Інфузорії-туфельки належать до класу найбільш високоорганізованих найпростіших мікроорганізмів. Вони мешкають у стоячих дрібних водоймах. Якщо порівнювати їх з іншими групами найпростіших, то у інфузорій більш складна будова.
Особливості мікроорганізмів
Клас інфузорії-туфельки вважається одним з найбільш високоорганізованих. Вони є досить великими: їх розмір може досягати 0,5 мм. Назву вони отримали завдяки своїй формі, що за зовнішнім виглядом нагадує підошву туфлі.
Інфузорії-туфельки завжди знаходяться в русі. При цьому вони плавають тупим кінцем вперед. Швидкість їх пересування велика - близько 2,5 мм на секунду. Це означає, що вони долають відстань, що в 5-10 разів перевищує довжину їх власного тіла. При цьому траєкторія їхнього руху досить специфічна: вони не тільки рухаються прямо, а й здійснюють обертальні рухи вздовж поздовжньої осі вправо.
Розвести ці мікроорганізми можна в невеликих акваріумах. Для цього достатньо залити звичайне лугове сіно водою зі ставка. У такій настоянці утворюється маса найпростіших мікроорганізмів. Як правило, під мікроскопом може бути виявлена і інфузорія-туфелька. Фото цього мікроорганізму дають можливість зрозуміти, чому йому дали таку назву.
Забезпечення руху
Тіло зазначених мікроорганізмів витягнуто і зовні схоже на підошву туфлі-човники. Передній кінець вузький, найбільш широкою частиною є задня третина. Тіло рівномірно покрито ресничками, які розташовані рядами. На тілі даних мікроорганізмів їх налічується близько 10 тисяч. Всі вони працюють синхронно - здійснюють хвилеподібні рухи. Рухаються інфузорії завдяки цим злагодженим рухам.
Кожна ресничка при кімнатній температурі здійснює близько 30 веслоподібних рухів в секунду. Коливальна хвиля починається з передньої частини тіла і йде назад. Одночасно вздовж тіла цього мікроорганізму здійснюється 2-3 хвилі скорочень. Всі реснички являють собою єдине функціональне ціле - їх дії скоординовані між собою, це вже давно підтвердила наука біологія. Інфузорія-туфелька може рухатися в різних напрямках і з різною швидкістю. Вона може реагувати на зміни в зовнішньому середовищі, змінюючи напрямок руху.
Зовнішні особливості
Одну зі сторін тулуба інфузорій біологи умовно називають черевою. На цій частині всередину йде глибокий жолоб. Він є навколоротовим отвором і називається перистом. У його задній частині знаходиться рот і горлянка. На стінках перистома реснички довші. Це спеціальний спритний апарат, який заганяє їжу в ротовий отвір інфузорії-туфельки.
Зовнішній покрив мікроорганізму - це клітинна мембрана, що є тонкою еластичною оболонкою. Саме вона забезпечує постійну форму тіла, якою відрізняється від інших груп найпростіших інфузорія-туфелька. 7 клас у школах якраз вивчає дані мікроорганізмів. Саме в цей час діти дізнаються, що кожна ресничка має досить складну будову.
Структура
Під час детального розгляду інфузорії-туфельки можна побачити, що її тіло чітко розділяється на два шари. Зовнішній покрив є більш світлим. Його називають ектоплазмою. Внутрішній шар темніший, він відрізняється зернистою будовою. Називають його ендоплазмою. Поверхневий шар ектоплазми - це оболонка, яка відповідає за те, що завжди однієї форми інфузорія-туфелька. Фото, зроблене під електронним мікроскопом, дозволяє розгледіти щільну оболонку, яку називають пелікулою.
У зовнішньому шарі між ресничками знаходяться перпендикулярні палички. Вони називаються трихоцисти і виконують захисну функцію. При роздратуванні трихоцисти різко з силою викидаються назовні, утворюючи тонкі довгі нитки. З їх допомогою вражається хижак, який намагався напасти на туфельку. На місці використаних трихоцист виростають нові.
Особливості харчування
Клас інфузорії-туфельки вважається одним з найбільш ненажерливих. Процес харчування у них припиняється лише під час розмноження. Ротовий отвір у цих мікроорганізмів завжди відкритий. Тому потік харчових частинок, які потрапляють в рот, практично не переривається.
Під час руху реснички створюють навколо тіла інфузорії постійний струм води. З ним їжа потрапляє через ротовий отвір у горлянку і скупчується на її дні. Разом з незначною кількістю води харчові частинки відходять від дна ковтки і переходять в цитоплазму. При цьому утворюється травна вакуоль. Відокремившись від горлянки, вона протягом години проробляє по тілу інфузорії певний шлях.
Спочатку вакуоль переміщується в бік задньої частини тіла. Після цього, описавши невелику дугу, починає рух до переднього краю. Потім вакуоль починає переміщатися периферією тіла.
Завершується переробка їжі в тілі даних мікроорганізмів у певному місці. Саме там непереварені залишки виходять назовні. Цим різняться між собою такі мікроорганізми, як інфузорія-туфелька, евглена зелена, амеба. У першої з них є точно певне місце, в якому відбувається процес виділення. Це так звана черевна стінка. А ось, наприклад, у амеби процес дефекації може проходити в будь-якому місці.
Процес переробки їжі
Під час переміщення у вакуоль постійно надходять травні ферменти, а переварена їжа вже всмоктується в цитоплазму. Кілька етапів у процесі травлення виділяє біологія. Інфузорія-туфелька після утворення спеціальної вакуолі починає виробляти спеціальні ферменти.
Якщо в перші моменти вміст органу травлення не відрізняється від навколишнього середовища, то через деякий час воно змінюється. Середовище у вакуолі стає кислим - починається процес травлення. Після цього картина змінюється. Всередині вакуолів середовище стає слабощілковим. Ці умови необхідні для продовження травлення. Співвідношення тривалості кислої і лужної фаз може варіюватися залежно від характеру їжі. Але як правило, перша частина становить не більше, ніж весь термін перетравлення їжі. Процес поглинання їжі припиняється в той час, коли відбувається розмноження інфузорії-туфельки.
Вибрана система
В організмі інфузорії-туфельки знаходяться не тільки травні вакуолі. Є ще й спеціальні виділені органи. Вони називаються скоротними вакуолями. У всіх інфузорій можна виявити по два таких виділювальних органа: один знаходиться в першій, а другий - в останній третині тулуба. Кожен з них має особливу будову.
Вакуолі складаються з центрального резервуара і придатних до них каналів. Цикл їх роботи починається із заповнення рідиною радіально розташованих каналів. Їх вміст переливається в резервуар, а з нього через особливу пору він виходить назовні.
У цей час канали знову починають наповнюватися рідиною. При цьому передня і задня вакуолі скорочуються по черзі. Інтенсивність їх роботи залежить від умов зовнішнього середовища. За кімнатної температури цей цикл проходить за 10-15 секунд.
Функціональні особливості
Як і в інших найпростіших мікроорганізмів, у інфузорії-туфельки є клітинне ядро. Але по будові воно помітно відрізняється. Ядерний апарат примітний тим, що у інфузорій два різних типи ядер. Це одна з основних їх відмінностей від інших мікроорганізмів. У центрі тіла (в районі перистому) розташоване велике ядро. Воно зазвичай буває яйцевидної форми. Його ще називають макронуклеус. Близько біля нього знаходиться інше ядро, яке в кілька разів менше його за розміром. Його називають мікронуклеус. Але відмінність полягає не тільки в розмірах, помітно різниться і їх структура.
У макронуклеусі кількість хромосом у кілька сотень разів більша, ніж у мікронуклеусі. Тому і кількість хромосомної речовини (хроматину) в них значно розрізняється. До речі, вивчаючи розмноження інфузорії-туфельки, можна дізнатися, що в цьому процесі беруть участь обидва ядра.
Для отримання потомства достатньо всього одного мікроорганізму. Але за певних умов починається процес кон'югації. Так називають статеве розмноження інфузорій-туфелек. Варто зазначити, що процес цей досить тривалий.
Безмежне розмноження
Досвідченим шляхом було вивчено спосіб розмноження інфузорії-туфельки. При пересаджуванні однієї особи в окремий акваріум через добу там вже можна знайти 2 або 4 мікроорганізми. Період активного плавання та харчування завершується тим, що тіло інфузорії витягується в довжину. Точно посередині з'являється поглиблююча перетяжка, яка і служить місцем поділу одного мікроорганізму на два. Весь процес поділу за сприятливих умов триває близько години.
Безстатеве розмноження інфузорії-туфельки проходить наступним чином: ще до того як на тілі з'являється перетяжка, ядерний апарат починає подвоюватися. Першими діляться мікронуклеуси, потім черга доходить до макронуклеусів. При цьому процес поділу малого ядра нагадує мітоз, а великого - амітоз.
Під час даного процесу йде помітна глибока перебудова тіла. Утворюються дві горлянки, два ротових отвори і два перистоми. Також діляться і базальні ядра ховають тіло ресничок. Завдяки цьому тіла освічених особин щільно ними укриті.
Статеве розмноження
У деяких випадках можна спостерігати процес кон'югації. Це статеве розмноження інфузорії-туфельки. Відбувається воно наступним чином: два мікроорганізми щільно зближуються, прикладаючись один до одного черевними стінками. У такому вигляді вони продовжують плавати близько 12 годин. Потім вони розходяться. При цьому в тілі інфузорій велике ядро розпадається і поступово розчиняється в цитоплазмі. Мікронуклеуси спочатку діляться, але частина утворених при цьому ядер практично відразу розпадається. У кожній інфузорії, що бере участь у процесі, залишається по 2 ядра. Одне з них залишається на місці, а інше переміщається в партнера і зливається з тим ядром, яке вже мала інфузорія-туфелька.
Форма розмноження, що проходить таким чином, забезпечує перехресне запліднення. Зливаються статеві ядра клітин. В результаті в інфузорії утворюється особлива структура, звана синкаріон. Це складне ядро, яке ділиться один або кілька разів і перетворюється на макронуклеуси. Після відновлення нормального ядерного апарату інфузорій триває процес безполого розмноження.
Важливо розуміти, що такий спосіб розмноження інфузорії-туфельки призводить не до збільшення популяції, а до підвищення спадкового різноманіття.
