Stentor: En trumpetformad organism med intressant beteende
Linda Crampton har en examen i biologi. Hon har undervisat i biologi, kemi och naturvetenskap på högstadiet samt i naturvetenskap på mellanstadiet.
En sammansättning av foton av Stentor roeselii
Protist Image Database, via Wikimedia Commons, public domain license
En intressant rovdjur
Stentor är en encellig organism som är formad som en trumpet när den är utsträckt. Den är intressant att observera, särskilt när den fångar sitt byte. Organismen har några imponerande egenskaper. Forskare har upptäckt att Stentor roeselii verkar fatta relativt komplexa beslut när det gäller att undvika skada. Den kan ”ändra sig” om sitt beteende när en farlig stimulans fortsätter. Att förstå biologin bakom denna process kan hjälpa oss att förstå våra cellers beteende.
Stentor finns i dammar och andra kroppar med stillastående vatten. Den är mellan en och två millimeter lång och kan ses med blotta ögat. En handlins ger en bättre bild. Ett mikroskop krävs för att se detaljer i organismens struktur och beteende. Om ett mikroskop finns tillgängligt kan det vara en mycket uppslukande aktivitet att titta på en levande Stentor.
Terminologi: Ciliater, protister och protozoer
Ciliater
Stentor tillhör fylum Ciliophora. Organismerna i detta fylum är allmänt kända som ciliater och lever i vattenmiljöer. De är encelliga och bär hårliknande strukturer som kallas cilier på åtminstone någon del av kroppen. Flimmerhåren slår och rör på den omgivande vätskan. I vissa organismer rör de själva cellen. Även om ciliater vanligtvis kallas mikroorganismer och studeras av mikrobiologer, är Stentor synlig utan mikroskop.
Protister
Stentor, andra ciliater och vissa andra organismer kallas ibland för protister. Protista är namnet på ett biologiskt rike. Det innehåller encelliga eller encelligt-koloniala organismer, inklusive Stentor, samt vissa flercelliga organismer Rike-systemet används ofta för att klassificera organismer i skolor. Forskare föredrar att använda det kladistiska systemet för biologisk klassificering.
Protozoer
Ciliater och vissa andra encelliga organismer kallas ibland för protozoer. Detta är en gammal term som kommer från de forntida grekiska orden proto (betyder första) och zoa (betyder djur).
Ordet ”Stentor” är ett släktnamn såväl som ett vanligt namn. Det finns flera arter inom släktet. S. coeruleus har fått sitt namn efter det blågröna pigment som kallas stentorin och som den innehåller. S. roeselii användes i det nyligen genomförda experimentet om organismens beteende att ”ändra sinne”. S. polymorphus innehåller levande alger.
Stentor Morfologi
Stentor har fått sitt namn efter en grekisk herald i det trojanska kriget som omnämns i Homers Iliad. I berättelsen hade Stentor en röst lika högljudd som femtio män. Organismen lever i sötvattenförekomster som dammar, långsamt rinnande vattendrag och sjöar. Den tillbringar en del av sin tid med att simma genom vattnet och resten med att fästa sig vid undervattensföremål som alger och skräp.
När den simmar har Stentor en oval eller päronform. När den är fäst vid ett föremål och äter har den en trumpet- eller hornform. Den är täckt av korta, hårliknande cilier. Kanten av trumpetöppningen bär på mycket längre cilier. Dessa slår och skapar en virvel som drar in bytet.
Stentor är fäst vid substratet genom ett något expanderat område som kallas för holdfast. Den har förmågan att dra ihop sig till en boll när den är fäst vid ett substrat. Hos vissa individer omger ett hölje som kallas lorica cellens hållfasta ände. Lorica är slemmig och innehåller skräp och material som utsöndras av Stentor.
Stentor har organeller som finns hos andra ciliater. Den innehåller två kärnor – en stor makronukleus och en liten mikronukleus. Makronukleus ser ut som ett pärlhalsband. Vacuoler (säckar omgivna av membran) bildas vid behov. Intagen mat kommer in i en matvakuol där enzymer smälter den. Stentor har också en kontraktilerande vacuole, som absorberar vatten som kommer in i organismen och som stöter ut det i den yttre miljön när den är full. Vattnet släpps ut genom en tillfällig por i cellmembranet.
En stentors liv
Stentor kan sträcka ut sin kropp långt utanför substratet när den äter. Den äter bakterier, mer avancerade encelliga organismer och rotiferer. Rotiferer är också intressanta varelser. De är flercelliga, men de är mindre än många encelliga och mycket mindre än en Stentor.
Stentor polymorphus och några andra arter innehåller en encellig grönalg vid namn Chlorella, som överlever i ciliaten och utför fotosyntes. Stentor använder en del av den föda som algcellerna producerar. Algen är skyddad inuti ciliaten och absorberar ämnen som den behöver från sin värd.
De Stentor-arter som har studerats förökar sig främst genom att dela sig på mitten, en process som kallas binär fission. De förökar sig också genom att fästa vid varandra och utbyta genetiskt material, vilket kallas konjugation.
Videon nedan är intressant och väl värd att titta på. Som en av skaparna säger i en YouTube-kommentar innehåller dock kommentaren ett fel. Tardigrader innehåller åtta ben, inte sex.
Den genetiska koden
Forskare upptäcker att Stentor har flera egenskaper av särskilt intresse. Tre av dessa egenskaper är dess genetiska kod, dess förmåga att regenerera och polyploiditeten i dess makronukleus.
Stentor använder i första hand den standardiserade genetiska koden, som vi använder. Andra ciliater vars genom har studerats har en icke-standardiserad kod. Den genetiska koden bestämmer många av en organisms egenskaper. Den skapas genom ordningen av specifika kemikalier i nukleinsyran (DNA och RNA) i en cell. Kemikalierna kallas kvävebaser och representeras ofta av sin begynnelsebokstav.
Varje sekvens av tre kvävebaser har en särskild betydelse, vilket är anledningen till att koden kallas för en triplettkod. Sekvensen är känd som en kodon. Många kodoner innehåller instruktioner som rör tillverkningen av polypeptider, som är de kedjor av aminosyror som används för att göra proteinmolekyler.
I den genetiska standardkoden kallas UAA och UAG för stoppkodoner eftersom de signalerar slutet på en polypeptid. (U representerar en kvävebas som kallas uracil, A representerar adenin och G representerar guanin). Stoppkodoner ”talar om” för cellen att den ska sluta lägga till aminosyror till den polypeptid som håller på att tillverkas och att kedjan är avslutad. UAA och UAG är stoppkodoner hos oss och hos Stentor coeruleus. Hos de flesta ciliater talar kodonerna om för cellen att den ska lägga till en aminosyra som kallas glutamin till den polypeptid som håller på att tillverkas i stället för att signalera att kedjan är slut.
Även små fragment (av Stentor), som är 1/64:e storleken på den ursprungliga cellen, kan återskapas till en liten, men normalt proportionerad cell, som sedan kan växa till full storlek.
– Athena Lin et al, Journal of Visualized Experiments
Regeneration and Polyploidy
Stentor är känd för sin fantastiska förmåga att regenerera. Om dess kropp skärs i många små bitar (allt från 64 till 100 segment, enligt olika källor) kan varje bit ge upphov till en hel Stentor. Biten måste innehålla en del av makronukleus och cellmembranet för att kunna regenerera. Detta är inte ett så osannolikt tillstånd som det kan låta. Makronukleus sträcker sig genom hela cellens längd och ett membran täcker hela cellen.
Makronukleus uppvisar polyploidi. Med ploidi menas antalet uppsättningar kromosomer i en cell. Mänskliga celler är diploida eftersom de har två uppsättningar. Var och en av våra kromosomer innehåller en partner som bär gener för samma egenskaper. Stentors makronukleus innehåller så många kopior av kromosomer eller segment av kromosomer (tiotusentals eller mer, enligt olika forskare) att det är mycket troligt att en liten bit kommer att innehålla den genetiska information som krävs för att skapa en ny individ.
Vetenskapsmännen har också observerat att en stentor har en fantastisk förmåga att reparera skador på cellmembranen. Organismen överlever sår som sannolikt skulle döda andra ciliater och encelliga organismer. Cellmembranet repareras ofta och livet tycks fortsätta som vanligt för en skadad Stentor, även när den har förlorat en del av sitt inre innehåll genom ett sår.
Förändring av ett svar på en stimulans
Stentor består bara av en cell, så många människor har troligen fått intrycket att dess beteende måste vara mycket enkelt. Det finns två problem med detta antagande. Det ena är att forskare upptäcker att aktiviteten i celler – inklusive vår egen – är långt ifrån enkel. Det andra är att forskare vid Harvard Medical School har upptäckt att åtminstone en art av Stentor kan ändra sitt beteende beroende på omständigheterna.
Harvardforskningen bygger på ett experiment som utfördes 1906 av en forskare vid namn Herbert Spencer Jennings. Stentor roeselii var (förmodligen) föremålet i hans experiment. Jennings tillsatte karminpulver till vattnet genom de trumpetformade öppningarna hos ciliaten. Karmin är ett rött färgämne. Pulvret var irriterande.
Forskaren märkte att Stentor först böjde sin kropp för att undvika pulvret. Om pulvret fortsatte att dyka upp vände ciliaten om i riktning mot sina cilierörelser, vilket normalt skulle ha tryckt bort pulvret från dess kropp. Om denna åtgärd inte fungerade drog den ihop sin kropp till sitt hållfäste. Om detta inte lyckades skydda den från det irriterande ämnet lossade den sin kropp från substratet och simmade iväg.
Resultaten av experimentet drog till sig andra forskares uppmärksamhet. Ett försök 1967 att upprepa experimentet kunde dock inte replikera upptäckterna. Jennings arbete misskrediterades och ignorerades. Nyligen blev en forskare från Harvard intresserad av experimentet och av det faktum att dess resultat vederlades. Efter att ha undersökt situationen fann han att 1967 års experiment hade använt Stentor coeruleus, inte Stentor roeselii, eftersom forskarna inte kunde hitta den senare arten. De två arterna har ett något annorlunda beteende.
Harvardforskarna försökte använda karminpulver som irriterande medel för S. roeselii men såg ingen större respons. De upptäckte dock att mikroplastpärlor var irriterande. De kunde replikera alla Jennings observationer genom att använda pärlor. De gjorde också några nya upptäckter.
De gör de enkla sakerna först, men om man fortsätter att stimulera dem ”bestämmer” de sig för att prova något annat. S. roeselii har ingen hjärna, men det verkar finnas någon mekanism som i praktiken låter den ”ändra sig” när den känner att irritationen har pågått för länge.
– Jeremy Gunawardena, Harvard Medical School
Fascinerande beteende
Harvardforskarna fann att vissa individer hade en något annorlunda uppsättning beteenden än andra och hos några få observerades inte en ordnad sekvens, men generellt sett observerades en tydlig sekvens av beteenden som svar på den kontinuerliga närvaron av irritation.
För det mesta böjde sig de enskilda stentorerna först bort från stimulansen och ändrade riktning på sina cilier. Dessa beteenden utfördes ofta samtidigt. När irritationen fortsatte drog Stentorerna ihop sig och lossnade sedan i vissa fall från substratet och simmade iväg.
Man kan undra varför forskare vid en medicinsk fakultet är intresserade av en ciliats beteende. De tror att det beteende som Stentor uppvisar kan tillämpas på utvecklingen av ett mänskligt embryo, beteendet hos vårt immunsystem och till och med cancer.
Ingen antyder att Stentor har ett sinne, trots att frasen ”change its mind” används. Upptäckten av dess reaktion på ett skadligt stimuli och dess mer autonoma beteende jämfört med andra celler kan dock vara viktig med avseende på vår biologi. Som forskarna i den andra refererade artikeln nedan säger, utmanar Stentor våra antaganden om vad en cell kan eller inte kan göra.
Stentor coeruleus and its macronucleus
Flupke59, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 license
Studier av Stentor
Stentor har inte studerats lika väl som andra ciliater, men detta kan vara på väg att ändras. Fram till nyligen har forskarna inte kunnat skapa en stor population av organismen i fångenskap, inte ens genom binär fission. Ciliaten har också en låg parningsfrekvens, åtminstone i fångenskap. Situationen verkar förbättras i takt med att forskare börjar intressera sig för Stentor och lär sig mer om dess beteende och krav.
De forskare som studerar organismen har upptäckt en del spännande fakta, men det finns fortfarande många obesvarade frågor om dess liv. Det kommer att bli mycket intressant att upptäcka om någon av våra celler beter sig på liknande sätt som Stentor. Att studera dess cell kan lära oss mer om ciliaten och kanske också mer om våra celler.
- Ciliata morfologi från UCMP (University of California Museum of Paleontology)
- Stentor coeruleus information från Current Biology
- The study of regeneration in Stentor från Journal of Visualized Experiments/US National Library of Medicine
- The macronuclear genome in Stentor coeruleus från Current Biology
- Complex decision making in a single-cell organism from the ScienceDaily news service
© 2020 Linda Crampton
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 22 juni 2020:
Tack, Umesh. Jag uppskattar ditt besök.
Umesh Chandra Bhatt från Kharghar, Navi Mumbai, India den 22 juni 2020:
En fantastisk artikel. Unikt ämne. Ny information för mig.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 30 mars 2020:
Som jag säger i artikeln förökar sig Stentor främst genom binär fission men uppvisar även konjugation. Binär fission är en typ av asexuell reproduktion och konjugation är en typ av sexuell reproduktion. Jag beskriver betydelsen av Stentors makronukleus i artikeln. Generellt sett kontrollerar makronukleus hos en ciliat utveckling och metabolism och mikronukleus blir aktiv under reproduktionen.
aidan fredette den 26 mars 2020:
Är stentor A-sexuell eller reproducerar den sig sexuellt? Vad är poängen med makro- och mikrokärnan
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Canada den 03 februari 2020:
Trumpetformen är intressant. Jag hoppas att forskarna snart upptäcker mer om Stentor och dess liv.
Suchismita Pradhan från Indien den 03 februari 2020:
Jag kände aldrig till denna organism innan jag läste din artikel.Tack för att du presenterade mig.Jag är mer fascinerad av den trumpetliknande strukturen.Jag känner till amöba men stentar är nytt för mig.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Canada den 03 februari 2020:
Tack för besöket, DreamerMeg. Ett mikroskop är ett underbart instrument eftersom det kan avslöja så många oväntade saker. Jag tycker att Stentor är den mest intressanta medlemmen i den grupp som du har nämnt också, även om jag njuter av att observera de andra.
DreamerMeg från Nordirland den 03 februari 2020:
Jag brukade älska att titta på organismerna i dammvattnet i ett mikroskop. Som du säger är de fascinerande. Jag minns inte att jag hört talas om Stentor tidigare, ännu mer fascinerande än amöba, euglena och paramecium!
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 26 januari 2020:
Hej, Peggy. Jag tycker att mikroskopet är ett underbart instrument. Det är fantastiskt vad man kan se med det, som du säger. Tack för besöket.
Peggy Woods från Houston, Texas den 26 januari 2020:
Det är fantastiskt vad man kan se med hjälp av ett mikroskop. Tack för att du introducerade mig och andra till stentorernas fascinerande värld. Den första videon där stentorn skadades och sedan fortsatte att läka sig själv var intressant att se. Kanske kommer forskarna med fler studier att upptäcka saker om stentorerna som kan hjälpa människor när de är skadade eller står inför saker som cancer. Tack, Linda, för att du skrev om detta.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 24 januari 2020:
Tack för besöket, Linda. Jag tycker också att de är fantastiska organismer.
Linda Chechar från Arizona den 24 januari 2020:
Dessa är fantastiska organismer. De är otroligt mikroskopiska trumpetformer.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 13 januari 2020:
Tack, Eman. Små organismer är intressanta att undersöka.
Eman Abdallah Kamel från Egypten den 13 januari 2020:
En mycket intressant artikel. Det är första gången jag läser om Stentor-organismen.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 11 januari 2020:
Hej, Nithya. Jag ser fram emot nya upptäckter om Stentor. Jag misstänker att den kan ha mer att lära oss.
Nithya Venkat från Dubai den 11 januari 2020:
En intressant och informativ artikel om Stentor. Det är fantastiskt hur en så enkel organism kan vara en källa till detaljerad forskning som kan leda till upptäckter som hjälper människor.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 11 januari 2020:
Tack för att du tar upp de intressanta punkterna, Mel. Jag uppskattar din kommentar.
Mel Carriere från Snowbound and down in Northern Colorado den 11 januari 2020:
Vad är ett ”sinne” förresten, annat än en sofistikerad bunt neuroner? Jag tycker att Stentors beteende visar att vi multi-cellulära varelser, trots våra storhetsillusioner, egentligen inte är så speciella. Tack för att du än en gång lärde mig något jag inte visste.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 10 januari 2020:
Tack så mycket, Liz. Jag tycker också att naturen är fantastisk!
Liz Westwood från Storbritannien den 10 januari 2020:
Det här är en fascinerande berättelse. Den belyser hur fantastisk naturen är och uppmärksammar en liten organism som vi lätt kan förbise.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 09 januari 2020:
Hej, Liza. Jag tycker också att det är ett spännande ämne. Ett mikroskop kan avslöja en ny och överraskande värld! Tack för din kommentar.
Liza från USA den 09 januari 2020:
Den här artikeln är ett så spännande ämne, Linda. Jag tror att sista gången jag använde mikroskopet var när jag gick en biologilektion i gymnasiet. Jag slår vad om att det var fascinerande att se den här organismen i mikroskopet. Tack för att du delade med dig av denna experimentella artikel, Linda.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Canada den 08 januari 2020:
Hej, Dora. Jag tycker att alla celler är fascinerande, men jag måste erkänna att jag tycker att Stentors beteende är häpnadsväckande. Tack så mycket för besöket.
Dora Weithers från Karibien den 08 januari 2020:
Stentorns regenerativa förmåga är mycket fascinerande. Förmågan att ”ändra sig” är häpnadsväckande. Tack för denna intressanta lektion om en annan varelse som jag inte skulle ha hört talas om om det inte vore för dina vetenskapliga lektioner.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Canada den 08 januari 2020:
Hej, Nell. Jag tycker att den mikroskopiska världen är mycket intressant. Det verkar alltid finnas något nytt att lära sig om organismerna där.
Nell Rose från England den 08 januari 2020:
Så fascinerande. Jag har aldrig hört talas om stentorer tidigare. Jag är alltid förvånad över dessa former och hur de benämns. Intressant, tack
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Canada den 07 januari 2020:
Hej, Denise. Jag tycker att alla ciliater är intressanta. Att titta på dem i mikroskop kan vara fascinerande!
Välsignelser till dig.
Denise McGill från Fresno CA den 07 januari 2020:
Så informativt. Jag har blivit introducerad till paramecium men aldrig hört talas om stentorerna tidigare.
Besegrade hälsningar,
Denise
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Canada den 07 januari 2020:
Tack för en så härlig kommentar, Donna. Jag uppskattar din vänlighet mycket!
Donna Rayne från Sparks, Nevada den 07 januari 2020:
Linda, jag önskar att det fanns ”gilla”-knappar så att jag kunde ”gilla” vad folk säger till dig!
Du är en fantastisk författare min vän 🙂
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Canada den 07 januari 2020:
Tack för din kommentar, Heidi. Jag hoppas att du får ett fantastiskt 2020!
Heidi Thorne från Chicago Area den 07 januari 2020:
Lämna det till dig att återigen visa oss den värld omkring oss som vi inte kan se. Fortsätt med intressanta saker under 2020. Gott nytt år!
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Canada den 07 januari 2020:
Hej, Flourish. Det är en överraskande organism. Den verkar ha utvecklat en del avancerade och imponerande egenskaper med tiden. Det kommer att bli intressant att se om någon av våra celler har egenskaper som liknar Stentors.
FlourishAnyway från USA den 07 januari 2020:
Det här är ganska vilt, Linda. Jag blev imponerad av regenereringen när du skär den i 64-100 små bitar men sedan med den irriterande beskrivningen att den gör att den har ett litet ”sinne”.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 07 januari 2020:
Tack, Penny. Jag tycker att Stentor är en fascinerande organism.
Penny Leigh Sebring från Fort Collins den 07 januari 2020:
Fascinerande, särskilt de mer överdrivna reaktionerna på stimuli! Tack för intressant läsning!
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 07 januari 2020:
Tack för att du tar upp några intressanta punkter, Manatita. Existensens natur är fascinerande att fundera över. Jag uppskattar ditt besök.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 07 januari 2020:
Hej, Pamela. Jag misstänker att forskare kan komma att göra mer forskning om ciliaten snart. Jag hoppas att de gör det. Den kan ha ytterligare egenskaper som kan hjälpa oss.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Kanada den 07 januari 2020:
Hej, Bill. Stentorer är intressanta att observera. Jag har också sett dem och tycker om att titta på dem. Jag uppskattar din kommentar, som alltid. Jag hoppas att du har en bra vecka.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Canada den 07 januari 2020:
Tack, Devika. Jag uppskattar din kommentar väldigt mycket.
Devika Primić från Dubrovnik, Croatia den 07 januari 2020:
Fantastiska fakta om en ovanlig cell. Jag tycker att denna hubb är fascinerande och informativ. I detalj och du vet hur man delar en välforskad hubb på olika titlar. Ditt arbete förvånar mig och förvånar mig också.
Bill Holland från Olympia, WA den 07 januari 2020:
Jag har faktiskt sett dem. Jag hade äntligen lite förstahandskunskap om vad du pratade om. lol Du vet att jag alltid älskar dina artiklar. Fortsätt med dem.
Pamela Oglesby från Sunny Florida den 07 januari 2020:
Rhw stentor är fantastisk! Jag har aldrig hört talas om stentor förrän nu och det var fascinerande att titta på i videorna. Tack för all bra information och det låter som att vetenskapsmannen kommer att göra mycket mer forskning om stentorn.
manatita44 från london den 07 januari 2020:
En av era djupare, rikare, mer studerande. De har inget sinne, nej, men de har själar som alla kännande och icke-kännande varelser, drivs till att bete sig på ett visst sätt av ”högre krafter”.
Ja, det vore trevligt att få veta mer, men livet är i rörelse och jag är säker på att vi kommer att göra det, förr eller senare.
Videorna är attraktiva och gör dem levande.
Linda Crampton (författare) från British Columbia, Canada den 06 januari 2020:
Tack så mycket för besöket och för en så vänlig kommentar. Donna!
Donna Rayne från Sparks, Nevada den 06 januari 2020:
Wow! Fascinerande och fängslande minst sagt. Du gjorde ett stort arbete i dina studier och i att lära oss den mystiska delen av cellerna som vi inte ens känner till och som får mig att undra hur våra celler arbetar tillsammans lika vackert som Stentor!
Great work!
Donna Rayne