Що таке амеба?

Термін "амеба" відноситься до простих еукаріотичних організмів, які рухаються типово повзаючи. Однак порівняння генетичного вмісту різних амеб показує, що ці організми не обов'язково тісно пов'язані.

Будова клітини

Усі живі організми можна умовно розділити на дві групи - прокаріоти та еукаріоти - які відрізняються відносною складністю своїх клітин. На відміну від прокаріотичних клітин, еукаріотичні клітини високоорганізовані. Бактерії та археї - прокаріоти, тоді як усі інші живі організми - еукаріоти.

Амеби - це еукаріоти, тіла яких найчастіше складаються з однієї клітини. Клітини амеб, як і інших еукаріотів, мають певні характерні ознаки. Їх цитоплазма і клітинний вміст укладені в клітинні мембрани. Їх ДНК упаковується в центральний клітинний відділ, який називається ядром. Нарешті, вони містять спеціалізовані структури, звані органелами, які виконують цілий ряд клітинних функцій, включаючи виробництво енергії та транспорт білка.

Більшість із цих органел є загальними для всіх еукаріотичних клітин, проте є кілька винятків. Наприклад, паразит Entamoeba histolytica, який викликає у людей амебну дизентерію, не має апарату Гольджі, органели, відповідальної за модифікацію та транспортування білків. Натомість, згідно зі статтею 2005 року, опублікованою в The Journal of Biological Chemistry, Entamoeba histolytica містить відсіки або везикули, подібні до голджі, які виконують подібні функції. Сазерленд Маківер, читач кафедри біомедичних наук Единбурзького університету, зазначила, що існують амеби, у яких немає мітохондрій (органел, що відповідають за вироблення клітинної енергії), оскільки вони живуть в середовищах, де бракує кисню, або в "аноксичних умовах. "Згідно з оглядом 2014 року, опублікованим у журналі Biochemie, такі організми можуть містити органели, такі як гідрогеносоми або мітосоми, які пов'язані з мітохондріями і, як вважають, є сильно зміненими версіями цих. Це стосується Entamoeba histolytica та амеби, що живе вільно, Mastigamoeba balamuthi.

Псевдоподія

Структурно амеби дуже нагадують клітини вищих організмів. "Вони схожі на наші клітини, і насправді, коли вони рухаються, вони дуже схожі на наші білі кров'яні клітини", - сказав Маківер LiveScience.

Як і наші білі кров’яні клітини, амеби рухаються за допомогою псевдоподій (що в перекладі означає «помилкові ноги»). Ці короткочасні зовнішні проекції цитоплазми допомагають амебам захопити поверхню і просунутися вперед. За словами Маківера, коли псевдоподіум рухається вздовж поверхні в одному напрямку, задній кінець амеби стискається. "Укладаючи контракт, він робить дві речі", - сказав він. "Скорочення штовхає цитоплазму вперед, щоб заповнити розширюється псевдопод, але скорочення також підтягує спайки на задньому кінці клітини". Маківер описує ці спайки між амебою і поверхнею, по якій вона рухається, як фізичні молекулярні спайки, які постійно формуються на передньому кінці і ламаються на задньому. Цей рух - використовуючи псевдоподії - об’єднує різні амеби та відрізняє їх від інших протистів (прості еукаріотичні організми, такі як амеби, які не є рослинами, тваринами чи грибами).

Серед амеб спостерігаються різні типи псевдоподій, які відрізняються своїм зовнішнім виглядом. Згідно з веб-проектом "Дерево життя", петельні псевдоподії - це широкі, тупі проекції цитоплазми, тоді як філозні псевдоподії (або філоподії) - це тонкі ниткоподібні проекції. Інші псевдоподи підтримуються структурними елементами, відомими як мікротрубочки, які відповідають за виконання рухів клітин. Ретикулоподії - це тонкі ниткоподібні виступи, які з’єднуються між собою, а актиноподи (або аксоподії) жорсткі, виготовлені з ядра мікротрубочок, оточених цитоплазмою.

Амеби також можуть використовувати псевдоподії для годування. Стаття 1995 року, опублікована в журналі Applied and Environmental Microbiology, наводить приклад амеби, що мешкає в грунті, Acanthamoeba castellanii, яка поглинає як тверді речовини, так і рідини, використовуючи свої псевдоподії. Процес поглинання твердого матеріалу називається фагоцитозом. "Більшість відомих амеб харчуються бактеріями", - сказав Маківер. Він пояснив, що амеби мають на своїй клітинній поверхні рецептори, які зв’язуються з бактеріями, які збираються і потрапляють в амебу шляхом фагоцитозу, як правило, в задній частині клітини. У випадку з гігантською амебою (наприклад, Amoeba proteus) процес фагоцитозу дещо відрізняється, на думку Маківера. Гігантські амеби поглинають свою здобич "шляхом навмисного збору псевдоподів навколо бактерій". В обох випадках, коли бактерія потрапляє, клітинна мембрана, яка її оточує, відщипується, утворюючи внутрішньоклітинний відділ, який називається вакуолею. Процес поглинання крапель рідини відомий як піноцитоз.

Класифікація

Протягом століть різні системи класифікації організмів, включаючи амеб, базувались на схожості спостережуваних характеристик та морфології. "Насправді не існує цілісної групи організмів, що називається амебами", - сказав Маківер. "Навпаки, амеби - це будь-які найпростіші клітини, які рухаються повзанням".

Історично склалося, що амеб класифікували разом в єдину таксономічну групу, яка називається Саркодіна, об’єднану використанням псевдоподій. У межах Sarcodina амеби були розподілені за типом псевдоподій, відповідно до статті 2008 року, опублікованої в журналі Protistology. Однак ця система класифікації не була ілюстрацією еволюційних взаємозв'язків між амебами. Так би мовити, це не було генеалогічне дерево.

Молекулярна філогенетика особливо змінила курс таксономічної класифікації еукаріотів. Порівнюючи подібності та відмінності в окремих послідовностях ДНК в організмах, вчені змогли зрозуміти, наскільки тісно вони пов’язані. Ранні аналізи порівнювали послідовності ДНК, що кодують субодиницю 18S рибосом, або "рДНК SSU" (рибосоми служать місцем синтезу білка). На основі аналізу рДНК SSU та інших послідовностей ДНК еукаріотичні організми в даний час організовані таким чином, щоб краще відображати їх еволюційні взаємозв'язки - філогенетичне дерево, згідно статті протістології 2008 р.

Кожна лінія філогенетичного дерева зображена розгалуженою структурою. У цій системі перші рівні відомі як "супергрупи". Фабієн Буркі, автор оглядової статті 2014 року, опублікованої в журналі Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, описує ці супергрупи як "будівельні блоки" дерева.

Бурки перелічує п’ять супергруп для еукаріотичних організмів: Офісконта, Амебозоа, Екскавата, Архепластіда та SAR (яка складається з трьох груп - страменопілів, альвеолати та різарії). Тварини та гриби потрапляють під Офісконту. Амебоїдні протисти та деякі паразитичні лінії, у яких відсутні мітохондрії, є частиною Амебозої. Разом дві надгрупи, Офісконта та Амебозоа, утворюють більшу супергрупу під назвою Аморфея. Гетеротрофні протисти - організми, які приймають поживні речовини з інших організмів - є частиною Екскавати, тоді як рослини та більшість інших фотосинтезуючих організмів входять до складу Архепластіди.

"Якщо ви подивитесь на велике різноманіття протистів, ви зможете побачити, що амеб є практично у всіх групах", - сказав Маківер. "У бурих водоростях [Лабіринт] навіть є амебоїдний організм". За словами Маківера, більшість амеб є в Амебозоях. Крім того, він зазначив, що амеби також є в Ризарії, Екскаваті, Опістоконті (наприклад, Нуклеариди, що мають філоподії) та в Страменопілах (наприклад, Лабіринтуліди).

Важливість

Відомо, що амеби викликають низку захворювань людини. Амебіаз (або амебна дизентерія) - це інфекція, спричинена Entamoeba histolytica, кишковим паразитом людини. За даними Національного інституту охорони здоров’я, Entamoeba histolyticac вражає стінку товстої кишки і викликає коліт або може спричинити сильну діарею та дизентерію. Хоча хвороба може виникати в будь-якій точці світу, вона переважає в тропічних регіонах, які мають неякісні санітарні умови та багатолюдні умови.

Користувачі контактних лінз потенційно ризикують отримати рідкісну інфекцію рогівки, яка називається кератит Acanthamoeba. За даними Центрів з контролю та профілактики захворювань (CDC), види Acanthamoeba вільно живуть і зазвичай зустрічаються в грунті, повітрі та воді. Погана практика гігієни контактних лінз, така як неправильне зберігання, поводження та дезінфекція, або плавання з лінзами є одними з факторів ризику захворювання. Хоча початкові симптоми включають почервоніння, свербіж та затуманення зору, якщо їх не лікувати, інфекція з часом призведе до сильного болю і може призвести до втрати зору.

Амеби також викликають різні інфекції мозку. Naegleria fowleri, яку охрестили "амебою, що їсть мозок", викликає первинний амебний менінгоенцефаліт (ПАМ). Хоча захворювання рідкісне, воно майже завжди призводить до летального результату. Згідно з CDC, ранні симптоми включають лихоманку та блювоту, в кінцевому підсумку переходячи до більш важких симптомів, таких як галюцинації та кома. Naegleria fowleri присутній у теплих прісноводних об’єктах, таких як гарячі джерела, озера та річки, або в погано хлорованих басейнах та забрудненій, гарячій, водопровідній воді. Амеба потрапляє з носа і подорожує до мозку. Однак не можна заразитися інфекцією, ковтаючи воду (згідно з CDC).

Інша амеба, Balamuthia mandrillaris, може спричинити інфекцію мозку гранулематозний амебний енцефаліт (GAE). Інфекції баламутії трапляються рідко, але найчастіше мають летальний результат. CDC зазначає, що рівень смертності від інфекції становить 89 відсотків. Ранні симптоми включають головний біль, нудоту та субфебрильну температуру, які в кінцевому підсумку переростають у втрату ваги, частковий параліч та мовленнєві труднощі. Balamuthia mandrillaris знаходиться в ґрунті і може потрапити в організм через відкриті рани або вдихаючи забруднений пил.