Jednobunkovce (v minulosti často spájané do umelej ríše Protista) sú organizmy, ktorých telo tvorí spravidla jediná eukaryotická bunka. Viesť však ostrú hranicu medzi jednobunkovcami a mnohobunkovcami je dnes problematické, keďže mnohé druhy tvoria zložité kolónie, agregáty či obrovské mnohojadrové plazmódiá, u ktorých už môžeme pozorovať určitý stupeň bunkovej diferenciácie.
Tradične sa delili na živočíšne jednobunkovce (Protozoa, prvoky), ktoré sa živia heterotrofným spôsobom, a rastlinné jednobunkovce (Protophyta), charakteristické autotrofnou výživou. Toto striktné delenie však naráža na existenciu organizmov, ktoré dokážu kombinovať oba spôsoby výživy. Typickým príkladom je eugléna (červenoočko), ktorá sa vyznačuje mixotrofiou (na svetle sa živí autotrofne a v tme prechádza na heterotrofiu). Práve pre túto obojakú vlastnosť ju zoológovia historicky radili k živočíchom a botanici k rastlinám.
Stavba bunky link
Bunka niektorých prvokov má na svojom povrchu spevnenú cytoplazmatickú membránu – pelikulu. Pelikula nie je to isté ako bunková stena rastlín či húb. Niektoré druhy (napríklad dierkavce alebo slncovky) si nad ňou vytvárajú aj pevnú schránku z anorganického alebo organického materiálu.
Vnútorná štruktúra bunky prvokov je často diferencovanejšia a zložitejšia než bunka mnohobunkových organizmov. Vyplýva to z faktu, že jediná bunka musí samostatne vykonávať všetky životné funkcie (príjem potravy, vylučovanie, dýchanie, pohyb, rozmnožovanie aj vnímanie podnetov z okolia), zatiaľ čo bunky mnohobunkového organizmu vykonávajú len určitú špeciálnu úlohu v tkanivách.
Vzhľadom na túto funkčnú rozmanitosť si prvoky vyvinuli množstvo špecifických organel. Na pohyb im slúžia napríklad bičíky (majú inú stavbu ako bičíky baktérií), brvy (cílie) alebo panôžky (pseudopódie). Niektoré bičíkovce majú bičík tiahnuci sa tesne pozdĺž bunky, čím vytvára dlhú, undulujúcu membránu.
Panôžky slúžia meňavkám aj na príjem potravy. Iné skupiny (ako nálevníky a niektoré bičíkovce) majú na tento účel vyvinuté špecifické bunkové ústa (cytostoma), ktoré pokračujú bunkovým hltanom (cytopharynx) do potravovej vakuoly, pričom nestrávené zvyšky vyvrhujú cez bunkový anus (cytopyge).
Nevyhnutnou súčasťou sladkovodných druhov sú pulzujúce vakuoly, ktoré im pomáhajú regulovať osmotický tlak v hypotonickom prostredí a zabraňujú prasknutiu bunky z nadmerného prísunu vody.
Niektoré parazitické druhy si pre svoj špecifický spôsob života vyvinuli iné unikátne štruktúry – napríklad apikálny komplex, ktorý im pomocou enzýmov umožňuje aktívne prenikať do buniek hostiteľa.
Ukážkou najvyššej bunkovej špecializácie je takzvaný jadrový dualizmus (prítomnosť dvoch funkčne odlišných jadier v jednej bunke), ktorý je typický pre nálevníky.
Rozmnožovanie link
Spôsoby rozmnožovania jednobunkovcov sú rozmanité, pričom využívajú nepohlavné delenie (vznikajú klony), ale aj pohlavné procesy (zabezpečujúce genetickú variabilitu):
- pozdĺžne delenie – najčastejší spôsob nepohlavného rozmnožovania u bičíkovcov (vedie k rozdeleniu bunky na dva identické jedince)
- priečne delenie – typické nepohlavné delenie bunky u nálevníkov
- mnohonásobné delenie (schizogónia) – proces, pri ktorom sa v materskej bunke viacnásobne zmnoží jadro a následne sa rozpadne naraz na veľký počet menších dcérskych buniek (časté u parazitických výtrusovcov)
- pučanie – nerovnomerné delenie, pri ktorom sa oddelí menšia dcérska bunka (časté u prisadnutých nálevníkov)
- konjugácia – špecifický typ pohlavného procesu u nálevníkov (výmena malých haploidných jadier medzi dvoma jedincami)
- metagenéza – zložité striedanie nepohlavnej a pohlavnej generácie v jednom životnom cykle (charakteristické pre dierkavce a parazitické výtrusovce)
Ekológia link
Hoci sa v minulosti predpokladalo, že prvoky sú kozmopolitne rozšírené po celom svete, moderná veda ukazuje, že rovnako ako rastliny a živočíchy podliehajú geografickej zonálnosti a výskyt mnohých druhov je obmedzený len na určité kontinenty. Celkovo však osídľujú obrovské množstvo biotopov. Významnou mierou sa podieľajú aj na procesoch biologického samočistenia vôd a regulácii počtu baktérií.
Prežívanie v nepriaznivých podmienkach (nedostatok potravy, vysychanie, extrémne teploty) si zabezpečujú vytváraním odolných pokojových štádií – cýst, ktoré ich chránia pred úhynom a umožňujú ich prenos na obrovské vzdialenosti.
Obrovské množstvo prvokov sa evolučne adaptovalo na život v telách iných organizmov. Môže ísť o obojstranne prospešnú symbiózu (bičíkovce v čreve termitov, vďaka ktorým dokážu tráviť celulózu), o neškodné komenzálne druhy (meňavky v ľudskom tráviacom trakte a ústnej dutine), ale aj o mimoriadne nebezpečné parazitické druhy spôsobujúce druhy žijúce priamo v bunkách a telových dutinách zvierat a ľudí.
Tradičná klasifikácia link
Tradičné rozdelenie prvokov do kmeňov (ako sú meňavkobičíkovce, výtrusovce a riasničkavce) je založené výlučne na ich morfologických a fyziologických charakteristikách. V súčasnej modernej biológii sa už úplne zavrhuje, pretože organizmy spája do umelých kategórií len na základe ich vzhľadu. Dnes vieme, že jednobunkovce tvoria polyfyletickú skupinu (nemajú jedného spoločného predka). Tradičné kategórie ako „bičíkovce“ či „koreňonožce“ sa preto dnes považujú len za morfotypy – teda typy bunkovej organizácie a pohybu, ktoré sa vyvinuli nezávisle od seba v navzájom nepríbuzných fylogenetických líniách. Pre stredoškolské vzdelávanie a základnú orientáciu v biológii a anatómii mikrosveta však tento tradičný systém naďalej poskytuje veľmi prehľadný a didakticky užitočný základ.
Kmeň: Meňavkobičíkovce / Koreňonožcobičíkovce link
Pôvodne sa bičíkovce a meňavkovce (koreňonožce) zaraďovali do samostatných kmeňov. Boli však objavené druhy, ktoré prirodzene prechádzajú bičíkatým aj meňavkovitým štádiom. Krásnym príkladom je voľne žijúca slzovnička (Naegleria). Za bežných okolností sa plazí a vyživuje ako meňavka, no pri zhoršení podmienok si dokáže rýchlo nasyntetizovať bičíky, aby sa mohla rýchlejšie presunúť na priaznivejšie miesto. Po prisadnutí bičíky opäť odhodí. V tradičných systémoch sa preto tieto skupiny zaradili do spoločného kmeňa meňavkobičíkovce, označované aj ako koreňonožcobičíkovce (Sarcomastigophora).
Podkmeň: Bičíkovce link
Bičíkovce (Mastigophora, syn. Flagellata) predstavujú vývojovo jednu z najstarších skupín mikroskopických organizmov. Názov podkmeňa je odvodený od prítomnosti jedného alebo viacerých bičíkov, ktoré slúžia ako pohybové orgány. Potravu prijímajú celým povrchom tela, prípadne fagocytózou alebo pinocytózou, pričom mnohé si na tento účel vytvárajú bunkové ústa (cytostoma). Niektoré dokonca obsahujú plastidy s asimilačnými farbivami a sú schopné fotosyntézy (mixotrofia) − tie tradičný systém zaradil medzi rastlinné bičíkovce. Väčšina sa rozmnožuje pozdĺžnym binárnym delením bunky. Len malá časť z nich má preukázaný aj pohlavný cyklus.
Bičíkovce sa môžu vyskytovať voľne v rôznych prostrediach alebo ako parazity či symbionty iných organizmov. Druhy žijúce vo vode sú dôležitou súčasťou tzv. nanoplanktónu, ktorý slúži ako dôležitý základ potravových reťazcov vo vodných ekosystémoch.
Svetielko jagavé (Noctiluca scintillans, syn. miliaris) spôsobuje známe svetielkovanie mora. Hoci sa v staršej literatúre (a v tradičnom systéme bičíkovcov) uvádzalo, že toto svetielkovanie spôsobujú len tukové kvapky v cytoplazmatickej membráne, ktoré fyzikálne odrážajú svetlo, moderná biológia ho radí medzi panciernatky. Tu sa preukázalo, že ide o chemický proces – pravú bioluminiscenciu. Svetlo bunka aktívne vytvára pomocou enzýmu luciferázy, ktorý oxiduje luciferín, a k zábleskom dochádza pri mechanickom podráždení bunky (napríklad pri pohybe morských vĺn).
Bičovka rybia (Ichthyobodo necator, syn. Costia necatrix), je ektoparazit, ktorý parazituje na koži a žiabrach sladkovodných rýb. Pomocou vysunutého kanálika doslova vysáva obsah buniek hostiteľa, čím u zoslabnutých rýb spôsobuje pri masovom premnožení rýchly úhyn.
Črevovnička detská (Giardia intestinalis, syn. Lamblia intestinalis), je bežným parazitom obývajúcim tenké črevo, žlčník a žlčovody ľudí. Telo tohto prvoka je sploštené, obsahuje dve rovnocenné jadrá a na spodnej strane má prísavný disk, ktorým sa pevne drží na sliznici. Z bunky vyrastajú štyri páry bičíkov. V prípade jej premnoženia (ochorenie žardióza) masívne pokrýva sliznicu čreva, bráni vstrebávaniu živín (najmä tukov) a spôsobuje úmorné hnačky a kŕče. Do prostredia sa nákaza šíri prostredníctvom mimoriadne odolných cýst.
Nebezpečné krvné parazity predstavujú trypanozómy (rod Trypanosoma). Najznámejšia je trypanozóma spavičná (Trypanosoma gambiense), ktorá žije v západnej a strednej Afrike v telách antilop a domácich zvierat. Na človeka ju prenášajú krv cicajúce muchy tse-tse (Glossina palpalis). Parazit sa rýchlo množí v krvi, čo vyvoláva periodicky sa opakujúce horúčkovité stavy a bolesti kĺbov. Neskôr preniká do lymfatických uzlín a mozgovo-miechového moku. V mozgu spôsobuje ťažké bolesti hlavy a poruchy spánku (odtiaľ spavá choroba). V neliečenom stave ochorenie končí smrťou.
Príbuzným druhom je trypanozóma dobytčia (Trypanosoma brucei), prípadne druh trypanozóma konžská (Trypanosoma congolense). Obe spôsobujú v rovníkovej Afrike ťažkú chorobu hovädzieho dobytka nazývanú nagana.
Ďalším nebezpečným parazitom je rod leišmánia (Leishmania), ktorý neprenáša drobný, krv cicajúci hmyz – pakomárik (rod Phlebotomus). Druh leišmánia kožná (Leishmania tropica) spôsobuje takzvané suché kožné vredy, ktoré často končia trvalými znetvoreninami.
Ešte nebezpečnejšia je leišmánia útrobná (Leishmania donovani). V tele človeka sa mení na bezbičíkaté štádium (amastigot) a spôsobuje ťažkú chorobu kala-azar. Parazit napáda priamo imunitné bunky (makrofágy) v pečeni, slezine a kostnej dreni. Ochorenie sa prejavuje zväčšením pečene a sleziny, zhubnou chudokrvnosťou a rozsiahlym podkožným krvácaním (sčernaním kože). Neliečená infekcia končí fatálne.
Trichomonas pošvový (Trichomonas vaginalis) je prvok, ktorý má zväčša 4+1 bičíkov (štyri sú voľné a jeden tvorí na boku tela undulujúcu membránu). Parazituje v urogenitálnom trakte ľudí. U žien spôsobuje zápaly pošvy spojené s nepríjemným výtokom, u mužov sa často asymptomaticky zdržiava v močových cestách. Pretože tento parazit netvorí cysty a je mimoriadne chúlostivý na zmenu teploty a pH mimo tela hostiteľa, prenáša sa takmer výlučne priamym pohlavným stykom.
Podkmeň: Meňavkovce link
Meňavkovce (Sarcodina), historicky označované aj ako koreňonožce (Rhizopoda), trávia väčšinu života v podobe bunky s výbežkami cytoplazmy – panôžkami (pseudopodia). Tie využívajú na amébovitý pohyb a získavanie potravy (fagocytózou alebo pinocytózou). Na povrchu tela majú tenkú blanku (často s ochranným glykokalyxom), niektoré morské druhy si tvoria schránky. Cytoplazma zväčša obsahuje jedno jadro, no obrovský druh Pelomyxa ich môže mať viac ako tisíc.
Sladkovodné meňavky sú prevažne bentické organizmy – nevznášajú sa v planktóne, ale lezú po dne alebo rastlinách. Rozmnožujú sa nepohlavne delením bunky a v nepriaznivých podmienkach tvoria ochranné cysty.
Trieda: Meňavky link
Najznámejšou triedou meňavkovcov sú, prekvapivo, meňavky (Amoebina). Tieto jednobunkovce si netvoria žiadne ochranné schránky. Častým voľne žijúcim druhom je meňavka veľká (Amoeba proteus), ktorá dosahuje veľkosť až 0,8 mm.
Skôr ako bol vôbec vynájdený mikroskop, bolo možné niektoré extrémne veľké druhy meňaviek vidieť aj voľným okom. Známe boli už aj systematikovi Linnému, ktorý ich zaradil do rodu Chaos. Dodnes sa do tohto rodu radia niektoré veľké druhy meňaviek.
Mimoriadne nebezpečným parazitom je meňavka červienková (Entamoeba histolytica). V ľudskom hrubom čreve existuje v dvoch formách. Neškodná (forma minuta) sa živí baktériami a vytvára infekčné cysty, ktoré šíria nákazu. Pri oslabení imunity sa mení na patogénnu formu (forma magna), ktorá preniká pod črevnú sliznicu, fagocytuje červené krvinky a spôsobuje krvácajúce vredy a ťažké hnačky – dyzentériu (červienku). Táto forma však už cysty tvoriť nedokáže.
Voľne žijúcim a mimoriadne rizikovým druhom je slzovnička zhubná (Naegleria fowleri). Prirodzene obýva teplé a termálne vody. Pre človeka je nebezpečná najmä vtedy, ak sa z kontaminovanej vody (napríklad v termálnych kúpeľoch s nedostatočnou čistotou) dostane po čuchovom nerve priamo do mozgu. Tam spôsobuje primárnu amébovú meningoencefalitídu (PAME) – extrémne rýchlo prebiehajúci a vo väčšine prípadov fatálny zápal mozgových blán.
V hrubom čreve človeka bežne prežíva aj komenzálna meňavka črevná (Entamoeba coli). Je úplne neškodná, nevniká do črevnej sliznice a nie je to patogén.
Častým obyvateľom neudržiavanej a zanedbanej ústnej dutiny je taktiež neškodná meňavka zubná (Entamoeba gingivalis). Sídli v priestoroch ďasien, kde sa rovnako živí odumretými baktériami. Na rozdiel od črevných druhov netvorí cysty a prenáša sa priamo kontaktom prostredníctvom slín.
Trieda: Dierkavce link
Dierkavce (Foraminifera) sú výlučne morské, prevažne bentické druhy (lezú po morskom dne). Vytvárajú okolo svojej bunky schránku z uhličitanu vápenatého, ktorá je prederavená množstvom otvorov (dierok). Cez tieto otvory im von vybiehajú tenké, sieťovito pospájané panôžky (tzv. retikulopódie), ktorými chytajú potravu. Ich odumreté schránky sa počas miliónov rokov hromadili na dne oceánov, kde sa v geologických dobách premenili na mohutné vrstvy vápencov.
Trieda: Mrežovce link
Mrežovce (Radiolaria), rovnako ako dierkavce, sú výlučne morské, no na rozdiel od nich žijú prevažne vznášajúc sa vo vodnom stĺpci (v planktóne). Vytvárajú prekrásne, zložito zdobené kremičité schránky (prípadne schránky zo síranu strontnatého). Z otvorov schránky im lúčovito vybiehajú tenké, pevné panôžky (tzv. axopódie). Odumreté schránky mrežovcov tvoria na dne oceánov takzvané radioláriové bahno a z hľadiska paleontológie majú obrovský horotvorný význam (používajú sa okrem iného na odhad veku usadenín).
Trieda: Slncovky link
Slncovky (Heliozoa, odbornejšie Actinophria) pripomínajú tvarom mrežovce, no na rozdiel od nich obývajú prevažne sladké vody (planktón, detrit či rašeliníky). Telo má sférický tvar, z ktorého sa na všetky strany lúčovito rozbiehajú tenké panôžky (axopódie), vďaka čomu pripomínajú slniečko. Bunka slncoviek je rozdelená na vnútornú hustú endoplazmu a vonkajšiu ektoplazmu. Ektoplazma je silne vakuolizovaná – vakuoly sú naplnené plynmi a fungujú ako plaváky, ktoré slncovku nadnášajú vo vode.
Kmeň: Výtrusovce link
Výtrusovce (Apicomplexa, starší názov Sporozoa) sú výlučne parazitické jednobunkovce. Na vrchole bunky majú apikálny komplex naplnený enzýmami, ktorý slúži výlučne na prichytávanie a aktívne prenikanie do hostiteľskej bunky. Tekutú potravu však prijímajú cez špecifické bočné otvory zvané mikropóry.
V ich cykle sa strieda nepohlavné rozmnožovanie (rozpad materskej bunky – schizogónia – na infekčné merozoity) a pohlavné rozmnožovanie (tvorba gamét a ich splývanie – gametogamia). Vzniknutá zygota sa mení na odolnú oocystu, v ktorej procesom sporogónie vznikajú nové infekčné zárodky (sporozoity).
Zástupcom cudzopasiacim v telových dutinách bezstavovcov je gregarina švábia (Gregarina blattarum), bežná v čreve švábov.
Trieda: Kokcídie link
Kokcídie (Coccidia) sú nebezpečné vnútrobunkové parazity, ktoré napádajú bunky takmer všetkých skupín živočíchov vrátane človeka.
Známa je kokcídia králičia (Eimeria stiedai), ktorá parazituje v pečeni a žlčových kanálikoch domácich aj divých králikov. S trusom hostiteľa sa do vonkajšieho prostredia dostávajú oocysty, v ktorých sa na vzduchu vyvinú infekčné sporozoity. Nákaza sa šíri kontaminovanou potravou a spôsobuje ochorenie kokcidiózu, ktoré sa prejavuje hnačkami a vytekaním hlienu z nozdier, a často vedie k masívnym úhynom mladých králikov.
Trieda: Krvinkovky link
Zástupcovia triedy krvinkovky (Haematozoa, v starších systémoch známe aj ako rad hemosporídie – Haemosporidia) sú nebezpečné parazity červených krviniek, ktoré v životnom cykle striktne striedajú hostiteľov.
Najznámejším zástupcom je rod maláriovec (Plasmodium), pôvodca malárie. Jeho definitívnym hostiteľom a zároveň prenášačom je komár rodu Anopheles.
Komár pri bodnutí prenesie do krvi človeka infekčné sporozoity. Tieto zárodky najprv napádajú pečeň, kde sa intenzívne množia a vznikajú z nich formy zvané merozoity. Až tie následne vnikajú do červených krviniek (erytrocytov). Krvinky pod vplyvom parazita synchrónne praskajú, čím sa do krvi vylieva toxín (hemozoín) a pacient dostáva ťažké horúčkovité záchvaty zimnice. Neskôr sa v krvi vytvoria základy pohlavných buniek (gamonty), ktoré komár nasaje. V jeho tele prebehne pohlavné rozmnožovanie, vznikne pohyblivá zygota (ookinéta) a z nej cysta s novými zárodkami.
Podľa periodicity horúčkovitých záchvatov rozoznávame viaceré druhy maláriovcov:
- maláriovec štvordňový (Plasmodium malariae) – spôsobuje kvartánu, pričom záchvaty sa dostavujú každých 72 hodín (štvrtý deň)
- maláriovec trojdňový (Plasmodium vivax) a druh Plasmodium ovale – spôsobujú najčastejšiu terciánu, kde sa záchvaty opakujú každých 48 hodín (tretí deň)
- maláriovec tropický (Plasmodium falciparum) – spôsobuje najťažšiu a často smrteľnú formu ochorenia, záchvaty sa pri ňom môžu opakovať každý deň alebo sú úplne nepravidelné
Kmeň: Riasničkavce / Nálevníky link
Riasničkavce, známe aj ako nálevníky (Ciliophora), sú najvyspelejšou skupinou jednobunkovcov. Majú veľmi zložitý povrch bunky (kortex). Pod ich cytoplazmatickou membránou (pelikulou) sa nachádza jedinečný systém plochých membránových vakuol (alveoly). Z povrchu bunky im vyrastá množstvo bŕv (cílií), ktoré sú v bunke ukotvené bazálnym telieskom. Slúžia na aktívny pohyb jedinca, ako aj na priháňanie potravy.
Potravu neprijímajú na ktoromkoľvek mieste, ale majú vyvinuté špecifické bunkové ústa (cytostoma). Vírením bŕv sú do nich strhávané čiastočky potravy, ktoré pokračujú bunkovým hltanom (cytopharynx) do vnútra bunky. Hltan je často pevne vystužený mikrotubulami a vytvára takzvaný cytopharyngeálny kôš. Na jeho dne vzniká tráviaca vakuola (potravová vakuola), ktorá po splynutí s lyzozómom zabezpečí enzymatické rozloženie potravy. Nestrávené zvyšky bunka vyvrhuje procesom exocytózy na presne určenom mieste v pelikule, ktoré sa nazýva bunkový anus (cytopyge).
Typickým znakom nálevníkov je jadrový dualizmus – prítomnosť dvoch funkčne rozlíšených jadier. Väčšie jadro – makronukleus (vegetatívne polyploidné jadro) riadi metabolizmus a funkcie bunky. Menšie jadro – mikronukleus (generatívne diploidné jadro) riadi proces rozmnožovania. Bežne sa rozmnožujú nepohlavne priečnym delením bunky. Vždy po niekoľkých generáciách však dochádza k špecifickému pohlavnému procesu – konjugácii.
Priebeh konjugácie zabezpečuje dôležitú výmenu genetickej informácie:
- Dva dospelé jedince sa spoja bunkovými ústami.
- Pôvodný makronukleus sa v oboch bunkách rozpadne.
- Generatívny mikronukleus sa meiózou rozdelí na štyri haploidné jadrá.
- Tri z týchto jadier zaniknú. Štvrté sa mitoticky rozdelí na stacionárne a pohyblivé (migratórne) jadro.
- Cez bunkové ústa si jedince vymenia pohyblivé jadrá a následne sa od seba oddelia.
- Pohyblivé jadro jedného jedinca splynie so stacionárnym jadrom druhého jedinca, čím sa premieša ich genetická informácia (vzniká synkaryon).
- V oboch bunkách sa z nového jadra po viacnásobnom delení následne obnoví makronukleus aj mikronukleus.
Vo vodných ekosystémoch majú nálevníky nezastupiteľné postavenie pri biologickom samočistení vôd, keďže sa živia premnoženými baktériami a organickými zvyškami.
Črievička končistá (Paramecium caudatum) je známy laboratórny model a bežný zástupca sladkých vôd.
Šibavec modrý (Stentor coeruleus) je nápadný obyvateľ znečistených vôd, patriaci medzi najväčšie nálevníky (dorastá až do 2 mm).
Bôbovka veľká (Colpidium colpoda) je významným indikátorom silne organicky znečistených vôd.
Vírivka zvončeková (Vorticella campanula) žije prisadnuto. V stopke má kontraktilné vlákna, vďaka ktorým sa dokáže podľa potreby napriamovať alebo prudko krčiť.
Ofryoskolex (Ophryoscolex bicoronatus) patrí medzi takzvané bachorovce. Žije ako endokomenzál v bachore prežúvavcov. Živí sa časticami celulózy a svojou prítomnosťou výrazne podporuje jej trávenie. Netvorí cysty a z matky na mláďa sa aktívne štádiá (trofozoity) prenášajú priamo olizovaním (slinami).
