Kas ir gļotu pelējumi (Mycetozoa) — dzīves cikls un īpašības
Atklāj gļotu pelējumu (Mycetozoa) dzīves ciklu, īpašības un pārvērtības no vienšūnu amēbām līdz daudzkodolu plazmodijiem — sporu veidošanās un ekoloģiskā nozīme.
Gļotu pelējumi jeb gļotu veidnes ir neparastas dzīves formas, ko bieži atrodam mitros mežos, lapu un koku atkritumos un citur — piemēram, zem kokos stumbru mizas vai uz sapuvušām sūnām. Tie slīd pa substrātu, meklējot barību, un izkliedē sporas, no kurām attīstās jaunas to pašu vai radniecīgu grupu formas. Bieži tos pavada salīdzinājumi ar augi, taču gļotu pelējumi nav augi — tie ir atsevišķs, dažkārt ļoti daudzveidīgs organismu kopums ar gan sēņu un gan vienšūņu iezīmēm.
Kur dzīvo un kā barojas
Gļotu pelējumi parasti dzīvo lietus mežu biezokņos, uz kūstošiem koksnes atliekām, lapu paklāja un mitrā augsnē. Viņi barojas, fagocitizējot baktērijas, sēņu sporas, sīkas augu daļiņas un organisko materiālu; daļa sugu filtrē vai uzņem barību, kamēr tās pārvietojas pa substrātu.
Dažādība un sistemātika
Gļotu pelējumi nav viena monofiliska grupa — tā vietā šis dzīvesveids ir vairākkārt attīstījies dažādās evolūcijas līnijās, tāpēc tos iedala vairākās atšķirīgās fila grupās. Vēsturiski lielu daļu pētījumu par gļotu pelējumiem veica Antons de Bari (1858), kurš uzsvēra to neparasto dzīves ciklu. Mūsdienās izšķir galvenokārt divas labi pazīstamas grupas:
- Plazmodiālie gļotu pelējumi (bieži saukti par myxomycetes vai myxogastria) — to daudznukleāro stadiju sauc par plazmodiju, tas ir liels, kustīgs maraming un sincitāls organisms.
- Šūnu/koloniju gļotu pelējumi (piem., Dictyostelids) — dzīvi kā atsevišķas ameboīdas šūnas, kas iepriekš vai nu paliek neatkarīgas, vai, kad nepieciešams, agregējas kopīgā daudzšūnu formā.
Dzīvības cikls — no šūnām līdz plazmodijam un sporu ražošanai
Daļu laika gļotu pelējumi pastāv kā izolētas, ameboīdas šūnas. Šīs šūnas ir bieži amebai līdzīgas) un var būt haploīdas (ars ir viens hromosomu komplekts, līdzīgi kā mūsu gametas). Kad divas haploīdās ameboīdās šūnas saplūst, dažās grupās veidojas diploīds, daudzkodolu stadijs — plazmodijs. Plazmodijs attīstās arī, ja šūnas saplūst vairākos punktos, un tas var izaugot par redzami lielu, slīdošu masu.
Plazmodijs zaudē individuālo šūnu sienas un kļūst par sincītu — organismu ar daudziem kodoliem, kas dalās, bet bez citoplazmas dalīšanas. Tas diploīds plazmodijs barojas, fagocitizējot apkārtējo mikroorganismu un organisko materiālu. Kad barības resursi izsīkst vai mainās vides apstākļi, plazmodijs pāriet uz reproduktīvo stadiju: daļā sugu tas sagatavojas mejozes ceļā, veidojot haploīdas šūnas, no kurām rodas sporas. Sporas tiek gādātas un izplatītas no strukturām, ko sauc par sporangijiem vai citiem augļveida orgāniem.
Citās grupās, piemēram Dictyostelida, ameboīdas šūnas, reaģējot uz ķīmisku signālu (piemēram, cAMP), agregējas un veido pārejošu daudzšūnu "kūniņu" vai "šķiru" (slug), kas pēc tam diferenciējas, radot augšveida struktūru ar kātiņu un sporu galviņu. Šajā procesā daļa šūnu upurējas, veidojot nekustīgu kātiņu, lai atbalstītu sporas.
Salīdzinājums ar sēnēm un vienšūņiem
Lai gan nosaukumā gļotu “pelējumi” var radīt asociācijas ar sēnēm, tie nav sēnes klasiska izpratnē. Gļotu pelējumu anatomija, vielmaiņa un reprodukcijas veidi apvieno elementus no dažādiem organismu grupējumiem — tas ir iemesls, kāpēc tos nereti atraida kā pārejas vai polifētisku grupu. Līdz ar to tie tiek klasificēti atsevišķi vai izvietoti dažādās filiālēs atkarībā no hromosomu skaita, dzīves cikla un molekulārajām pazīmēm.
Ekoloģiskā nozīme un cilvēka pielietojumi
Gļotu pelējumi ir svarīgi mežu un augsnes ekosistēmu komponenti — tie palīdz noārdīt organisko materiālu, regulē baktēriju populācijas un veicina barības vielu apriti. Turklāt daudzas sugas ir modelorganismi: piemēram, Physarum polycephalum (plazmodiālais paraugs) un Dictyostelium discoideum (šūnu gļotu pelējums) ir plaši pētīti laboratorijās, jo tie ļauj izpētīt šūnu signālu pārraidi, migrāciju, diferenciāciju un tīklu optimizāciju (piem., maršruta atrašana).
Biotehnoloģijā un datorzinātnēs gļotu pelējumi tiek pētīti kā iedvesmas avots algoritmiem un materiālu zinātnei — to spēja veidot efektīvus tīklojuma risinājumus ir demonstrēta modeļos, kas imitē transporta tīklus.
Kā novērot un pētīt
Gļotu pelējumi ir visredzamākie mitrā periodā un pēc ilgāka nokrišņu perioda. Tos var atrast, uzmanīgi izmeklējot lapu paklāju, sapuvušus stumbrus un koku mizas. Videonovērošana, lauka noteikšana un vienkāršas kultūras laboratorijā (uz barotnes ar baktērijām vai augu ekstraktiem) ļauj novērot ameboidālo kustību, agregāciju un sporu veidošanos. Pētījumos tiek izmantotas arī molekulārās metodes, lai skaidrotu taksonomiju un attīstības gēnu funkcijas.
Pāris piemēru sugas
- Physarum polycephalum — labi pētīts plazmodiālais gļotu pelējums ar izteiktu spiedes un maršruta optimizācijas spēju.
- Dictyostelium discoideum — modelis šūnu gļotu pelējumiem, izmantots šūnu signālu izpētē un attīstības bioloģijā.
Gļotu pelējumi rāda, cik dažādos veidos var attīstīties dzīve: tās var būt gan atsevišķas vienšūnas, gan kolektīvi daudzšūnu organismi, kas spēj sadarboties, diferenciēties un radīt sarežģītas reproduktīvas struktūras. To izpēte sniedz ieskatu šūnu komunikācijā, attīstībā un ekoloģiskajās mijiedarbībās.
Gļotu pelējums
No mitra papīra tvertnes izaug gļotu pelējums
Gļotu pelējums Stemonitis fusca Skotijā.
Gļotu pelējums, kas ēd kronšteinu sēni
Tas ir Comatricha nigra augļķermenis. Tā nav sēne, bet gan amebozoju gļotsēne.
Gļotu pelējums Trichia varia
Taksonomija
Mūsdienu molekulārā bioloģija ar sekvenču analīzes palīdzību ir pierādījusi, ka gļotu pelējumi nav monofiliska grupa. Kādreiz tās tika uzskatītas par sēnēm, bet tagad tās ir sadalītas trīs dažādās grupās, un neviena no tām nav sēne. Tie ir formas taksoni, kas apvienoti kopā, jo tiem ir kopīgas dažas pazīmes. Attiecības starp grupām vēl nav izprastas.
Bikont
Bikonti ir eikariošu šūnas ar divām bārkstiņām. Pastāv trīs grupas, kas neatkarīgi attīstījušas gļotādas formu.
- Acrasidae: gļotu pelējumi, kas pieder Excavata virsgrupai.
- Labyrinthulomycetes: gļotādas, kas pieder pie virsgrupas Chromalveolata. Tie ir jūras organismi un veido labirintveida cauruļu tīklus, pa kuriem var pārvietoties amebas bez pseidopodiem.
- Phytomyxea: parazītiski protisti, kas pieder Rhizaria virsgrupai. Tie arī veido šūnas ar vairāk nekā vienu kodolu un ir augu iekšējie parazīti (piem., kāpostu sakņu klubu slimība).
Amoebozoa
- Mycetozoa pieder pie Amoebozoa virsgrupas un ietver:
- Myxogastria: sincītiskas vai plazmodiālas gļotādas, visbiežāk sastopamās. Bieži sastopama gļotāda, kas uz pūstošiem baļķiem veido sīkus brūnus plūksniņus, ir Stemonitis. Vēl viena forma, kas dzīvo pūstošos baļķos un bieži tiek izmantota pētījumos, ir Physarum polycephalum. Baļķos tā izskatās kā dzeltenu pavedienu gļota tīkls, kas var būt līdz pat dažu pēdu liels. Fuligo veido dzeltenas garozas mulčā.
- Dictyosteliida: vienšūnas gļotsēnes jeb diktiosteliīdi. Dictyosteliida, šūnu gļotsēnes, ir attāli radniecīgas plazmodiālajām gļotsēnēm, un tām ir ļoti atšķirīgs dzīvesveids. To amebās neveidojas milzīgi koenocīti, un tās ir individuālas. Tās dzīvo līdzīgos biotopos un barojas ar mikroorganismiem. Kad beidzas barība un tās ir gatavas veidot sporangijas, tās rīkojas pavisam citādi. Tās izdala vidē signālmolekulas, ar kuru palīdzību tās atrod viena otru un veido saimes. Pēc tam šīs amebas apvienojas sīkās daudzšūnu gliemežvākiem līdzīgās koordinētās radībās, kas aizlien uz atklātu apgaismotu vietu un izaug par augļķermeni. Daļa amebu kļūst par sporām, lai sāktu nākamo paaudzi, bet daļa amebu upurē sevi, lai kļūtu par mirušo kātiņu, paceļot sporas gaisā.
- Protostelidi. Protostelidiem ir starpposms starp abām iepriekšējām grupām, taču tie ir daudz mazāki, un to augļķermeņi veido tikai vienu vai dažas sporas.
Opisthokont
Fonticula ir šūnu gļotāda, kas veido vulkāna formas augļķermeni. Fonticula nav cieši radniecīga ne Dictyosteliida, ne Acrasidae dzimtas sēnēm. Darbā, kas publicēts 2009. gadā, konstatēts, ka tā ir radniecīga Nuclearia, kas savukārt ir radniecīga sēnēm.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir gļotu veidnes?
A: Gļotu pelējumi jeb gļotu veidnes ir dzīvības formas, kas dzīvo lietus mežu zemē un daudzviet citur pasaulē. Tās slīd pa zemi un kritušu koku stumbriem, meklējot barību.
J: Kā tās vairojas?
A: Gļotu pelējumi izkliedē sporas, līdzīgi kā augi, no kurām veidojas jauni gļotu pelējumi. Tās veido arī daudzšūnu organismu, kas vairojas un veido sporas, kad izdalās ķīmisks signāls.
K: Kādas ir to īpašības?
A.: Dažas īpašības piemīt sēnēm, bet dažas - vienšūņiem. Atsevišķas šūnas ir ameboīdas (amebai līdzīgas) un haploīdas (viens hromosomu komplekts, tāpat kā mūsu gametas). Daudzšūnu stadiju sauc par plazmodiju, kas ir diploīda, veidojas no ameboīdu šūnu pāru saplūšanas.
Jautājums: Kas pirmais apsprieda šo dzīvības formu?
A: Antons de Bari (Anton de Bary) šo dzīvības formu aprakstīja 1858. gadā.
J: Kā plazmodijs iegūst barības vielas?
A: Plazmodijs iegūst barības vielas, fagocitējot baktērijas un pārtikas daļiņas.
J: Kas notiek, kad barības krājumi izsīkst?
A: Kad barības pieplūdums izsīkst, plazmodijs mejozes ceļā izveido haploīdas šūnas, kas veido pamatu sporām, kuras tiek saglabātas un pēc tam izplatītas no tādas struktūras kā sporangijs.
Kurai grupai pieder šis dzīves cikls?
A: Šis dzīves cikls pieder pie galvenās grupas, ko sauc par Mycetozoa.
Meklēt