Biology for Majors II

admin 0 Comments Articles

Biology for Majors II

Určete společné znaky fylu Porifera

Obrázek 1. Houby patří do skupiny Phylum Porifera, která obsahuje nejjednodušší bezobratlé živočichy. (kredit: Andrew Turner)

Bezobratlí neboli invertebrata jsou živočichové, kteří neobsahují kostěné struktury, jako je lebka a obratle. Nejjednodušší ze všech bezobratlých jsou parazoidi, mezi které patří pouze fylum Porifera: houby (obr. 1).

Parazoidi („kromě živočichů“) nevykazují uspořádání na úrovni tkání, ačkoli mají specializované buňky, které plní specifické funkce. Larvy hub jsou schopné plavat, dospělci jsou však nepohybliví a tráví svůj život přichyceni k substrátu.

Protože voda je pro houby životně důležitá pro vylučování, krmení a výměnu plynů, jejich stavba těla usnadňuje pohyb vody houbou. Struktury, jako jsou kanály, komory a dutiny, umožňují pohyb vody houbou téměř do všech tělních buněk.

Morfologie hub

Morfologie nejjednodušších hub má tvar válce s velkou centrální dutinou, houbovitou dutinou, která zabírá vnitřek válce. Voda může do spongocoelu pronikat z četných pórů ve stěně těla. Voda vstupující do houby je vytlačována velkým společným otvorem zvaným osculum. Houby však vykazují celou řadu rozmanitých tělních forem, včetně variací ve velikosti spongocoelu, počtu osculí a umístění buněk, které filtrují potravu z vody.

Přestože houby (s výjimkou hexaktinellid) nevykazují uspořádání tkáňových vrstev, mají různé typy buněk, které plní odlišné funkce. Pinakocyty, což jsou buňky podobné epitelu, tvoří nejsvrchnější vrstvu hub a obalují rosolovitou látku zvanou mezohyl. Mesohyl je extracelulární matrix tvořená gelem podobným kolagenu se zavěšenými buňkami, které plní různé funkce. Gelovitá konzistence mesohylu funguje jako endoskelet a udržuje trubicovitou morfologii houby. Kromě osculum mají houby na svém těle četné póry zvané ostia, které umožňují průnik vody do houby. U některých hub jsou ostie tvořeny porocyty, jednotlivými trubicovitými buňkami, které fungují jako ventily regulující průtok vody do houbovce. U jiných hub jsou ostie tvořeny záhyby v tělní stěně houby.

Choanocyty („límcové buňky“) jsou přítomny na různých místech v závislosti na typu houby, ale vždy lemují vnitřní části nějakého prostoru, kterým protéká voda (spongocoel u jednoduchých hub, kanálky ve stěně těla u složitějších hub a komory roztroušené po celém těle u nejsložitějších hub). Zatímco pinakocyty lemují vnější část houby, choanocyty lemují spíše určité vnitřní části těla houby, které obklopují mezohylu. Struktura choanocytů je rozhodující pro jejich funkci, která spočívá ve vytváření vodního proudu v houbě a v zachycování a pohlcování částic potravy pomocí fagocytózy. Všimněte si podobnosti vzhledu choanocytu houby a choanoflagelátů (Protista). Tato podobnost naznačuje, že houby a choanoflageláti jsou si blízce příbuzní a pravděpodobně mají společného nedávného předka. Tělo buňky je zapuštěno do mezohylu a obsahuje všechny organely potřebné pro normální funkci buňky, ale do „volného prostoru“ uvnitř houby vyčnívá síťovitý límec složený z mikrovilů s jediným bičíkem uprostřed sloupce. Souhrnný účinek bičíků ze všech choanocytů napomáhá pohybu vody houbou: vtahuje vodu do houby četnými ostiemi, do prostor vystlaných choanocyty a nakonec ven přes osculum (nebo osculi). Mezitím jsou částečky potravy, včetně bakterií a řas, zachyceny sítovitým límcem choanocytů, sklouznou dolů do těla buňky, jsou pohlceny fagocytózou a uzavřeny v potravní vakuole. Nakonec se choanocyty diferencují na spermie pro pohlavní rozmnožování, kdy se vymaní z mezohylu a spolu s vyloučenou vodou opustí houbu skrze osculum.

Druhé rozhodující buňky v houbách se nazývají amébocyty (nebo archeocyty), pojmenované podle toho, že se pohybují po celém mezohylu podobně jako améby. Amébocyty mají řadu funkcí: dodávají živiny z choanocytů ostatním buňkám v houbě, dávají vzniknout vajíčkům pro pohlavní rozmnožování (která zůstávají v mezohylu), dodávají fagocytované spermie z choanocytů vajíčkům a diferencují se na specifičtější typy buněk. Některé z těchto specifičtějších buněčných typů zahrnují kolencyty a lophocyty, které produkují bílkovinu podobnou kolagenu pro udržení mezohylu, sklerocyty, které u některých hub produkují spikuly, a spongocyty, které u většiny hub produkují bílkovinu spongin. Tyto buňky produkují kolagen, který udržuje konzistenci mezohylu. Různé typy buněk v houbách jsou znázorněny na obrázku 2.

Obrázek 2. Je znázorněn (a) základní půdorys těla houby a (b) některé specializované typy buněk, které se v houbách vyskytují.

U některých hub vylučují sklerocyty do mezohylu malé spikuly, které jsou podle typu houby složeny buď z uhličitanu vápenatého, nebo z oxidu křemičitého. Tyto spikuly slouží k zajištění dodatečné tuhosti těla houby. Kromě toho mohou spikule, pokud jsou přítomny zvenčí, odrazovat predátory. V mezohybech některých hub může být přítomen i další typ bílkoviny, spongin.

Přítomnost a složení spikul/sponginu jsou rozlišovacími znaky tří tříd hub (znázorněno na obrázku 3): Třída Calcarea obsahuje karbonátové spikule a žádný spongin, třída Hexactinellida obsahuje šestipramenné křemičité spikule a žádný spongin a třída Demospongia obsahuje spongin a může, ale nemusí mít spikule; pokud jsou přítomny, jsou tyto spikule křemičité. Nejvýrazněji jsou spikuly zastoupeny ve třídě Hexactinellida, která je tvořena skleněnými houbami. Některé spikuly mohou dosahovat obřích rozměrů (ve vztahu k typickému rozmezí velikosti skleněných hub 3 až 10 mm), jak je vidět u Monorhaphis chuni, která dorůstá délky až 3 m.

Obrázek 3. Skleněné houby. (a) Clathrina clathrus patří do třídy Calcarea, (b) Staurocalyptus spp. (obecný název: žlutá houba Picasso) patří do třídy Hexactinellida a (c) Acarnus erithacus patří do třídy Demospongia. (kredit a: úprava práce Parent Géry; kredit b: úprava práce Monterey Bay Aquarium Research Institute, NOAA; kredit c: úprava práce Sanctuary Integrated Monitoring Network, Monterey Bay National Marine Sanctuary, NOAA)

Fyziologické procesy u hub

Houby, přestože jsou jednoduchými organismy, regulují své různé fyziologické procesy pomocí různých mechanismů. Tyto procesy regulují jejich metabolismus, rozmnožování a pohyb.

Trávení

Houby nemají složitý trávicí, dýchací, oběhový, rozmnožovací a nervový systém. Jejich potrava se zachycuje při průchodu vody ostiemi a ven oskulem. Bakterie menší než 0,5 mikronu jsou zachyceny choanocyty, které jsou hlavními buňkami podílejícími se na výživě, a jsou pozřeny fagocytózou. Částice větší než ostia mohou být fagocytovány pinakocyty. U některých hub amoebocyty přenášejí potravu z buněk, které pozřely částice potravy, do buněk, které je nepozřely. Při tomto typu trávení, kdy jsou částice potravy tráveny uvnitř jednotlivých buněk, houba nasává vodu difuzí. Limitem tohoto typu trávení je, že částice potravy musí být menší než jednotlivé buňky.

Všechny ostatní hlavní tělesné funkce houby (výměna plynů, krevní oběh, vylučování) probíhají difuzí mezi buňkami, které lemují otvory uvnitř houby, a vodou, která těmito otvory prochází. Všechny typy buněk uvnitř houby získávají kyslík z vody difuzí. Stejně tak se oxid uhličitý uvolňuje do mořské vody difuzí. Dusíkatý odpad, který vzniká jako vedlejší produkt metabolismu bílkovin, je navíc vylučován difuzí jednotlivých buněk do vody, která prochází houbou.

Reprodukce

Houby se rozmnožují pohlavním i nepohlavním způsobem. Typickým způsobem nepohlavního rozmnožování je buď fragmentace (kdy se kus houby odlomí, usadí se na novém substrátu a vyvine se z něj nový jedinec), nebo pučení (z mateřské houby vyroste geneticky identický výrůstek, který se nakonec oddělí nebo zůstane připojen a vytvoří kolonii). Atypický typ nepohlavního rozmnožování se vyskytuje pouze u sladkovodních hub a dochází k němu tvorbou gemmulí. Gemuly jsou environmentálně odolné struktury vytvářené dospělými houbami, u nichž je typická morfologie houby obrácená. V gemmule je vnitřní vrstva amébocytů obklopena vrstvou kolagenu (sponginu), která může být vyztužena spikulemi. Kolagen, který se normálně nachází v mezohyle, se stává vnější ochrannou vrstvou. U sladkovodních hub mohou gemmule přežít nepříznivé podmínky prostředí, jako jsou změny teploty, a slouží k rekolonizaci stanoviště, jakmile se podmínky prostředí stabilizují. Gemuly jsou schopny přilnout k substrátu a vytvořit novou houbu. Vzhledem k tomu, že gemmule mohou odolávat nepříznivým podmínkám prostředí, jsou odolné vůči vysychání a zůstávají dlouho neaktivní, jsou pro přisedlý organismus vynikajícím prostředkem kolonizace.

K pohlavnímu rozmnožování u hub dochází při tvorbě gamet. Houby jsou jednodomé (hermafroditní), což znamená, že jeden jedinec může produkovat obě gamety (vajíčka i spermie) současně. U některých hub může docházet k produkci gamet po celý rok, zatímco u jiných hub se mohou vyskytovat pohlavní cykly v závislosti na teplotě vody. Houby mohou být také sekvenčně hermafroditní, nejprve produkují vajíčka a později spermie. Oocyty vznikají diferenciací amébocytů a jsou uchovávány v houbovce, zatímco spermie vznikají diferenciací choanocytů a jsou vylučovány přes osculum. Vyhazování spermií může být načasované a koordinované, jak je vidět u některých druhů. Spermie unášené vodními proudy mohou oplodnit oocyty nesené v mezohylu jiných hub. Raný larvální vývoj probíhá uvnitř houby a volně plovoucí larvy se pak uvolňují prostřednictvím osculum.

Lokomoce

Houby jsou v dospělosti obvykle přisedlé a tráví svůj život připoutané k pevnému substrátu. Nevykazují pohyb na velké vzdálenosti jako jiní volně plovoucí mořští bezobratlí. Buňky houby jsou však schopny plíživého pohybu po substrátu díky organizační plasticitě. V experimentálních podmínkách vědci prokázali, že buňky houby rozprostřené na fyzickém podkladu vykazují náběžnou hranu pro usměrněný pohyb. Předpokládá se, že tento lokalizovaný plíživý pohyb může houbám pomoci přizpůsobit se mikroprostředí v blízkosti místa uchycení. Je však třeba poznamenat, že tento způsob pohybu byl zdokumentován v laboratořích, ale v přirozených stanovištích houbiček jej zatím nelze pozorovat.

Ověřte si své porozumění

Odpovězte na níže uvedené otázky, abyste zjistili, jak dobře rozumíte tématům probíraným v předchozí části. Tento krátký kvíz se nezapočítává do vašeho hodnocení v hodině a můžete jej opakovat neomezený početkrát.

Pomocí tohoto kvízu si můžete ověřit, jak jste porozuměli tématu, a rozhodnout se, zda (1) budete předchozí část studovat dále, nebo (2) přejdete k další části.

.