Protistide ja seente erinevus

Sissejuhatus

Protistid ja seened koosnevad kahest ainulaadsest eluriigist. Protistid demonstreerivad nende taksonoomiat komplitseerivate omaduste tugevat varieerumist. Seene on palju lihtsam iseloomustada. Seened erinesid protistidest umbes 1,5 miljardit aastat tagasi [1], sündmus, millega kaasnes flagellum kadu üleminekul vesikeskkonnast maapealsele elupaigale koos uute mitteveeliste spoore hajutavate mehhanismide väljatöötamisega [2]. Seened on kohandanud äratuntava omaduste kogumi, mis aitab selgitada nende erinevusi protistidest.

Rakulised erinevused

Protistid on üherakulised organismid. Enamik seeni on mitmerakulised ja üles ehitatud hargnevas piklikus filamentses hüfae-süsteemis [1]. Hargnevad hüfaestruktuurid koosnevad ühest või (tavaliselt) enamast rakust, mis on suletud torukujulise raku seina sisse [1]. Enamik protiste on sfäärilise kujuga, mis ei ole difusiooni teel hapniku saamiseks optimaalne. Suured protistid on pikliku kujuga, et rahuldada nende suurenenud vajadust hapniku difusiooni järele [3].

Lahtri suurus

Üherakulised protistid on enamasti mikroskoopilised, kuid haruldasi näiteid on leitud tuhandete ruutmeetrite pindalalt [3]. Seened on tavaliselt piisavalt suured, et neid saaks palja silmaga märgata, kuid on olemas suur hulk mikroskoopilisi liike [1].

Rakumembraan

Protistid võivad sisaldada taimesarnaseid rakuseinu, loomseid rakuseinu ja isegi pelikette, mis pakuvad kaitset väliskeskkonna eest [3]. Paljudel protistidel pole rakuseina [3]. Vastupidiselt protistliku rakumembraani variatsioonile on seente iseloomulik kitiinse rakuseina esinemine kõikjal [14].

Rakusisene organisatsioon

Seened koosnevad hüfaaside keerdunud süsteemist, mis on sektsioonitud jaotussüsteemiga [1]. Septat pole leitud ühestki protistist [3]. Seeneptaps jagab hüfaad läbilaskvateks sektsioonideks [1]. Septide perforatsioon võimaldab organellide, sealhulgas ribosoomide, mitokondrite ja tuumade translokatsiooni rakkude vahel [3]. Protistlikud organellid eksisteerivad sektsioonimata tsütoplasmas [3].

Rakulised lisad

Erinevalt enamasti statsionaarsetest seentest on protistid liikumisvõimelised [1,3] ja see motiils eristab protiste morfoloogiliselt seentest, lisades rakulisi lisasid. Protistid sisaldavad sageli selliseid manuseid nagu tsilia, flagella ja pseudopodia [3]. Seentel puuduvad tavaliselt rakulised lisad, ehkki seentes esinevad koniidiliste manuste harvad näited [4].

Hingamine

Protistlik hingamine

i) Protistlik aeroobne hingamine

Protistid saavad hapniku difusiooni teel ja see piirab nende võimet rakkude kasvuks [3]. Mõned protistid, näiteks fütoflagellaadid, viivad läbi nii autotroofset kui ka oksüdatiivset heterotroofset metabolismi [3]. Protistide metabolism toimib optimaalselt mitmesuguste temperatuuride ja hapniku tarbimise koguste korral. See on nende niššide paljususe kõrvalsaadus, millel on lai temperatuuride ja hapniku kättesaadavus [3].

ii) Protistlik anaeroobne hingamine

Parasiitlike protistide seas on kohustuslik anaeroobne hingamine, mis on eukarüootide haruldus [3]. Paljudel kohustuslikel anaerobedel protistidel puudub tsütokroomoksüdaas, mille tulemuseks on ebatüüpilised mitokondrid [3].

iii) seente hingamine

Enamik seeni taastub aeroobselt, kasutades elektronide NADH-st hapnikusse viimiseks hargnenud hingamisahelaid. Seene NADH dehüdrogenaase kasutatakse maatriksi NADH oksüdeerimise katalüüsimiseks ja nad on võimelised seda tegema isegi mõne inhibiitori nagu rotenoon juuresolekul [5]. Seened kasutavad ubikinooli inhibiitorite juuresolekul ka alternatiivseid oksüdaase: tsütokroom c oksidoreduktaasi ja tsütokroom c oksüdaasi [5]. Alternatiivsed oksüdaasid võimaldavad tõenäoliselt efektiivset patogeensust lämmastikoksiidil põhinevate peremeesorganismi kaitsemehhanismide juuresolekul [5].

Osmoregulatsioon

Vesikeskkonnas elavatel protistidel on rakustruktuuride võimendamine, mida seentes ei leidu. See võimendamine võimaldab kõrgemat osmoregulatsiooni. Kokkutõmbavad vaakumid on protistlikud organellid, mis võimaldavad osmoregulatsiooni ja väldivad turset ja rakkude rebenemist [3]. Kontraktiilsed vaakumid on ümbritsetud tuubulite ja vesiikulite süsteemiga, mida ühiselt nimetatakse spgioomiks ja mis aitab kontraktiilset vaakumit raku alt välja saata [3]. Kontraktiilset vaakumit on seentes märkimisväärselt vähem [1,3].

Mitokondriaalsed erinevused

Protistlikud mitokondriaalsed genoomid

Erinevalt seentest on protistlikes mitokondrite (mt) genoomides säilinud mitmeid esivanemate proto-mitokondrite genoomilisi elemente. See ilmneb geenide vähenemisega Fungi mtGenoomides [6]. Protistlike mtGenoomide suurus ulatub 6kb genoomist Plasmodium falciparum koanoflagellaadi 77 kb kaaluvasse genoomi Monosiga brevicollis, väiksem ulatus kui Fungi [6]. Protistliku mtGenome'i keskmine suurus on 40 kb märkimisväärselt väiksem kui seente mitokondrite genoomi keskmine suurus [6].

Protistlikud mtGenoomid on kompaktsed, eksonirikkad ja koosnevad sageli kattuvatest kodeerivatest piirkondadest [6]. Mittekodeeriv sisemine ruum moodustab vähem kui 10% protistliku mtGenome'i suurusest [6]. Suurel osal protistlikust mtDNA-st puuduvad I ega II rühma intronid [6]. Protistlike mtGenoomide A + T sisaldus on kõrgem kui seentel [6]. Protistlike mtGenoomide geenisisaldus sarnaneb taimede mtGenoomidega rohkem kui seente mtGenoomid [6]. Erinevalt seentest kodeerivad protistlikud mtGenoomid nii suuri kui ka väikeseid alaühiku RNA-sid [6].

Seente mitokondrite genoomid

Protistidest arenenud seened ja nende lahknemist iseloomustab geenide vähendamine ja introni lisamine [6]. Võrreldes geenirikaste protistlike mtGenoomidega sisaldavad seenhaiguste mtGenoomid paljusid intergeenseid piirkondi, mis koosnevad mittekodeerivatest kordustest ja intronitest, mis on enamasti I rühma intronid [7]. Seente mtGenome suuruse varieerumine on enamasti seletatav introni piirkondadega, mitte protist mtGenoomides leiduva geenipõhise dispersiooniga [7]. Intergeensete piirkondade pikkus seente mtGenoomides on kuni 5 kb [7].

Ehkki protistlikud mtGenoomid sisaldavad rohkem geene, sisaldavad seente mtGenoomid oluliselt suuremas koguses tRNA-d kodeerivaid geene [6,7]. Seente mtGenome suurused ulatuvad võrreldes Protist mtGenoomidega suuremasse vahemikku. Väikseim teadaolev Fungal mtGenome on 19 kbp, leitud Schizosaccharomyces pombe [6]. Suurim teadaolev Fungal mtGenome on 100 kbp, leitud Podospora anserina [6]. Erinevalt protistlikest mtGenoomidest on seente mtDNA geenide sisaldus organismis suhteliselt ühtlane [6].

Toitainete allikad ja toitainete hankimise strateegiad

Seente toitainete omandamine

Seened kasutavad seeneniidistikku, nende hüfaekogu, toitainete hankimiseks ja transportimiseks läbi nende rakkude plasmamembraani [2]. See protsess sõltub suuresti selle keskkonna pH-st, millest toitained saadakse [2]. Seened on saprotroofid, kes saavad toitaineid peamiselt surnud taimede ja loomade lagunenud orgaanilisest ainest [1]. Toitainete mis tahes vajalik lagundamine toimub rakuväliselt, vabastades ensüümid, mis lagundavad toitained monomeerideks, mis on sisse võetud hõlbustatud difusiooni teel [1]

Protistlike toitainete omandamine

Protistid seevastu saavad oma toitaineid mitmesuguste strateegiate abil. Protesti toitainete omandamise strateegiate kategoriseerimiseks määratletakse kuus kategooriat [3]:

Foto-autotroofsed esmatootjad - CO2 ja H2O toitainete sünteesimiseks kasutage päikesevalgust.
Bacti- ja detritivoorid - Toitub bakteritest või detriidist.
Saprotroofid - Toitub rakuväliselt lagundatud ja seejärel imendunud elututest ainetest.
Algivoorid - Toituvad peamiselt vetikatest.
Mitteselektiivsed omnivoorid - Toituvad valikuliselt vetikatest, detriidist ja bakteritest.
Raptorial kiskjad - Toituvad peamiselt algloomadest ja kõrgema troofilise taseme organismidest.

Paljud eelnimetatud strateegiad on mixotroofsed. Näiteks hõlmavad fotoautotroofsed esmatootjad mereorganisme, mis võivad kasutada erinevat heterotroofiat, võimaldades toitainete hankimist, mis ei vaja päikesevalguse energiaallikat, kui päikesevalgus puudub. [3].

Reproduktiivsed erinevused

Protistid ja seened hõlmavad liike, mis paljunevad seksuaalselt ja aseksuaalselt. Protistid on ainulaadsed selle poolest, et hõlmavad organisme, mis on võimelised sama elu jooksul nii seksuaalseks kui seksuaalseks paljunemiseks [8]. Mõne protistliku elutsükli keerukus põhjustab uimastavaid morfoloogilisi erinevusi organismi eluea jooksul, mis võimaldab erinevaid paljunemisviise [8]. Reproduktiivsusega seotud morfoloogilisi muutusi seentes ei täheldata nii palju kui protistides.

Aseksuaalsed reproduktiivsed erinevused

Aseksuaalne paljunemine seentes toimub seeneniidist leitud viljakehadest eralduvate eoste lagunemise või seeneniidistiku killustumise või pungamise kaudu [9]. Aseksuaalne paljunemine protistides toimub mitmel viisil. Binaarne lõhustumine (üks tuumajaotus) ja mitmekordne lõhustumine (mitu tuuma jagunemist) on protistide seas kaks levinumat suguvõsa reproduktiivset meetodit [8]. Teine protistispetsiifiline paljunemisstrateegia on plasmotoomia [8]. Plasmotoomia toimub mitmetuumaliste protistide seas ja sellega kaasneb tsütoplasmaatiline jagunemine ilma tuumajaotuseta [8].

Seksuaalsed reproduktiivsed erinevused

Seksuaalset reprodutseerimist rakendab sagedamini Fungi [8,9]. See on ka keerulisem kui aesuaalne paljundamine ja nõuab seetõttu üksikasjalikumat kirjeldust, et saada aru, kuidas protsess erineb protistide ja seente vahel.

Seente seksuaalne paljunemine

Seente seksuaalse paljunemise ajal jäävad tuumamembraan ja tuum (tavaliselt) terve protsessi jooksul puutumata [9]. Plasmogamia, karüogaamia ja meioos hõlmavad seente seksuaalse taastootmise kolme järjestikust etappi [9]. Plasmogamia eeldab paaritunud rakkude vahel protoplasmaatilist sulandumist, mis viib erinevad haploidsed tuumad samasse rakku [9]. Nende haploidsete tuumade sulandumine ja diploidse tuuma moodustumine toimub karüogaamia staadiumis [9]. Karüoamia lõpu lähedal on olemas tsügoot ja meioos moodustub tuumas spindlikiudude moodustumisel. See taastab haploidset olekut diploidse kromosoomi eraldamise kaudu [9].

Seksuaalse reproduktsiooni ajal haploidsete tuumade interaktsiooni seentestrateegiad on seentes võrreldes protistidega mitmekesisemad. Need strateegiad hõlmavad sugurakkude moodustumist ja gametangialt vabanemist (suguorganeid), kahe organismi vahelist interaktsiooni gametangial ja somaatiliste hüfae koostoimet [9].

Protistlik seksuaalne paljunemine

Protistliku seksuaalse paljunemise strateegiad on peaaegu täielikult erinevad Fungi kasutatavatest. Need strateegiad hõlmavad unikaalseid protsesse, mis erinevad raku struktuuri tõttu, eriti raku lisad, mis on kättesaadavad teiste protistidega kokkupuutumiseks [8]. Gamete moodustamine ja vabastamine on seksuaalne reproduktiivmeetod väga liikuvate lendlevate protistide seas [8]. Konjugeerimine on tsiliseeritud protistide kasutatav meetod, mis hõlmab pigem gameetiliste tuumade liitmist kui iseseisvate sugurakkude moodustumist ja vabanemist [8]. Autogaamia, enese viljastamise protsess, mida peetakse endiselt seksuaalse taastootmise vormiks, tekitab iseviljastatud emaraku järglaste seas homosügootsust [8].

Kokkuvõtlik tabel

Nagu ülalpool kokku võetud, on erinevused protistide ja seente vahel suured ja neid võib täheldada igal struktuuri tasemel ja kogu nende käitumiskeskkonna vastasmõjul. See ülevaade on vaid erinevuste kokkuvõte. Viidatud viited pakuvad põhjalikumaid selgitusi neile, kes on huvitatud rohkem õppima.

Loodus