到,原生動(dòng)物是生存在含水環(huán)境中的,那廢物是溶于水的,更容易排出體外,而如果是不溶于水的,那原生動(dòng)物排出廢物時(shí)需要額外花費(fèi)能量,這顯然不是明智之舉。

那我們上面一直都在說,水對(duì)于原生動(dòng)物的益處(運(yùn)動(dòng)、取食、呼吸、排泄等),但“水能載舟,亦能覆舟”,所以水對(duì)于原生動(dòng)物肯定也存在弊端,那原生動(dòng)物又是如何解決的呢?

淡水生活的原生動(dòng)物隨著取食(吃飯的時(shí)候水也會(huì)進(jìn)去噢)及細(xì)胞膜的滲透作用(這里也很簡(jiǎn)單,原生動(dòng)物體內(nèi)的濃度肯定是要比淡水濃度高的,所以水肯定是往體內(nèi)流的哇),相當(dāng)多的水分也隨之不斷地進(jìn)入體內(nèi),所以需要不斷地將過多的水分排出體外,不然原生動(dòng)物就脹死咯

圖片

圖源:Patterson, D. J. (1980). Contractile vacuoles and associated structures: their organization and function. Biological Reviews, 55(1), 1-46.

那原生動(dòng)物中的伸縮泡(contractile vacuole)就用于解決這個(gè)問題

其中,A、B指的是纖毛蟲伸縮泡具海綿管;而C、D指的是變形蟲類伸縮泡具海綿泡

細(xì)胞質(zhì)中過多的水分會(huì)形成小管(A、B)或小泡(C、D),由小變大,最后進(jìn)入一個(gè)被膜包圍的伸縮泡,當(dāng)其中充滿水分后,就自行收縮將水分通過臨時(shí)或固定的孔排出體外。

但目前針對(duì)伸縮泡,仍存在許多未解之謎:

伸縮的原因:是主動(dòng)還是被動(dòng)?

伸縮泡膜的組成

伸縮泡的內(nèi)容物以及伸縮泡和細(xì)胞質(zhì)之間離子交換的機(jī)制尚不完全清楚

生殖

講到生殖,我們先說說在生態(tài)學(xué)中用于描述生物在繁殖策略上不同適應(yīng)模式——K對(duì)策與R對(duì)策。

K對(duì)策(K-strategy):

概念: K對(duì)策的生物傾向于在接近環(huán)境承載力(K值)的條件下生存和繁殖。這類生物通常生活在資源相對(duì)穩(wěn)定且競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中。

特征:

繁殖數(shù)量較少,但每個(gè)后代的生存機(jī)會(huì)較高。

投入大量資源用于撫養(yǎng)和保護(hù)后代,確保它們能長(zhǎng)到成年。

生長(zhǎng)速度較慢,壽命較長(zhǎng)。

典型的K對(duì)策生物包括大型哺乳動(dòng)物(如大象、鯨魚)和一些鳥類(如禿鷲)。

環(huán)境適應(yīng)性: K對(duì)策生物適應(yīng)于穩(wěn)定且競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境,在這種環(huán)境中,個(gè)體數(shù)量接近于環(huán)境的承載力,因此需要更多的資源投入到少數(shù)后代的成功上。

R對(duì)策(R-strategy):

概念: R對(duì)策的生物傾向于在遠(yuǎn)低于環(huán)境承載力的條件下繁殖,通常生活在資源豐富但不穩(wěn)定的環(huán)境中。

特征:

繁殖數(shù)量眾多,但每個(gè)后代的生存機(jī)會(huì)較低。

對(duì)后代的撫養(yǎng)和保護(hù)投入較少,更多依賴于數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)來確保種群延續(xù)。

生長(zhǎng)速度較快,壽命較短。

典型的R對(duì)策生物包括小型無脊椎動(dòng)物(如昆蟲)、魚類和一些植物。

環(huán)境適應(yīng)性: R對(duì)策生物適應(yīng)于環(huán)境變化快且資源豐沛的條件下,通過快速繁殖來占領(lǐng)新資源或利用短暫的有利條件。

其中,R對(duì)策的一大特征在于生殖方式很復(fù)雜,在原生動(dòng)物的生殖方式中可見一斑。

無性生殖(環(huán)境好時(shí)):二分裂;出芽生殖;多分裂;質(zhì)裂;包囊生殖;孢子生殖

有性生殖(環(huán)境不好時(shí)):配子生殖、接合生殖(只存在于纖毛蟲綱)

圖片

草履蟲的接合生殖

圖源:https://en.wikipedia.org/wiki/Paramecium

接合生殖很有意思,也有點(diǎn)復(fù)雜,其中大核被稱為營(yíng)養(yǎng)核,小核被稱為生殖核,大家可以思考一下為什么要這樣說呢?

先說小核叭,小核參與了遺傳物質(zhì)的交換與重組,所以這個(gè)稱號(hào)不奇怪;

那大核為多倍體,其中包含大量的DNA,而通過中心法則與代謝可以簡(jiǎn)單但不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪@么說:越多的DNA,就能提供越多的能量啦。

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