A protisták és a gombák közötti különbség

Bevezetés

A protisták és a gombák az élet két egyedülálló királyságát alkotják. A protisták rendkívül eltérő tulajdonságokkal mutatják be a taxonómiát. A gombák jellemzése sokkal egyszerűbb. A gombák körülbelül 1,5 milliárd évvel ezelőtt eltértek a protistáktól [1], amely flagellum elvesztését vonta maga után a vízi és a földi élőhelyekre való áttérés során, és ezzel együtt új, nem vízi alapú spóraeloszlási mechanizmusok kifejlesztése [2]. A gombák felismerhető tulajdonságcsoportot alkalmaztak, amelyek segítenek tisztázni a protistáktól való eltéréseiket.

Sejtes különbségek

A protisták egysejtű organizmusok. A gombák többsége többsejtű és az elágazó, hosszúkás rostos hifák rendszerében van felépítve [1]. Az elágazó hyphae struktúrák egy vagy (általában) több sejtből állnak, amelyek egy cső alakú sejtfalba vannak bezárva [1]. A legtöbb protista gömb alakú, ami nem optimális az oxigén diffúzióval történő előállításához. A nagy protisták hosszúkás alakúak, hogy kielégítsék az oxigén diffúziójának fokozott igényét [3].

Cellaméret

Az egysejtű protisták többnyire mikroszkopikusak, de ritka példákat találtak több ezer négyzetméter területen [3]. A gombák általában elég nagyok, hogy szabad szemmel megfigyelhetők legyenek, de nagyszámú mikroszkopikus faj létezik [1].

Sejt membrán

A protisták tartalmazhatnak növényszerű sejtfalakat, állati jellegű sejtfalakat és akár pelletteket is, amelyek védelmet nyújtanak a külső környezet ellen [3]. Sok protistának nincs sejtfala [3]. A protiszta sejtmembrán változatossággal ellentétben a gombák egyik meghatározó tulajdonsága a kitinos sejtfal mindenütt jelenléte [14].

Intracelluláris szervezet

A gombák a hyphae kanyargott rendszeréből állnak, amelyet egy septa elválasztó rendszer [1]. A septát egyetlen protistában sem találták meg [3]. A gombás szepták a hifákat áteresztő kamrákba osztják [1]. A septa perforációja lehetővé teszi az organellák transzlokációját, ideértve a riboszómákat, a mitokondriumokat és a sejteket is [3]. A protisztikus organellák léteznek nem rekeszelt citoplazmában [3].

Cellular függelékek

A legtöbb helyhez kötött gombával szemben a protisták mozgékonyak [1,3], és ez a mozgékonyság morfológiailag megkülönbözteti a gombákat a gombáktól, celluláris függelékek hozzáadásával. A protisták gyakran olyan függelékeket tartalmaznak, mint a cilia, flagella és ál állatok (3). A gombák általában nem rendelkeznek sejtes függelékekkel, bár ritka példák vannak a gombák konidiális függelékeire [4].

Légzés

Protista légzés

i) Protisztikus aerob légzés

A protisták diffúzióval kapják meg az oxigént, és ez korlátozza a sejtnövekedés képességét [3]. Egyes protisták, például a fitoflagelátok, mind az autotrofikus, mind az oxidatív heterotróf metabolizmust lefolytatják [3]. A protiszta anyagcseréje optimálisan működik a hőmérséklet széles tartományában és az oxigénfogyasztási mennyiségekben. Ez a lakások sokaságának mellékterméke, amelynek hőmérséklete és az oxigén hozzáférhetősége hatalmas. [3].

ii) Protisztikus anaerob légzés

A parazita protisták körében kötelező anaerob légzés létezik, ritka az eukarióták számára [3]. Számos kötelező anaerobe protistán nincs citokróm-oxidáz, ami atipikus mitokondriumokhoz vezet [3].

iii) gombás légzés

A legtöbb gombák aerob módon reprezentálódnak, ha elágazó légúti láncokat alkalmaznak az elektronok NADH-ból oxigénné történő továbbítására [5]. A gombás NADH dehidrogenázokat a NADH mátrix oxidációjának katalizálására használják, és bizonyos inhibitorok, például rotenon jelenlétében képesek ezt megtenni [5]. A gombák alternatív oxidázokat is alkalmaznak az ubiquinol inhibitorok jelenlétében történő helyettesítésére: citokróm c oxidoreduktáz és citokróm c oxidáz [5]. Az alternatív oxidázok valószínűleg lehetővé teszik a hatékony patogenitást nitrogén-oxid-alapú gazdaszervezet védelmi mechanizmusok jelenlétében [5].

Ozmoreguláció

A vizes környezetben élő protistáknak olyan sejtszerkezete van, amely nem található meg a gombákban. Ez az erősítés magasabb fokú ozmoregulációt tesz lehetővé. A zsugorodó vákuumok olyan protisztikus organellák, amelyek lehetővé teszik az ozmoregulációt és megakadályozzák a duzzanatot és a sejtrepedést [3]. A kontraktilis vákuumokat egy tubulusok és vezikulumok olyan rendszere veszi körül, amelyet együttesen szivacsosnak neveznek, amely elősegíti a kontraktilis vákuumok sejtből történő kiürítését [3]. A zsugorodó vákuumok szignifikánsan kevésbé elterjedtek a gombákban [1,3].

Mitokondriális különbségek

Protisztikus mitokondriális genomok

A gombákkal ellentétben a protisztikus mitokondriális (mt) genomok számos ősi proto-mitokondriális genom elemet őriztek meg. Ez nyilvánvaló a Fungi mtGenomes géncsökkentésével [6]. A protisztikus mtGenomák mérete a Plasmodium falciparum a choanoflagellate 77 kb méretű genomjába Monosiga brevicollis, kisebb tartományban, mint a Fungi [6]. Az átlagos protisztikus mtGenome méret 40 kb-val szignifikánsan kisebb, mint a gombás mitokondriális genom átlagos mérete [6]..

A protisztikus mtGenómok kompakt, exonban gazdagok és gyakran átfedő kódoló régiókból állnak [6]. A nem kódoló intronos tér a teljes Protist mtGenome méretének kevesebb mint 10% -át teszi ki [6]. A protisztikus mtDNS nagy részében nincs I. vagy II. Csoportbeli intron [6]. Az A + T-tartalom a protisz mtGenómokban magasabb, mint a gombákban [6]. A protisztikus mtGenomok géntartalma inkább a növényi mtGenómokhoz hasonlít, mint a gombás mtGenomok [6]. A gombáktól eltérően, a protista mtGenomák mind a nagy, mind a kicsi alegység RNS-t kódolják [6].

Gomba mitokondriális genomok

A gombák a protistákból fejlődtek ki, és divergenciájukra gén redukció és intron addíció jellemezhető [6]. A génben gazdag protisztikus mtGenomokkal összehasonlítva a gombás mtGenómok sokféle intergenikus régiót tartalmaznak, amelyek nem kódoló ismétlődésekből és intronokból állnak, amelyek többnyire az I. csoportba tartozó intronok [7]. A gomba mtGenome méretének változása inkább az intron régiókkal magyarázható, nem pedig a protista mtGenomokban talált gén alapú varianciával [7]. Az intergenikus régiók akár 5 kb hosszúságot is tartalmazhatnak a gombás mtGenómokban [7].

Noha a protisztikus mtGenómok több gént tartalmaznak, a gombás mtGenómok szignifikánsan nagyobb mennyiségű tRNS-t kódoló gént tartalmaznak [6,7]. A gombás mtGenome méretek nagyobb tartományban terjednek ki, mint a Protist mtGenome. A legkisebb ismert Fungal mtGenome 19 kbp, található Schizosaccharomyces pombe [6]. A legnagyobb ismert Fungal mtGenome 100 kbp, található Podospora anserina [6]. A protista mtGenomokkal ellentétben a gombás mtDNS géntartalma az organizmusok között viszonylag konzisztens [6]..

Tápanyagforrások és tápanyag-beszerzési stratégiák

Gomba tápanyag beszerzése

A gombák micéliumot, a hyfák gyűjtését használják tápanyagok beszerzésére és szállítására sejtjeik plazmamembránján keresztül [2]. Ez a folyamat nagyban függ annak a környezetnek a pH-jától, amelyből a tápanyagokat elnyerik [2]. A gombák saprotrofák, tápanyagaikat elsősorban az elhullott növények és állatok bomlásának oldott szerves anyagából nyerik [1]. A tápanyagok bármilyen szükséges emésztése extracellulárisan történik enzimek felszabadításával, amelyek a tápanyagokat monomerekké bontják le, és így megkönnyítik a diffúziót [1]

Protisztikus tápanyag-beszerzés

Ezzel szemben a protisták tápanyagaikat számos stratégia útján nyerik. A protisztikus tápanyag-beszerzési stratégiák kategorizálására tett kísérlet hat kategóriát határoz meg [3]:

1. Fotó-autotrofikus elsődleges termelők - Napfény segítségével tápanyagokat szintetizálhat a CO2-ból és a H2O-ból.
2. Bacta- és detritivore - Táplálkozás baktériumokkal vagy detrituszmal.
3. Saprotrophs - Táplálja az extracellulárisan emésztett és később felszívódott nem élő anyagot.
4. Algivores - Elsősorban algákból táplálkoznak.
5. Nem szelektív omnivorok - Nem szelektíven táplálkozhat algákból, detritusból és baktériumokból.
6. Raptorial ragadozók - Elsősorban a magasabb trópuszintű protozoákból és organizmusokból táplálkoznak.

A fent említett stratégiák sokasága mixotrofikus. Például a fotoautrófikus elsődleges termelők között szerepelnek a tengeri szervezetek, amelyek eltérő szintű heterotrófiát alkalmazhatnak, lehetővé téve olyan tápanyagok felvételét, amelyek nem igényelnek napsugárzásból bemenő energiát, ha napfény nem áll rendelkezésre [3].

Reprodukciós különbségek

A protisták és a gombák egyaránt tartalmaznak nemi és szexuálisan szaporodó fajokat. A protisták abban különlegesek, hogy magukba foglalják azokat a organizmusokat, amelyek ugyanabban az élettartamban képesek mind szexuális, mind szexuális szaporodásra [8]. Néhány protisztikus életciklus összetettsége lenyűgöző morfológiai változásokat eredményez a szervezet életében, ami különféle reprodukciós módszereket tesz lehetővé [8]. A szaporodással összefüggő morfológiai változásokat nem figyelték meg a gombákban olyan mértékben, mint a protistákban.

Aszexuális reproduktív különbségek

Az aszexuális szaporodás a gombákban a micéliumon található gyümölcstestekből származó spórák felbomlásával vagy a micélium széttöredezettségével vagy bimbózás útján zajlik le [9]. Az aszexuális szaporodás a protistákban különféle módszerekkel történik. A bináris hasítás (egymagos megosztás) és a többszörös hasadás (többszörös nukleáris megosztás) két általános aszexuális reprodukciós módszer a protisták körében [8]. Egy másik protisztspecifikus reproduktív stratégia a plazmotómia [8]. A plazmotómia a többmagos nukleáris protisták között fordul elő, és magában foglalja a citoplazmatikus megoszlást nukleáris megosztás nélkül [8].

Szexuális reproduktív különbségek

A szexuális reprodukciót általában a Fungi hajtja végre [8,9]. Ez szintén összetettebb, mint az aszexuális reprodukció, ezért részletesebb leírást igényel annak megértése érdekében, hogy a folyamat hogyan különbözik a protisták és a gombák között.

Gomba szexuális szaporodás

A gombás nemi szaporodás során a sejtmembrán és a mag (általában) érintetlen marad a folyamat során [9]. A plazmogamia, a kariogamia és a meiosis a gombás szexuális szaporodás három egymást követő szakaszát foglalja magában [9]. A plazmogamia protoplazmatikus fúziót von maga után a párosodó sejtek között, ami azonos haploid magokat hoz ugyanazon sejtbe [9]. Ezeknek a haploid magoknak a fúziója és a diploid mag kialakulása a kariogamia stádiumban fordul elő [9]. A karioamia vége közelében zigóta létezik, és a meiozis az orsórostok kialakulásával jár a magban. Ez újból helyreállítja a haploid állapotot diploid kromoszóma elválasztás útján [9].

A szexuális szaporodás során a haploid magok kölcsönhatásának gombás stratégiái a gombákban sokkal változatosabbak, mint a protisták. Ezek a stratégiák magukban foglalják a ivarsejtek képződését és a gametangia (nemi szervek) felszabadulását, a két szervezet közötti gametanggia kölcsönhatást és a szomatikus hyphae kölcsönhatást [9]..

Protisztikus szexuális szaporodás

A protisztikus szexuális szaporodási stratégiák szinte teljesen különböznek a Fungi által alkalmazott stratégiáktól. Ezek a stratégiák olyan egyedi folyamatokat vonnak maguk után, amelyek a sejt szerkezete miatt különböznek, különös tekintettel a többi protistával való kapcsolattartásra rendelkezésre álló celluláris kiegészítőkre [8]. A gamete képződés és felszabadulás szexuális reprodukciós módszer a nagymértékben mozgékony flagellated protisták között [8]. A konjugáció egy olyan módszer, amelyet a csillósodott protisták használnak, amely a gametikus magok fúzióját jelenti, nem pedig a független ivarsejtek képződését és felszabadulását [8]. Az autogamia, az önmegtermékenyítés folyamata, amelyet továbbra is a szexuális szaporodás egyik formájának tekintünk, homozigóta képességet eredményez az önmegtermékenyített szülősejtek utódai között [8].

Összefoglaló táblázat

A fentiekben foglaltak szerint a protisták és a gombák közötti különbségek hatalmasak, és megfigyelhetők a szerkezet minden szintjén és a környezetükkel való viselkedésbeli kölcsönhatások során. Ez az áttekintés csupán a különbségek összegzése. Az idézett hivatkozások mélyebb magyarázatokat nyújtanak azok számára, akik többet szeretnének megtanulni.