Protisty i grzyby

Wprowadzenie

Protisty i grzyby składają się z dwóch wyjątkowych królestw życia. Protistycy demonstrują silne zróżnicowanie cech komplikujących ich taksonomię. Grzyby są znacznie łatwiejsze do scharakteryzowania. Grzyby różniły się od Protistów około 1,5 miliarda lat temu [1] zdarzenie, które pociągało za sobą utratę wić w czasie przejścia z habitatu wodnego do lądowego z równoczesnym rozwojem nowych mechanizmów dyspersji zarodników na bazie wody [2]. Grzyby zaadaptowały rozpoznawalny zestaw cech, które pomagają wyjaśnić różnice między protistami.

Różnice między komórkami

Protisty są jednokomórkowymi organizmami. Większość grzybów ma budowę wielokomórkową i strukturę w rozgałęzionym wydłużonym filamentowym systemie strzępek [1]. Rozgałęzione struktury strzępek składają się z jednej lub (zwykle) większej liczby komórek zamkniętych w ścianie komórkowej [1]. Większość protistów ma kształt kulisty, co jest nieoptymalne dla uzyskania tlenu przez dyfuzję. Duże protisty mają wydłużony kształt, aby dostosować się do ich zwiększonego zapotrzebowania na dyfuzję tlenu [3].

Rozmiar komórki

Jednokomórkowe protisty są w większości mikroskopijne, ale rzadkie przykłady znaleziono tysiące metrów kwadratowych [3]. Grzyby są zwykle na tyle duże, że można je obserwować gołym okiem, ale istnieje duża liczba gatunków mikroskopowych [1].

Błona komórkowa

Protisty mogą zawierać podobne do roślin ściany komórkowe, zwierzęce ściany komórkowe, a nawet pellety zapewniające ochronę przed środowiskiem zewnętrznym [3]. Wielu protistów nie ma ściany komórkowej [3]. W odróżnieniu od odmiany błony komórkowej Protista, cechą charakterystyczną grzybów jest wszechobecność chitynowej ściany komórkowej [14].

Organizacja wewnątrzkomórkowa

Grzyby składają się z zakrzywionego systemu strzępków podzielonych na sekcje przegrodowe [1]. Septy nie znaleziono u żadnego Protisty [3]. Przegrody grzybicze dzielą strzępki na przepuszczalne przedziały [1]. Perforacja przegrody pozwala na translokację organelli, w tym rybosomów, mitochondriów i jąder między komórkami [3]. Organy protisty istnieją w niekompartmentalizowanej cytoplazmie [3].

Dodatki komórkowe

W przeciwieństwie do przeważnie stacjonarnych grzybów, protisty są ruchliwe [1,3], a ta ruchliwość różnicuje morfologicznie protistów od grzybów przez dodanie komórkowych ozdób. Protisty często zawierają wyrostki takie jak rzęski, wici i pseudopodia [3]. Grzyby na ogół nie mają komórkowych przydatków, chociaż istnieją rzadkie przykłady konidialnych przydatków w grzybach [4].

Oddychanie

Oddychanie protista

i) Protistyczne oddychanie tlenowe

Protisty uzyskują tlen przez dyfuzję, co ogranicza ich zdolność do wzrostu komórkowego [3]. Niektóre protisty, takie jak fitofagowe, stosują zarówno autotroficzny, jak i oksydacyjny heterotroficzny metabolizm [3]. Metabolizm protisty działa optymalnie w szerokim zakresie temperatur i 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 istnieje wśród pasożytniczych Protistów, rzadkości dla eukariontów [3]. Wielu anaerobowym protistom bezobjawowym brakuje oksydazy cytochromowej, co skutkuje atypowymi mitochondriami [3].

iii) Oddychanie grzybicze

Większość grzybów oddycha tlenowo, wykorzystując rozgałęzione łańcuchy oddechowe do przenoszenia elektronów z NADH na tlen [5]. Grzybowe dehydrogenazy NADH są stosowane do katalizowania utleniania macierzy NADH i są zdolne do tego nawet w obecności niektórych inhibitorów, takich jak rotenon [5]. Grzyby również wykorzystują alternatywne oksydazy do oddychania w obecności inhibitorów dla ubichinolu: oksydoreduktazy cytochromowej i oksydazy cytochromu c [5]. Alternatywne oksydazy prawdopodobnie umożliwiają skuteczną patogenność 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. Niedrożności kurczliwe są organellami Protisty, które umożliwiają osmoregulację i zapobiegają obrzękom i pęknięciu komórek [3]. Niedrożności kurczowe są otoczone przez system kanalików i pęcherzyków wspólnie zwanych gąbczastymi, które pomagają w wydaleniu kurczliwych wakuoli z komórki [3]. Niedrożności kurczowe są znacznie mniej obfite w grzybach [1,3].

Różnice mitochondrialne

Protista mitochondrialnych genomów

W przeciwieństwie do Grzybów, protista mitochondrialnych (mt) genomów zachował wiele pradawnych mitochondrialnych elementów genomowych. Jest to widoczne dzięki redukcji genów w grzybach mtGenomes [6]. Protist mtGenomes mieści się w zakresie od genomu 6kb Plasmodium falciparum do genomu 77 kb w chromosomach Monosiga brevicollis, mniejszy zasięg niż Fungi [6]. Średni rozmiar genu Protist mtGenome jest o 40 kB znacznie mniejszy niż średnia wielkość genomu mitochondrialnego grzybów [6].

Protist mtGenomy są zwarte, bogate w ekony i często składają się z zachodzących na siebie regionów kodujących [6]. Niekodująca przestrzeń intronowa stanowi mniej niż 10% całkowitej masy Protist mtGenome [6]. Duża część mTDNA Protisty nie ma intronów z grupy I lub grupy II [6]. Zawartość A + T jest wyższa w Protist mtGenomes w porównaniu z grzybami [6]. Zawartość genu Protist mtGenomes przypomina roślinę mtGenomes bardziej niż grzybicze mtGenomes [6].W przeciwieństwie do grzybów, prototypy mtGenomes kodują zarówno duże, jak i małe podjednostki RNA [6].

Grzybowe mitochondrialne genomy

Grzyby ewoluowały od protistów, a ich rozbieżność charakteryzuje się redukcją genów i dodatkiem intronów [6]. W porównaniu do bogatych w gen protisty mtGenomes, grzyby mtGenomy zawierają mnóstwo regionów międzygenowych składających się z niekodujących powtórzeń i intronów, które są głównie intronami grupy I [7]. Zmienność rozmiarów mungGenomu grzybiczego jest w większości wyjaśniana przez regiony intronowe, a nie na podstawie wariancji genetycznej znalezionej w protistach mtGenomes [7]. Regiony międzycząsteczkowe stanowią do 5kb długości w grzybach mtGenomes [7].

Chociaż mtGenomy protisty zawierają więcej genów, grzyby mtGenomy zawierają znacznie większą liczbę genów kodujących tRNA [6,7]. Wielkość grzybów mtGenome obejmuje większy zakres w porównaniu do prototypów mtGenomes. Najmniejszy znany Fungal mtGenome to 19 kbp, znaleziony w Schizosaccharomyces pombe [6]. Największy znany Fitch mtGenome ma 100 kbp Podospora anserina [6]. W przeciwieństwie do protystycznych mtGenomes, zawartość genu mTDNA grzybiczego jest względnie stała w organizmach [6].

Strategie pozyskiwania składników odżywczych i składników odżywczych

Grzyby Pozyskiwanie substancji odżywczych

Grzyby wykorzystują grzybnię, zbierającą strzępki, do pozyskiwania i transportu składników odżywczych przez błonę plazmatyczną ich komórek [2]. Proces ten w dużym stopniu zależy od pH środowiska, z którego pozyskuje się składniki odżywcze [2]. Grzyby to saprotrofy, które pozyskują swoje składniki odżywcze głównie z rozpuszczonej materii organicznej rozkładającej martwe rośliny i zwierzęta [1]. Wszelkie wymagane trawienie substancji odżywczych zachodzi pozakomórkowo poprzez uwalnianie enzymów rozkładających składniki odżywcze do monomerów w celu ich spożycia dzięki ułatwionej dyfuzji [1]

Protist Nutrient Acquisition

Protisty natomiast uzyskują swoje składniki odżywcze za pomocą różnych strategii. Próba zaklasyfikowania strategii pozyskiwania składników odżywczych Protist definiuje sześć kategorii [3]:

1. Fotototroficzni producenci pierwotni - Użyj światła słonecznego do syntezy substancji odżywczych z CO2 i H2O.
2. Bacti- i detritivores - Żywić się bakteriami lub odpadami.
3. Saprotrofy - Żywienie materią nieożywioną po trawieniu pozakomórkowym.
4. Algivores - Karmić głównie glonami.
5. Nieselektywne Omnivores - Nieścieprzespalaj się na glony, detrytus i bakterie.
6. Drapieżniki drapieżne - Karmić głównie pierwotniakami i organizmami z wyższych poziomów troficznych.

Wiele z wyżej wymienionych strategii jest mieszanych. Na przykład, fotototroficzni producenci pierwotni obejmują organizmy morskie, które mogą wykorzystywać różne poziomy heterotrofii, co pozwala na pozyskiwanie składników odżywczych, które nie wymagają energii ze światła słonecznego, gdy światło słoneczne jest niedostępne [3].

Różnice w rozroście

Protisty i grzyby obejmują zarówno gatunki, które rozmnażają się seksualnie, jak i poza tym. Protisty są wyjątkowe, ponieważ obejmują organizmy zdolne zarówno do rozmnażania się w funkcji erekcyjnej, jak i seksualnej w tym samym życiu [8]. Złożoność niektórych cykli życia Protisty powoduje oszałamiające zmiany morfologiczne w życiu organizmu, co umożliwia różne metody rozmnażania [8]. Zmiany morfologiczne związane z rozmnażaniem nie są obserwowane w grzybach w stopniu, w jakim znajdują się w Protistach.

Ekssealne różnice reprodukcyjne

Odwrotna reprodukcja w grzybach następuje poprzez usunięcie przetrwalników pochodzących z ciał owoców znalezionych na grzybni lub poprzez fragmentację grzybni lub przez pączkowanie [9]. Aseksualna reprodukcja w protistach odbywa się za pomocą różnych metod. Rozszczepienie binarne (pojedynczy podział jądrowy) i wielokrotne rozszczepienie (wielokrotne podziały nuklearne) to dwie powszechne, aseksualne metody reprodukcyjne wśród Protistów [8]. Inną strategią reprodukcyjną specyficzną dla Protisty jest Plazmotomia [8]. Plazmotomia występuje u wielojądrowych protistów i pociąga za sobą podział cytoplazmatyczny bez podziału jądrowego [8].

Różnice w rozróżnieniu płci

Rozmnażanie płciowe jest częściej wdrażane przez Fungi [8,9]. Jest on również bardziej złożony niż reprodukcja prostoliniowa i dlatego wymaga bardziej szczegółowego opisu, aby ustalić, w jaki sposób proces różni się między Protistami i Grzybami.

Reprodukcja seksualna grzybów

Podczas rozmnażania płciowego grzybiczego błona jądrowa i jądro (zwykle) pozostają nienaruszone przez cały proces [9]. Plasmogamy, karyogamia i mejoza obejmują trzy kolejne etapy rozmnażania płciowego grzybów [9]. Plazmogamia obejmuje protoplazmatyczną fuzję między współpracującymi komórkami, która przenosi odrębne jądra haploidalne do tej samej komórki [9]. Połączenie tych haploidalnych jąder i tworzenie diploidalnego jądra występuje w stadium karyogamy [9]. Pod koniec kariogamii istnieje zygota, a mejoza zachodzi poprzez tworzenie wrzecion w postaci włókien wrzecionowatych. To przywraca stan haploidalny poprzez diploidalną separację chromosomów [9].

Strategie grzybowe dla interakcji haploidalnych jąder podczas rozmnażania płciowego są bardziej zróżnicowane w przypadku grzybów w porównaniu z protistami. Strategie te obejmują tworzenie się gamet i uwalnianie z gametangii (narządów płciowych), interakcje między gametangią między dwoma organizmami i oddziaływanie strzępek somatycznych [9].

Protist Sexual Reproduction

Protistyczne strategie reprodukcji seksualnej są prawie całkowicie odmienne od strategii stosowanych w przypadku grzybów. Strategie te wiążą się z unikalnymi procesami, które różnią się w wyniku struktury komórkowej, w szczególności przydatności komórkowej dostępnej do kontaktu z innymi Protistami [8]. Tworzenie się i uwalnianie gamet jest seksualną metodą reprodukcyjną wśród wysoce ruchliwych stwardniałych opiekunów [8].Koniugacja jest metodą stosowaną przez ciliowanych Protistów, która polega na fuzji jąder gametowych, a nie na powstawaniu i uwalnianiu niezależnych gametów [8]. Autogamia, proces samozapłodnienia, który jest nadal uważany za formę rozmnażania płciowego, wytwarza homozygotyczność wśród potomstwa samozapłodnionej komórki macierzystej [8].

Tabela podsumowująca

Jak podsumowano powyżej, różnice między Protistami i Grzybami są ogromne i można je zaobserwować na każdym poziomie struktury i we wszystkich ich interakcjach behawioralnych z ich otoczeniem. Ta recenzja jest jedynie podsumowaniem różnic. Cytowane piśmiennictwo zawiera bardziej szczegółowe wyjaśnienia dla osób zainteresowanych zdobyciem większej wiedzy.