Информация

13.E: Разнообразие микробов, грибов и простейших (упражнения) - Биология

13.E: Разнообразие микробов, грибов и простейших (упражнения) - Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

13.E: Разнообразие микробов, грибов и простейших (упражнения)

Микробы, известные как протисты, недостаточно изучены, но их влияние на экосистемы может быть огромным.

Среди многих игроков микробиома бактерии уже давно находятся в центре внимания. Но одноклеточные организмы, известные как протисты, наконец, получают ту главную роль, которую они заслуживают.

Группа ученых, изучающих взаимодействие между растениями и микробами, выпустила новое исследование, в котором подробно описываются динамические отношения между протистами, обитающими в почве, и развивающимися растениями, демонстрируя, что протисты почвы реагируют на сигналы растений во многом так же, как и бактерии.

В почве обитает огромное разнообразие и разнообразие микробов, и изучение того, как эти организмы взаимодействуют друг с другом и с корнями растений, является актуальной темой в биологии, поскольку она находит применение в сельском хозяйстве, управлении земельными ресурсами и технологиях противодействия изменению климата.

«Протисты представляют собой новый рубеж в изучении микробной экологии почвы», - сказал ведущий автор исследования Хавьер А. Сея Наварро, научный сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (лаборатория Беркли). «Здесь мы показываем, что эта группа организмов действительно должна быть включена в микробные исследования с целью понять, как микробы взаимодействуют с растениями».

Протисты - это не отдельная ветвь организмов, а категория, относящаяся к любому одноклеточному эукариотическому организму (организму, клетки которого содержат ядро), который не является растением, грибами или животным. Эта разнообразная группа из более чем 200000 видов (новые постоянно открываются) включает амеб, диатомовых водорослей, динофлагеллят, слизистых грибов и даже различных паразитов, таких как вызывающий малярию Plasmodium и одноименный род простейших, вызывающий Giardia.

Протисты встречаются по всей планете в самых разных экосистемах. Некоторые виды, такие как некоторые протисты морского планктона и протисты, вызывающие болезни человека, были тщательно изучены. Тем не менее, в отношении большинства видов ученые только начинают понимать, что делает организм и как он реагирует на окружающую среду. Так обстоит дело с протистами почвы.

По словам Наварро, протисты, как известно, контролируют микробную динамику почвы и круговорот питательных веществ, питаясь другими микробами. Хотя об их взаимодействии с другими членами почвенного микробиома известно достаточно много, мало что известно о том, как протисты реагируют на изменения в окружающей их среде.

«Несмотря на то, что протисты важны и их актуальность была известна на протяжении десятилетий, наше исследование является первым, показывающим связь протистов с растениями в крупномасштабном полевом эксперименте», - отметила руководитель проекта Мэри Файерстоун, научный сотрудник лаборатории Беркли. и области наук об окружающей среде и профессором Калифорнийского университета в Беркли. Этот проект был результатом сотрудничества ученых из лаборатории Беркли, Калифорнийского университета в Беркли, Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL), Института благородных исследований и Университета Оклахомы.

Команда вырастила просо - культуру, предложенную для крупномасштабного производства биотоплива - из рассады на двух крупных полевых участках и взяла пробы почвы, окружающей корни растений на разных стадиях роста. Они использовали секвенирование генома следующего поколения, чтобы определить типы протистов, присутствующие в каждом образце, и численность каждого вида.

«По мере роста растений клетки в их корнях выделяют метаболиты, которые посылают сигналы в окружающую почвенную среду», - добавила Дженнифер Петт-Ридж, старший научный сотрудник LLNL. «Мы увидели, что сообщества простейших смещаются и изменяются в ответ на воздействие растений - аналогично тому, что мы наблюдали для сообществ бактерий».

«В будущих исследованиях, направленных на понимание механизмов укоренения растений в почве, необходимо будет рассматривать протистов как ключевую часть микробиома растений», - добавил Наварро, который является частью Biosciences Area Berkeley Lab. «Игнорирование протистов в наземных экологических исследованиях приведет к большому пробелу в знаниях, который сделает наше понимание микробиома окружающей среды неполным».


13.E: Разнообразие микробов, грибов и простейших (упражнения) - Биология

Избранные организмы и населенный пункт (стр. 127):
Крабы-пауки и морские засорители залива Сагами, Япония

I. Классификация
а) Система пяти королевств Уиттакера
(Примечание: несмотря на то, что все еще пользуется большой популярностью среди учебников
авторов, и защищают некоторые биологи, такие
как Линн Маргулис, это на самом деле разбивка
жизнь по функциональным категориям и категориям питания.
Альтернативный взгляд, предложенный Карлом Вёзе,
набирает популярность, потому что точнее
отражает актуальные исторические взаимоотношения форм жизни:
Этот взгляд называется тремя сферами жизненной системы -
Бактерии, Археи, Эукарии)
термины: царства, Plantae = сосудистые растения, грибы,
Animalia = Metazoa или многоклеточные животные,
Протиста = произвольная группа организмов, чья
клетки имеют ядро ​​(т.е. эукариоты), но исключая
многоклеточные растения, грибы и животные,
не путать с прокариотами (или Monera)
= произвольная группировка всех организмов, кроме
чьи клетки имеют ядро ​​(эукариоты)
Примечание: большинство современных систематиков пытаются только формально назвать
группировки, которые явно монофилетичны. Напротив, многие
традиционные имена, в том числе «прокариоты», «протисты»,
"беспозвоночные" и "бесчеловечные животные" - парафилетические группы.
определяется отсутствующими функциями, такими как клеточное ядро, многоклеточность,
позвоночник или челюсть соответственно. Другой способ попробовать вырезать
увеличение биотического разнообразия до монофилетических групп - это увеличение
количество королевств, например, с подходом 10 королевств.

RQ 6.1: Сравните, как жизнь классифицируется в Системе Пяти Королевств
по сравнению с системой трех доменов. Какое королевство распалось
в отдельные области и какие царства объединены в
единый домен?

б) Названия организмов
термины: тип, класс, отряд, семейство, род, вид
(это «ранги», используемые в «ранжированных» иерархических
таксономия - также можно классифицировать все живое
без них в иерархической таксономии "без ранга")
таксон (множественное число - таксоны), систематик, систематизатор,
таксономия (= классификация жизни), систематика (таксономия
+ эволюционная история жизни, включая таксономию),
научное биномиальное имя, например, Glyptocephalus zachirus
сокращенный Захирус Г.. Обратите внимание, что род пишется с заглавной буквы,
вид нет, научное название всегда выделяется курсивом или
подчеркнут, общепринятое название - нет: камбала Западного побережья
но обратите внимание, это общее название относится к нескольким видам
других видов камбалы, и даже если один обращается к
более конкретное общее название, например "Рекс подошва"
у этого есть проблемы, потому что он известен разным
общие имена в другом месте. См. Рис. 6.4 для более подробной информации.
примеры общего названия, изменяющегося в зависимости от местоположения.
Определение вида также проблематично. В
наиболее популярным (но не обязательно лучшим) является
концепция биологических видов, предложенная Эрнстом Майром.
Эта концепция вида обычно лучше всего подходит для
живые группы населения, члены которых занимаются сексом
скрещивание, и менее хорошо для окаменелостей или "видов"
которые размножаются без полового перекрестного оплодотворения.

RQ 6.2: Почему научное биномиальное имя иногда больше
точнее, чем нарицательное имя?

II. Бактерии (включая цианобактерии)
термины (вставка 6.1, стр. 134): метр (м), миллиметр (мм),
микрометр (& микром), нанометр (нм) (1 м = 1000 мм,
1 мм = 1000 мкм, 1 мкм = 1000 нм)
термины (стр. 135): анаэробный или аэробный фотосинтез

RQ 6.3: Насколько велики типичные «микробные» организмы?

а) Цианобактерии - древние преобразователи Земли
термины: ранее известные как «сине-зеленые водоросли», но
цианобактерии - это бактерии, которые участвуют в аэробных
фотосинтез, строматолиты окаменелые
слизь, выделяемая древними цианобактериями, так как до сих пор
производится в некоторых соленых бухтах, таких как
Шаркс-Бэй, Австралия

RQ 6.4: Основываясь на многочисленных древних окаменелостях строматолита, он
очевидно, что цианобактерии имели чрезвычайно важное
роль в преобразовании Земли как среды обитания миллиардов
лет назад. Что они сделали такого важного?

б) (Прочие) Бактерии, необходимые для завершения экологических циклов
Примечание: бактерии размножаются очень быстро, поэтому могут быстро истощиться.
доступно O2 растворяется в морской воде (см. примечания к главе 3).
термины: огнеупорные материалы (не усваиваются всеми, кроме
бактерии, которые делают их доступными для других организмов)

в) Археи (в книге нет раздела, но должны быть
только начинают характеризовать разнообразные организмы
включены в эту область жизни - в том числе некоторые, которые живут
при температуре, близкой к температуре кипения в глубоководных - горячих источниках)

RQ 6.5: Приведите три примера, где можно найти
член недавно признанной области жизни,
Археи?

III. Протисты (т.е. члены эукарии, не являющиеся растениями,
грибы или животные)

RQ 6.6: Какую проблему ауксоспоры помогают решить для диатомовых водорослей?

2) Динофлагелляты различаются по целлюлозе, жгутикам,
и разнообразие
термины: бронированный (с пластинами из целлюлозы) vs. небронированный, жгутик,
биолюминесценция, красные приливы, токсичные красные приливы, паралитическое отравление моллюсками,
сигуатера (важная проблема в Карибском бассейне и в других местах в тропиках),
зооксантеллы (симбиотические клетки кораллов и анемонов), коралловый риф
отбеливание

RQ 6.7: Как действуют зооксантеллы и их анемоны, кораллы (или другие животные)
хозяева взаимно выигрывают от их ассоциации?

3) Микрофлагелляты крошечные, разнообразные, многочисленные и доминирующие?
термины: микрофлагелляты (включая кокколитофориды с кокколитом
пластины, а также зеленые жгутиконосцы, такие как Хламидомонада)

RQ 6.8: Если микрофлагелляты иногда даже более многочисленны, чем
диатомовые водоросли и динофлагелляты, почему это не получило всеобщего признания
до не давнего времени?

б) нефотосинтетические протисты
термины: форамы, инфузории, реснички, радиолярии

а) Водоросли, водоросли и другие водоросли
термины: гаметофит, спорофит, гаметы, мейоз, споры, зигота

RQ 6.9: Почему коричневые водоросли коричневые? Какими они могут быть
важный?

2) Зеленые водоросли во многом напоминают наземные растения.
термины: хлорофилл а, крахмал, хлорофиты (зеленые водоросли + наземные растения)

RQ 6.10: Какие основные данные свидетельствуют о том, что у наземных (сосудистых) растений
общий предок с зелеными водорослями по сравнению с другими водорослями?

б) Наземные растения в море
термины: сосудистая ткань, корни

RQ 6.11: Какое хотя бы одно преимущество у наземных растений, относительное?
водорослям, ради жизни в море? Почему же тогда наземные растения не более
обычное дело в море?

1) Травы и травянистые растения выделяются на солончаках.
и затопленные луга
термины: солончаки (Спартина), угорь, корневища, морские травы


Краткое содержание главы

Прокариоты существовали миллиарды лет до появления растений и животных. Считается, что микробные маты представляют собой самые ранние формы жизни на Земле, и есть ископаемые свидетельства, называемые строматолитами, их присутствия около 3,5 миллиардов лет назад. В течение первых 2 миллиардов лет атмосфера была бескислородной, и только анаэробные организмы могли жить. Цианобактерии начали насыщение атмосферы кислородом. Увеличение концентрации кислорода позволило эволюции других форм жизни.

Прокариоты (домены архей и бактерий) - одноклеточные организмы без ядра. У них есть один фрагмент кольцевой ДНК в области нуклеоида клетки. У большинства прокариот клеточная стенка находится за пределами плазматической мембраны. Бактерии и археи различаются составом клеточных мембран и характеристиками клеточных стенок.

Стенки бактериальных клеток содержат пептидогликан. Стенки клеток архей не содержат пептидогликана. Бактерии можно разделить на две основные группы: грамположительные и грамотрицательные. У грамположительных организмов толстая клеточная стенка. Грамотрицательные организмы имеют тонкую клеточную стенку и внешнюю мембрану. Прокариоты используют различные источники энергии для сборки макромолекул из более мелких молекул. Фототрофы получают энергию от солнечного света, а хемотрофы - от химических соединений.

Инфекционные заболевания, вызываемые бактериями, остаются одной из основных причин смерти во всем мире. Чрезмерное использование антибиотиков для борьбы с бактериальными инфекциями привело к отбору устойчивых форм бактерий. Болезни пищевого происхождения возникают в результате употребления зараженной пищи, патогенных бактерий, вирусов или паразитов, загрязняющих пищу. Прокариоты используются в пищевых продуктах человека. Микробная биоремедиация - это использование микробного метаболизма для удаления загрязняющих веществ. Человеческое тело содержит огромное сообщество прокариот, многие из которых оказывают полезные услуги, такие как развитие и поддержание иммунной системы, питание и защита от патогенов.

13.2 Эукариотическое происхождение

Первые эукариоты произошли от предковых прокариот в результате процесса, который включал пролиферацию мембран, потерю клеточной стенки, эволюцию цитоскелета, а также приобретение и эволюцию органелл. Ядерные эукариотические гены, по-видимому, произошли от архей, тогда как энергетический аппарат эукариотических клеток, по-видимому, имеет бактериальное происхождение. Митохондрии и пластиды возникли в результате эндосимбиотических событий, когда предковые клетки поглотили аэробную бактерию (в случае митохондрий) и фотосинтезирующую бактерию (в случае хлоропластов). Эволюция митохондрий, вероятно, предшествовала эволюции хлоропластов. Имеются данные о вторичных эндосимбиотических событиях, при которых пластиды, по-видимому, являются результатом эндосимбиоза после предыдущего эндосимбиотического события.

13.3 Протисты

Протисты чрезвычайно разнообразны с точки зрения биологических и экологических характеристик в значительной степени из-за того, что они представляют собой искусственное объединение филогенетически не связанных групп. Протисты демонстрируют очень разные клеточные структуры, несколько типов репродуктивных стратегий, практически все возможные типы питания и разнообразные среды обитания. Большинство одноклеточных простейших подвижны, но эти организмы используют различные структуры для транспортировки.

Процесс классификации простейших в значимые группы продолжается, но генетические данные за последние 20 лет прояснили многие взаимосвязи, которые ранее были неясными или ошибочными. В настоящее время большинство считает, что все эукариоты разделены на шесть супергрупп. Целью этой классификационной схемы является создание кластеров видов, происходящих от общего предка.

13.4 Грибы

Грибы - это эукариотические организмы, появившиеся на суше более 450 миллионов лет назад. Они являются гетеротрофами и не содержат ни фотосинтетических пигментов, таких как хлорофиллы, ни органелл, таких как хлоропласты. Поскольку они питаются разлагающейся и мертвой материей, они являются сапробиями. Грибы являются важными разложителями и выделяют важные элементы в окружающую среду. Внешние ферменты переваривают питательные вещества, которые усваиваются организмом гриба, называемого слоевищем. Клетку окружает толстая клеточная стенка из хитина. Грибы могут быть одноклеточными, как дрожжи, или образовывать сеть нитей, называемых мицелием, часто описываемых как плесень. Большинство видов размножаются бесполым и половым репродуктивным циклами и демонстрируют смену поколений.

Подразделения грибов: Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota и Glomeromycota.

Грибы устанавливают паразитические отношения с растениями и животными. Грибковые заболевания могут привести к гибели посевов и испортить продукты во время хранения. Соединения, вырабатываемые грибами, могут быть токсичными для человека и других животных. Микозы - это инфекции, вызываемые грибками. Поверхностные микозы поражают кожу, а системные микозы распространяются по телу. Грибковые инфекции трудно вылечить.

Грибы заселили все среды на Земле, но чаще всего их можно найти в прохладных, темных, влажных местах с запасом разлагающегося материала. Грибы являются важными разложителями, потому что они являются сапробионтами. Многие успешные взаимоотношения связаны с грибком и другим организмом. Они устанавливают сложные микоризные ассоциации с корнями растений. Лишайники - это симбиотические отношения между грибком и фотосинтезирующим организмом, обычно водорослями или цианобактериями.

Грибы важны для повседневной жизни человека. Грибы являются важными разложителями в большинстве экосистем. Микоризные грибы необходимы для роста большинства растений. Грибы, как продукты питания, играют роль в питании человека в виде грибов и в качестве агентов ферментации при производстве хлеба, сыров, алкогольных напитков и многих других пищевых продуктов. Вторичные метаболиты грибов используются в медицине как антибиотики и антикоагулянты. Грибы используются в исследованиях как модельные организмы для изучения генетики и метаболизма эукариот.


13.E: Разнообразие микробов, грибов и простейших (упражнения) - Биология

Живые существа очень разнообразны: от простых одноклеточных бактерий до сложных многоклеточных организмов. (кредит & # 8220ringworm & # 8221: модификация работы доктора Люсиль К. Георг, кредит CDC & # 8220Trypanosomes & # 8221: модификация работы доктора Майрона Г. Шульца, кредит CDC & # 8220tree mold & # 8221: модификация работы Авторы: Дженис Хейни Карр, Роберт Симмонс, CDC Credit & # 8220coral гриб & # 8221: модификация работы Кори Занкера. работа & # 8220icelight & # 8221 / Flickr credit & # 8220MRSA & # 8221: модификация работы Дженис Хейни Карр, кредит CDC & # 8220moldy grapefruit & # 8221: модификация работы Джозефа Смиланика)

До конца двадцатого века ученые чаще всего группировали живые существа в пять царств - животных, растений, грибов, протистов и бактерий - на основе нескольких критериев, таких как отсутствие или наличие ядра и других мембраносвязанных органелл, отсутствие или присутствие. клеточных стенок, многоклеточности и режима питания. В конце двадцатого века в новаторской работе Карла Вёзе и других исследователей сравнили нуклеотидные последовательности малой субъединичной рибосомной РНК (SSU рРНК), что привело к совершенно иному способу группировки организмов на Земле. Основываясь на различиях в структуре клеточных мембран и рРНК, Вёзе и его коллеги предположили, что вся жизнь на Земле развивалась по трем линиям, называемым доменами. Эти три области называются «Бактерии», «Археи» и «Эукария».

Два из трех доменов - Бактерии и Археи - являются прокариотическими, что означает, что у них отсутствует как ядро, так и настоящие мембраносвязанные органеллы. Однако теперь считается, что на основе структуры мембраны и рРНК они столь же отличаются друг от друга, как и от третьего домена, Eukarya. Прокариоты были первыми обитателями Земли, возможно, появившимися примерно 3,9 миллиарда лет назад. Сегодня они распространены повсеместно - населяют самые суровые условия на планете, от кипящих горячих источников до постоянно замороженных сред в Антарктиде, а также в более благоприятных средах, таких как компостные кучи, почвы, океанские воды и кишки животных (включая людей). Эукарии включают в себя знакомые царства животных, растений и грибов. Они также включают разнообразную группу королевств, ранее сгруппированных как протисты.