Labirintusok | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||
tudományos osztályozás | ||||||||||||
Tartomány:eukariótákKincs:SarSzuper osztály:StramenopilKincs:BigyraOsztály:Labirintusok | ||||||||||||
Nemzetközi tudományos név | ||||||||||||
Labyrinthulea Olive, 1975 | ||||||||||||
Szinonimák | ||||||||||||
|
||||||||||||
Leány taxonok | ||||||||||||
Lásd: Szisztematika | ||||||||||||
|
A labirintusok ( lat. Labyrinthulea , MKZN ), vagy a labirinthulomycetes ( lat. Labyrinthulomycetes , MKN ) [1] [2] [3] a Heterokonta vagy Stramenopiles szuperfilumba tartozó protisták osztálya . Körülbelül 40 fajt foglal magában – főleg tengeri heterotróf gombaszerű szervezeteket [2] .
Az orosz nyelvű irodalomban meghonosodott az a hagyomány [4] , hogy mind a Labyrinthula osztály képviselőire mint egészre, mind a Labyrinthula nemzetség képviselőire vonatkozik (ebben a cikkben az említett kifejezést tág értelemben használjuk , és ahol kifejezetten a Labyrinthula nemzetségről van szó, az kifejezetten ki van írva).
A labirintusok mindenütt jelen vannak az óceánokban [5] . A vegetatív szakaszt a legtöbb fajnál a plazmódium (hálós vagy rhizoidális ) képviseli, amely orsó alakú vagy ovális sejtekből áll , amelyek egy ektoplazmatikus retikulumba merülnek, amelynek rostjait membrán borítja [1] [6] .
Ökológiai szempontból a labirintusok szaprotróf lebontók , amelyek szerves anyagok keringését végzik a tengeri és part menti ökoszisztémákban , és extracelluláris enzimekkel bontják le a törmeléket . Egyes labirintusok betegségeket okoznak állatokban és növényekben . Mások értékes vegyi anyagok forrásaként szolgálnak, mint például a hosszú szénláncú omega-3 többszörösen telítetlen zsírsavak , amelyeket élelmiszer-adalékanyagként használnak, és ezért nagy ipari jelentőséggel bírnak [7] .
A labirintusok tanulmányozása 1867-ben kezdődött, amikor L. S. Cenkovszkij orosz botanikus leírt [8] két fajt, amelyek az általa megkülönböztetett Labyrinthula ( Labyrinthula ) nemzetségbe kerültek, az elsőként a jelenleg ebbe az osztályba sorolt nemzetségek közül. Az általa felfedezett labirintusok az Odessza melletti Fekete-tengerben talált hínáron nőttek . Ennek a nemzetségnek (1868-ban E. Haeckel német természettudós külön családba választotta) a szerves világ rendszerében elfoglalt helye sokáig tisztázatlan maradt - a myxomycetáknak , gombáknak és protozoáknak tulajdonították [9] .
1936 -ban _________F.K.mikológusamerikaiaz sorolta az oomyceteseket (általában, fenntartásokkal ugyan, de a szaprolegniális sorrendben [11] ). A család más nemzetségeit később leírták [1] [12] .
Kezdetben mindkét családot nem tartották rokonnak. Az 1950-es és 1960-as években végzett ultrastrukturális vizsgálatok azonban mindkét csoport szerkezeti hasonlóságát mutatták (az extracelluláris plazma retikulum és a bothroszómák jelenléte, a sejtfalak szerkezetének hasonlósága, a zoospórák és flagelláris apparátusa), ami lehetővé tette az amerikai mikológus L. Olajbogyó , hogy 1975-ben a két családot egyetlen taxonná egyesítse - a Labyrinthulea (Labyrinthules) osztályba, amely egy rendet és két családot tartalmaz: Labyrinthulidae ( labyrinthulidae ; az orosz nyelvű irodalomban néha a protisták e csoportját hálós nyálkapenészeknek is nevezik [13] ] ) és a Thraustochytridae ( traustochytriae ) [1] [14] . 1982-ben Olive szükségesnek találta, hogy a labirinthula e két egységének rangját különállóságra emelje [15] . Ennek az osztálynak azonban nem adott hivatalos latin diagnózist ; ezt a hiányosságot 1986-ban javította ki T. Cavalier-Smith angol biológus , aki egyértelműen a labirintusokat a heterokontok csoportjába sorolta [16] .
2012-ben O. R. Anderson és T. Cavalier-Smith felülvizsgálta a Labyrinthulea osztály szerkezetét, beleértve a Diplophrys , Sorodiplophrys , Amphifila nemzetségeket (korábban a Cercozoa csoport protistáiként sorolták be), és az osztályt 2 rendre és 8 családra osztották (lásd. tovább) [17] .
A labirinthulaek morfológiájának sajátossága a labyrinthula nemzetség ( Labyrinthula ) példáján szemléltethető a legvilágosabban . A vegetatív szakaszban (trofont stádiumban) ennek a nemzetségnek a képviselői vándorhálós plazmódiák formájában léteznek: orsó alakú, színtelen vagy sárgás testek, amelyek magot tartalmaznak, és állandó vagy változó alakúak („sejtek”) csúsznak a nyálkahártya belsejébe. amelyek a hálózatot alkotják, hasonlóan a pszeudopodiához . Az ilyen nyálkahártya-zsinórok összessége a Labyrinthula nemzetség képviselőinél az ektoplazmatikus retikulum . A csöveket kitöltő nyálka poliszacharidokból áll, és a "sejtek" szabadon csúszhatnak rajta, a plazmalemma pedig az ektoplazmatikus retikulum burkolataként szolgál . Mindegyik orsó alakú "sejtet" egy lapított héj vesz körül, amely két párhuzamos membránból áll, köztük egy kis réssel, amelyben a pikkelyek találhatók. A pikkelyek kerekek, diktioszómákban képződnek [18] . Egy vagy több ponton két membrán kapcsolódik egymáshoz, egy pórust képezve - mindkét roszómát (sagenogenetosome, sagenogen), így a membrán nem folytonos. A botroszóma ultrastruktúrája nagyon összetett; a "sejtek" citoplazmájának botroszómáin keresztül kommunikálnak a hálózat citoplazmájával. A két membránból és a botroszómából álló héj jelenléte a labirintusok egész osztályának egyedülálló ( apomorf ) jellemzője (bár egyes képviselőknél ez másodszorra is elveszett). Érdemes megjegyezni, hogy a "sejtek" valójában nem valódi sejtek, mivel az egyes sejtmagot tartalmazó régiók csak részben határolódnak le a citoplazmatikus szálak szocializált hálózatától [4] [13] .
Ha a Labyrinthulidae-nél a plazmódium hálós és nyálkahártya szálai körülvesznek minden „sejtet”, akkor az Aplanochytridae-ban és a Thraustochytrida legtöbb képviselőjében a plazmódium faszerű szerkezetet alkot (a sűrű fallal körülvett sporangiumból elágazó nyálkahártya szálak erednek), hasonlítanak. a chytrid gombák rizomyceliumát [19] . Anderson és Cavalier-Smith három fő morfológiai típust különböztet meg a labirintusokban. Az első típus, amely a legtöbb traustochytridre jellemző, egy botroszómával rendelkező, mozdulatlan vegetatív sejtek jelenlétére utal, amelyekből vékonyan elágazó filopodiák [ származnak (nem mozgást szolgálnak, hanem valószínűleg a sejt felületének növelését szolgálják jobb feltételek megteremtése a környezetben oldott szerves molekulák felszívódásához), és a biflagellált zoospórák. A labirinthulidafélékre jellemző második típust a hálós plazmódiumok jelenléte jellemzi mozdulatlan (Aplanochytriidae) vagy benne sikló (Labyrinthulidae) vegetatív sejtekkel, valamint zoospórákkal. A harmadik típus, amely a Diplophrys és rokon nemzetségekre jellemző, két poláris filopodiaköteg jelenlétére, valamint az ektoplazmatikus retikulum, a bothroszómák és a zoospórák hiányára utal [17] .
Az ektoplazmatikus retikulum nemcsak a szubsztrátumhoz való kötődést [18] és a „sejtek mozgását” biztosítja, hanem mozgásukat a táplálékforrás felé irányítja, biztosítja az anyagok mozgását a „sejtek” és a környezet között, valamint a „sejtek” együttélését. sejtek", megvédi a "sejteket" a kedvezőtlen külső tényezőktől (például a kiszáradástól), és lehetővé teszi, hogy a Plasmodium kimásszon a vízből a szárazföldre [13] . A "sejtek" mozgási mechanizmusa nem ismert (valószínűleg a hálózatban elhelyezkedő aktin filamentumok [20] és mukopoliszacharidok vesznek részt a mozgásban ). Az aktinszálak összehúzódása a nyálkahártyákban a kalciumionok koncentrációjától függ . Nyilvánvalóan az aktin filamentumnak a "sejtek" felett elhelyezkedő nyálkahártya-rétegen történő mozgása által keltett erő hatására a "sejtek" másodpercenként több mikrométeres sebességgel haladnak előre. Nyugalomban a mozgások kaotikusak, de a tápanyagok (vonzóanyagok) megjelenésekor egyértelműen a maguk irányába kerülnek [21] .
A fent leírt ektoplazmatikus retikulum nem jellemző a labirinthula osztály minden képviselőjére; különösen Althorniában hiányzik [18] . Egyes labirintusokban a chytridiomycetákra emlékeztető tali található , de ez a hasonlóság csak felületes [6] .
A labirintus sporangfala [21] fehérjéket és egyszerű cukrokat tartalmaz (általában galaktózt , de egyes fajoknál fukóz , ramnóz vagy xilóz dominál ). Úgy gondolják, hogy a fukóz használata irracionális a sejtek számára, ezért ennek a cukornak a labirintusokban való jelenléte evolúciós ősiségük mellett szólhat. A labirintusok nem képesek a lizin aminosavat szintetizálni . A fő tárolóanyag a glikogén [22] . Az osztály számos tagja nagy mennyiségű omega-3 többszörösen telítetlen zsírsavat halmoz fel sejteiben, mint például az eikozapentaénsav , a dokozahexaénsav és a dokozapentaénsav [5] . A mitokondriális kriszták csőszerűek [18] .
Annak ellenére, hogy a labirintusok a stramenopilák közé tartoznak, táplálkozásuk sok tekintetben hasonlít a gombákéhoz. A labirintusok ozmotróf módon táplálkoznak , rizoidokat szabadítanak fel a törmelék felett, és olyan enzimeket választanak ki, amelyek a szerves anyagokat monomerekre bontják , amelyeket a plazmódium abszorbeál [5] . A kiterjedt ektoplazmatikus retikulum növeli az abszorpciós felületet [18] . Egyes fajoknál fagotróf táplálkozást írtak le [18] .
Számos DNS- és RNS-tartalmú vírusról ismert, hogy megfertőzi a labirintusokat [23] .
A labirintusok életciklusa nem teljesen ismert, de kétségtelenül van benne szexuális folyamat . Egyes fajoknál leírtak meiózist [18] és ivarsejteket (a női és hím ivarsejtek nem különböztethetők meg egymástól, azaz izogámia lép fel ) [24] . A legjobban tanulmányozott képviselők többsejtű cisztákat , sporangiumokat ( sori ), valamint biflagellate zoospórákat és aplanospórákat írtak le . Amikor spórák képződnek, a sejtek vagy egyenként, vagy csoportosan alakulnak ki, vékony falakkal és egy további közös fallal körülvéve, így sorus jön létre . Kedvező körülmények között az egyes ciszták vagy a sorus minden sejtje amőboid sejtekkel vagy zoospórákkal csírázik (sokkal ritkábban); mindkét esetben új plazmódiákat idéznek elő [25] .
A zoospórák fontos szerepet töltenek be a labirintusok kapcsolatának meghatározásában, és szerkezetük arra utal, hogy a labirintusok a stramenopilákhoz tartoznak. A zoospórákot többszörösen lobogó sejtek képviselik, a háromtagú masztigonémek pedig az elülső flagellumon találhatók . A zoospórák farok flagellumát pigmentfolt fedi [20] .
A szaporodás a plazmódiumon belüli "sejtek" kettészakadása vagy a plazmódium szétválása révén következik be [20] . A plazmodium növekszik a folyamatban lévő sejtosztódással és új nyálkahártya-szálak képződésével [26] .
A labirintusok a tengeri mikrobiális közösség rendkívül fontos alkotóelemei. Főleg tengeri és torkolati élőhelyeken élnek, ritkábban édesvízben vagy szikes talajban . 2014-ben egy új édesvízi labirinthula-fajt, a Diplophrys mutabilis -t írtak le [27] . A labirinthula algákon , edényes növényi maradványokon , szerves törmelékben található, ahol nyálkás halmozódást képeznek [2] [21] .
A labirintusok fontos szerepet játszanak a tengeri táplálékláncokban . A Thraustochytrida képviselői gyakran az amőbák táplálékává válnak , és a bennük található omega-3 többszörösen telítetlen zsírsavak hozzájárulnak a rákfélék növekedéséhez és szaporodásához . Sok tengeri hal , amely nem képes szintetizálni ezeket a vegyületeket, kénytelen beszerezni azokat az algákból, amelyeken a labirintusok élnek. Ezenkívül a labirintusok ezekkel a vegyületekkel látják el a zooplanktont [18] .
Noha kisebb mértékben, mint a baktériumok , a labirintusok elsődleges kolonizálói lehetnek a szervetlen szubsztrátumoknak, beleértve a vízbe merített műanyagot , üveget, alumíniumot és üvegszálat. A tengeri makk lárvái , a Balanus amphitrite jobban megtelepednek a Thraustochytridával borított felületeken, mint a csupasz felületeken. Ezért lehetséges, hogy a labirintusok szerepet játszanak a tengeri gerinctelenek lárváinak megtelepedésének biztosításában [18] .
Sok labirintus növény kommenzális , parazita vagy endobiontja. Képesek áthatolni a szárazföldi növények, gombák, kovamoszat ( Thalassonema ), zöld ( Cladophora ) és sárgászöld ( Vaucheria ) algák sejtfalán. Így a Labyrinthula zosterae és a L. macrocystis törpülést okoz a Zosteraceae családba tartozó tengeri fűfélék több fajában [ 20 ] . Számos tudós szerint a labirintusok felelősek a Zostera tömeges haláláért , amelyet többször is megfigyeltek a Fehér-tengeren és az Atlanti-óceán tengerein . Szárazföldi élőhelyekről származó fajok ismertek, például a búzagyökér parazitái [ 28 ] . Érdekes módon a Thraustochytrida egyes fajai jól fejlődnek a tengervízbe helyezett fenyőpolleneken (ami különösen lehetővé teszi további kutatás céljából izolálásukat) [29] [18] .
Egyes labirintusok az állatok szöveteit és emésztőrendszerét vették fel szubsztrátumként, és ott élősködőkként, kommenzálisként vagy kölcsönösen élnek . Például néhány Thraustochytrida jobban izolálható fenyőpollen helyett Artemia lárvákkal . Az Aplanochytrium yorkensis kopoltyúfertőzést okoz a kéthéjú Crassostrea virginica . Néhány labirintus a rákok májsejtjeiben található . A labirintusokat halszövetekből is izolálták, de láthatóan nem okoztak bennük betegséget [18] . Egyes labirintusok korallkórokozók – Gorgonian Gorgonia ventalina [ en [30] .
A labirintusban az állatokkal, növényekkel és gombákkal párhuzamosan megfigyelhető a víz leszállásának folyamata, mivel az ektoplazmatikus hálózat lehetővé teszi a vízi környezet körülményeinek fenntartását azon kívül. Emiatt a labirintusok evolúciós szempontból nagyon érdekesek [28] . Néhány bizonyíték arra utal, hogy a labirintusok voltak az első eukarióta ozmoheterotrófok. Nyilvánvalóan a korai labirintusok ozmotróf és fagotróf táplálkozásra is képesek voltak, amit számos modern fajban megerősít a fagotróf képesség. Ezenkívül, amint fentebb említettük, a traustochytridák a fenyő pollenjén is növekedhetnek . Ez annak köszönhető, hogy képesek elpusztítani a sporopollenint , amely a pollenszemek részét képezi , bár nagyon ellenálló a mikrobiális pusztítással szemben. A sporopollenin elpusztításának képessége a protisták ezen csoportjának nagyon hosszú evolúciós története mellett szól [18] .
Anderson és Cavalier-Smith úgy véli, hogy a labirintusok ősei morfológiájukban közel álltak a modern traustochytriához, így az utóbbi tükrözi leginkább az osztály kezdeti állapotát. Mind a labirintusok szerkezeti típusa, mind a Diplophrys és rokon nemzetségek ( Sorodiplophrys , Amphifila ) szerkezeti típusa másodlagos, az evolúció során a korai labirintusok szerkezettípusából adódik (ez utóbbi típusok közül az utóbbi legalább kétszer önállóan keletkezett) [17 ] ] .
Az olajbogyó a Labyrinthulina osztályt a Mycetozoa típusú különálló Labyrinthulina alcsoportba helyezte át [14] . A 20. század utolsó harmadában és a 21. század legelején javasolt osztályozások többségében a labirintusokat külön típusba (osztályba) különítették el. Ugyanakkor a mikológusok a Labyrinthulomycetes nevet használták az osztály neveként ( J. A. von Arx javasolta 1970-ben [31] , M. W. Dick 2001-ben hitelesítette [32] ), az osztály neveként pedig a Labyrinthulomycota nevet. (R. H. Whittaker javasolta 1969-ben [33] ); kezdetben mindkét taxon mennyisége csak a labirintusokra korlátozódott (2003-ban E. A. Kuznyecov orosz mikológus azt javasolta, hogy a labirintusokat külön királysággá válasszák Mycomyxina [13] [34] [35] ) [1] . A protozoológusok ugyanezt az utat követték: amikor 1980-ban a protozoarendszertani nemzetközi bizottság a korábban egységes protozoatípus 7 típusra osztása mellett foglalt állást , a Labyrinthulea osztályt egy külön típusba helyezték át. Labyrinthhomorpha Page, 1980 [36] [37 ] ] .
Az 1990-es évektől azonban egyre elterjedtebbé váltak azok a rendszerek, amelyekben a labirintusokat pontosan a heterokontok csoportjába tartozó osztályok rangján tekintik [38] .
Egy 2009-es filogenetikai elemzés szerint a labirintusok egy monofiletikus csoport. Ez az elemzés kimutatta, hogy a Labyrinthulidae és az Aplanochytridae testvércsoportok , és a Thraustochytrida (a hagyományosan elfogadott kötetben) valójában egy parafiletikus taxon , és két csoportra oszlik (Thraustochytrida1 és Thraustochytrida2) [13] . A Thraustochytrida2 (egy csoport, amelyet később az Oblongichytriidae [17] családba soroltak ) a Labyrinthulidae és Aplanochytridae csoportosulások testvértaxonja, a Thraustochytrida1 (a traustochytrida többi része) pedig a Thraustochytridae [17] közös őséhez kapcsolódik a Thraustochytridae [ 17]. 7] .
Anderson és Cavalier-Smith (2012) szerint a Labyrinthulea osztályrendszer a következő [17] :
Class Labyrinthulea Olive, 1975 (labyrinthules)
A rendszer szerzői a Thraustochytrida rendet szándékosan parafiletikus taxonként értelmezik (a két rend morfológiai szempontból nagyobb homogenitására törekednek) [17] . Alternatív megoldás az Oblongichytriidae család áthelyezése a Labyrinthulida rendbe, ami mindkét rendet monofiletikussá teszi [39] .
2013-ban érvek jelentek meg amellett, hogy a Labyrinthulea osztályba – mint a legkorábban különálló kládként – az újonnan megkülönböztetett Amphitremida csoportot ( amőbaszerű protozoonok az Amphitrema és Archerella nemzetségből ) vegyék fel, amelynek képviselőit korábban a Cercozoa csoportba sorolták [39]. ] .
Az Anderson és Cavalle-Smith által javasolt Labyrinthulida osztályrendszert a Labyrinthulida és Thraustochytrida rendekkel az élő szervezetek makrorendszerében is átvették Michael Ruggiero és munkatársai 2015-ben. Itt ezt az osztályt a hat Bigyra típusú osztály egyikeként kezeljük a Heterokonta [40] [41] szupertípusban . Ugyanakkor a Bigyra típus státusza továbbra is tisztázatlan: a heterokontok filogenetikai elemzése szerint, amelynek eredményeit 2013-ban publikálták, ez egy parafiletikus taxon, illetve a Labyrinthulea osztály, valamint a rosszul tanulmányozott és fenotípusosan nem jellemzett . az Eogyrea csoport alkotja benne a Sagenista altípust (leginkább a heterokontok korai elkülönült kládja ), a Bigyra típusba tartozó többi osztály pedig az Opalozoa szupertípusba egyesül , amely a kettőt tartalmazó klád testvércsoportja. más típusú heterokontok ( Pseudofungi és Ochrophyta ); az elemzés készítői ugyanakkor azt állítják, hogy vannak adatok a Bigyra típusú monofília mellett [42] .
Taxonómusok egy csoportja 2019-ben javasolta elképzelését a taxonról és kapcsolatairól [43] :39-40 :
Jelenleg a labirintusok nagy ipari jelentőséggel bírnak, mint az omega-3 többszörösen telítetlen zsírsavak természetes forrásai. Javasoljuk, hogy a labirintust használják karotinoidok és szkvalén szintézisére , valamint az akvakultúra számára szánt takarmányok összetételére [5] . A labirinthulae azonban betegségeket okozhat a gazdaságilag fontos , tengeri kultúrában termesztett puhatestűekben [18] .
Sar besorolás | |||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Stramenopil |
| ||||||||||||||||
Alveolák |
| ||||||||||||||||
rhizaria |
|