Описание

Инфузория-туфелька - не экзотика, она живет в пресных водоемах со спокойной водой, в лесной луже, в аквариуме. Нужно только, чтобы присутствовали источники органических веществ - водоросли, растения, погибшие живые организмы, обыкновенный ил. Благодаря изящной форме, инфузория получила свое название: клетка похожа на подошву миниатюрной туфельки, один конец которой более узкий, а другой - широкий. Для того чтобы внешний вид клетки был постоянным, у туфельки есть эластичная наружная мембрана и сложная система цитоскелета (микрофиламенты и микротрубочки, а также другие опорные органоиды). Размеры клетки - от 0,1 до 0,5 миллиметров.
Рис. 1. Инфузория-туфелька
Рис. 1. Инфузория-туфелька
Если в воде увеличивается количество растворенных солей или уменьшается количество жидкости, форма клетки немного меняется - становится более округлой, овальной. Снаружи на клетке заметны многочисленные реснички. Они нужны для перемещения туфельки. Всего ресничек около 10-15 тысяч, они постоянно и согласованно двигаются. Реснички работают, как весла, и перемещают клетку очень быстро.
Важно! Инфузория-туфелька может плыть со скоростью до 2,5 миллиметров в секунду, а это в 5-10 раз больше длины ее тела. Помимо движения вперед, клетка вращается вокруг своей оси. При высыхании скорость движения уменьшается.
Инфузория-туфелька не является беззащитной, для отражения атаки хищников или нападения на противника у нее есть специальные органоиды - трихоцисты. Это мелкие тельца, похожие на веретено, они находятся между ресничками. В случае необходимости, например, при нападении врага - трихоцисты стреляют, то есть сильно удлиняются и поражают противника. На месте выстреливших ниточек вырастают новые, всего их обычно около 5-8 тысяч.

Строение клетки

Далее рассмотрим все особенности строения и жизнедеятельности этого микроорганизма.

Ядра и процессы размножения

В клетке инфузории-туфельки два ядра:
  • Большое ядро похоже на фасолину и называется макронуклеус. В нем находятся гены, которые регулируют образование белков в клетке. То есть большое ядро контролирует процессы обмена веществ и бесполое размножение.
  • Малое ядро называется микронуклеус. Оно контролирует половое размножение. Клетка после разрушения малого ядра остается жизнеспособной.
Поперечное деление, то есть бесполое размножение, идет у инфузорий-туфелек очень быстро, если есть хорошее питание. При этом материнская клетка разделяется на две дочерние, в них достраиваются недостающие органеллы. Такое деление происходит до двух раз в сутки. В результате полового размножения численность популяции не возрастает. Смысл полового процесса - обмен генетической информацией между двумя особями. Благодаря этому повышается выживаемость микроорганизмов, они лучше адаптируются к изменяющейся окружающей среде. Для полового размножения две инфузории как бы склеиваются между собой в области перистома. Защитная мембрана частично исчезает, а из цитоплазмы формируется своеобразный мостик. Этот тип полового процесса называется конъюгация. Макронуклеусы распадаются, а микронуклеусы делятся путем мейоза (при этом виде деления количество хромосом уменьшается в два раза). Затем три из получившихся четырех ядер также разрушаются, а оставшееся в каждой клетке ядро делится путем митоза. Таким образом, в каждой дочерней клетке образуются два новых ядра - мужское и женское. По образованному мостику туфельки обмениваются мужскими ядрами, в каждой новой особи женское и мужское ядра сливаются. Вновь образуются макро- и микронуклеусы. После этого инфузории отходят друг от друга.
Рис. 2. Строение инфузории-туфельки
Рис. 2. Строение инфузории-туфельки

Питание и пищеварение

В основном пищей для инфузорий-туфелек служат бактерии и одноклеточные водоросли. Интересно, что эти простейшие очень прожорливы, они питаются почти непрерывно, останавливаются только на период размножения. На одной стороне тела есть углубление с отверстием, которое называется перистом, или клеточный рот. Вокруг него реснички длиннее, чем в остальных участках клетки. Работая, они направляют воду с пищевыми частицами в рот и далее в глотку. В ее задней части пищевые частицы скапливаются, а затем в окружении жидкости проникают в цитоплазму, образуя фагосому, или пищеварительную вакуоль. Процесс пищеварения занимает примерно час. Пищеварительная вакуоль движется по определенной траектории: к заднему концу, потом описывает окружность по часовой стрелке. В это время в фагосоме пища с помощью ферментов переваривается. Сначала среда в фагосоме кислая, потом реакция меняется на щелочную. В цитоплазму попадают питательные вещества, которые используются для дальнейшей жизнедеятельности. Непереваренные остатки пищи в пищеварительной вакуоли удаляются из клетки в определенном месте. Оно называется порошица и находится позади ротового углубления. Фагосома сливается с наружной мембраной клетки и почти сразу отделяется от нее, распадаясь на много мелких пузырьков. Они перемещаются в сторону дна глотки и формируют новые пищеварительные вакуоли.

Дыхание

Растворенный в воде кислород проникает в клетку диффузно через всю ее поверхность. Органические соединения окисляются с выделением энергии, которая используется в процессах жизнедеятельности. Если кислорода в воде мало, инфузория-туфелька может использовать другие пути получения энергии (гликолиз - анаэробный, то есть не требующий кислорода, процесс).

Осморегуляция

За удаление лишней жидкости и некоторых продуктов обмена веществ отвечают две сократительные вакуоли. Они похожи на цветок, в котором серединка - это резервуар, а лепестки - приводящие каналы. Они вбирают в себя воду и перемещают ее в резервуар. При заполнении он отделяется и выбрасывает излишки жидкости через пору.
Важно! Инфузорию всегда окружает вода, а ее наружная оболочка проницаема для жидкости. Поэтому сократительные вакуоли трудятся напряженно: в течение часа они удаляют из клетки столько жидкости, сколько занимает объем самой клетки.

Особенности жизнедеятельности

У инфузории-туфельки есть свойство раздражимости. Это значит, что она отвечает на действие факторов окружающей среды (раздражителей) изменением своего поведения. Раздражители - это температура, различные растворенные в воде вещества, освещение. У простейших нет нервной системы, органов чувств и рефлексов. Раздражение воспринимает вся клетка целиком. Реакцией на действие раздражителя будет таксис - это движение в сторону действующего агента или от него. Это можно продемонстрировать с помощью опытов:
  • На предметное стекло поместим две капли воды - с туфельками и чистую воду и соединим их. Затем в воду с микроорганизмами добавим кристаллы соли. Туфельки начнут быстро перемещаться в чистую воду, потому что высокое содержание соли губительно для микроорганизмов.
  • И наоборот, если в воду с инфузориями ничего не добавлять, а к чистой воде капнуть настой с бактериями, то туфельки переберутся в сторону бактерий, то есть к пищи.
  • Если через воду с этими микроорганизмами пропускать слабый электрический ток, они выстраиваются вдоль линии тока, а затем перемещаются в сторону катода. Это явление называется гальванотаксис. Оно демонстрирует способность инфузорий реагировать на воздействие раздражителей изменением поведения и связано это, по-видимому, с физико-химическим воздействием электрического тока.
Благоприятные условия для инфузории - это температура около 15-24 градусов тепла. При похолодании туфельки впадают в анабиоз и переходят в форму цисты. В этом состоянии они могут существовать годами. В обычных же условиях продолжительность их жизни около суток.
Рис. 3. Сходство и отличие эвглены зеленой и хламидоманада
Рис. 3. Сходство и отличие эвглены зеленой и хламидоманада

Сходство и отличия от эвглены зеленой

Эвглена зеленая - тоже одноклеточный микроорганизм, то есть единственная клетка, которая существует автономно.

Сходства

  • Оба микроорганизма - одноклеточные;
  • Живут в воде;
  • Являются эукариотами, то есть имеют оформленные ядра;
  • Поддерживают постоянную форму тела благодаря плотной клеточной стенке.

Отличия

  • У инфузории - два ядра, а у эвглены - только одно.
  • Туфелька размножается бесполым и половым путем, а эвглена - только делением.
  • Передвижение инфузории обеспечивают множество ресничек, а эвглена плавает с помощью жгутика.
  • Инфузория-туфелька бесцветная, а эвглена - зеленая из-за наличия специального пигмента - хлорофилла.
  • Питается инфузория органическими веществами путем фагоцитоза. Эвглена, помимо этого, может фотосинтезировать, то есть получать питание из углекислого газа и воды на свету с помощью хлорофилла.
  • У эвглены зеленой есть светочувствительный глазок, у инфузории такой орган отсутствует.

Место в пищевой цепочке

Инфузории-туфельки употребляют в пищу бактерии и водоросли, а сами являются кормом для мальков многих рыб и амфибий. С этой целью инфузорий даже нарочно размножают в рыбных хозяйствах и используют для кормления личинок аквариумных рыбок. То есть инфузория-туфелька образует звено в пищевой цепочке между одноклеточными и многоклеточными организмами.

Интересные факты

Инфузории-туфельки обладают способностью различать малейшие концентрации химических веществ в воде. С такой чувствительностью им легче находить колонии бактерий, то есть пищу. А в лаборатории эту суперспособность иногда используют для определения примесей в воде. Проводилась даже дегустация высушенной массы инфузорий. Оказалось, что на вкус они напоминают курицу или сухой творог. В белке инфузорий есть все необходимые аминокислоты. Его состав похож на казеин. Скопления инфузорий-туфелек можно увидеть невооруженным глазом, и это реально даже в домашних условиях. Достаточно положить маленький кусочек морковки в банку с водой и поставить ее в темное теплое место. Воду можно взять из природного водоема, но подойдет и водопроводная вода. Лучше всего брать воду с небольшим количеством ила из аквариума - там точно есть туфельки. Через пару дней в мути, которая окружает морковь, сначала можно будет при помощи микроскопа обнаружить инфузорий. А немного позже, когда уменьшится количество кислорода в воде, ближе к поверхности появятся скопления белых точек - это и есть скопления инфузорий. Инфузория-туфелька - удивительный представитель одноклеточных микроорганизмов. Она устроена примитивно и в то же время сложно. В природе инфузория-туфелька занимает свою экологическую нишу. Она стала отличной моделью для изучения всех  основных процессов жизнедеятельности. Кроме того, этих простейших используют в качестве корма для рыб и как маркер загрязнения жидкости. Как выглядит этот микроорганизм и особенности его жизнедеятельности вы можете посмотреть в видео.