Labyrinty | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Vegetativní buňka a ektoplazmatické retikulum Aplanochytrium sp. | ||||||||||||
vědecká klasifikace | ||||||||||||
Doména:eukaryotaPoklad:SarSuper oddělení:StramenopilePoklad:BigyraTřída:Labyrinty | ||||||||||||
Mezinárodní vědecký název | ||||||||||||
Labyrinthulea Olive, 1975 | ||||||||||||
Synonyma | ||||||||||||
|
||||||||||||
Dceřiné taxony | ||||||||||||
Viz Systematika | ||||||||||||
|
Labyrinthules ( lat. Labyrinthulea , MKZN ), nebo labyrinthulomycetes ( lat. Labyrinthulomycetes , MKN ) [1] [2] [3] jsou třídou protistů patřících do nadkmene Heterokonta nebo Stramenopiles . Zahrnuje asi 40 druhů – především mořské heterotrofní houbovité organismy [2] .
V ruskojazyčné literatuře se zakořenila tradice [4] označující jak zástupce třídy Labyrinthulea jako celek, tak zástupce rodu Labyrinthula v ní zahrnuté (v tomto článku je zmíněný termín používán v širokém smyslu , a pokud jde konkrétně o rod Labyrinthula , je to výslovně uvedeno).
Labyrinty jsou v oceánech všudypřítomné [5] . Vegetativní stadium u většiny druhů představuje plasmodium (síťované nebo rhizoidní ), skládající se z vřetenovitých nebo oválných buněk , které jsou ponořeny v ektoplazmatickém retikulu , jehož vlákna jsou pokryta membránou [1] [6] .
Z hlediska ekologie jsou labyrinthulae saprotrofní dekompozitoři , kteří provádějí cirkulaci organické hmoty v mořských a pobřežních ekosystémech a rozkládají detritus extracelulárními enzymy . Některé labyrinty způsobují nemoci zvířat a rostlin . Jiné slouží jako zdroje cenných chemikálií, jako jsou omega-3 polynenasycené mastné kyseliny s dlouhým řetězcem , které se používají jako potravinářské přísady, a proto mají velký průmyslový význam [7] .
Studium labyrinthulae začalo v roce 1867, kdy ruský botanik L.S. Tsenkovsky popsal [8] dva druhy, které byly zahrnuty do jím rozlišeného rodu Labyrinthula ( Labyrinthula ), prvního z rodů v současnosti zařazených do této třídy. Labyrinty, které objevil, vyrostly na mořských řasách nalezených v Černém moři poblíž Oděsy . Postavení tohoto rodu (v roce 1868 vyčleněného německým přírodovědcem E. Haeckelem do samostatné rodiny) v systému organického světa zůstávalo dlouho nejasné – byly připisovány myxomycetám , houbám a prvokům [9] .
V _________F. K.mykologamerický1936roce oomycetům (byla obvykle zařazena, i když s výhradami, do saprolegniálního řádu [11] ). Později byly popsány další rody této čeledi [1] [12] .
Obě rodiny byly zpočátku považovány za vzájemně nepříbuzné. Ultrastrukturální studie provedené v 50. a 60. letech 20. století však ukázaly strukturální podobnost obou skupin (přítomnost extracelulárního plazmatického retikula a obourozomů, podobnost ve struktuře buněčných stěn, zoospor a jejich bičíkového aparátu), což umožnilo americkému mykologovi L. Olivovník sjednotil obě čeledi v roce 1975 do jediného taxonu - třídy Labyrinthulea (Labyrinthules), obsahující jeden řád a dvě čeledi: Labyrinthulidae ( labyrinthulidae ; někdy v ruskojazyčné literatuře se této skupině protistů říká také slizovky síťované [13 ] ) a Thraustochytridae ( traustochytriae ) [1] [14] . V roce 1982 Olive zjistil, že je nutné zvýšit hodnost těchto dvou jednotek labyrintu na hodnost oddělení [15] . Nicméně, on nedal formální latinskou diagnózu pro tuto třídu; toto opomenutí napravil v roce 1986 anglický biolog T. Cavalier-Smith , který labyrintu jednoznačně zařadil do skupiny heterokontů [16] .
V roce 2012 O. R. Anderson a T. Cavalier-Smith revidovali strukturu třídy Labyrinthulea, včetně rodů Diplophrys , Sorodiplophrys , Amphifila (dříve klasifikovaných jako protistové ze skupiny Cercozoa ) a rozdělili třídu do 2 řádů a 8 čeledí (viz. dále) [17] .
Zvláštnost morfologie labyrinthulae lze nejzřetelněji ilustrovat na příkladu rodu labyrinthula ( Labyrinthula ). Ve vegetativním stadiu (trofontní stadium) existují zástupci tohoto rodu ve formě putujících síťovaných plazmodií: vřetenovitá, bezbarvá nebo nažloutlá tělíska obsahující jádro , která mají konstantní nebo proměnný tvar („buňky“), se posouvají do sliznic. které tvoří síť, podobně jako pseudopodia . Úhrnem takových slizničních provazců je u zástupců rodu Labyrinthula ektoplazmatické retikulum . Hlen , který vyplňuje zkumavky, se skládá z polysacharidů a „buňky“ po něm mohou volně klouzat a plazmalema funguje jako kryt ektoplazmatického retikula . Každá vřetenovitá "buňka" je obklopena zploštělou skořápkou, skládající se ze dvou rovnoběžných membrán s malou mezerou mezi nimi, ve kterých jsou umístěny šupiny. Šupiny jsou kulaté, tvoří se v diktyozomech [18] . V jednom nebo více bodech jsou spojeny dvě membrány, které tvoří pór - bothrosom (sagenogenetosom, sagenogen), takže membrána není souvislá. Ultrastruktura botrosomu je velmi složitá; přes botrosomy cytoplazmy „buňky“ komunikují s cytoplazmou sítě. Přítomnost schránky dvou membrán a botrosoma je unikátní (apomorfní ) znakem celé třídy labyrinthulae (ačkoli u některých zástupců již podruhé ztracena). Stojí za zmínku, že „buňky“ nejsou ve skutečnosti pravé buňky, protože každá oblast obsahující jádro je pouze částečně ohraničena ze socializované sítě cytoplazmatických řetězců [4] [13] .
Jestliže u Labyrinthulidae je plasmodium síťované a jeho slizniční vlákna obklopují každou „buňku“, pak u Aplanochytridae a většiny zástupců Thraustochytrida tvoří plasmodium stromovou strukturu (větvené slizniční vlákna vycházejí ze sporangia obklopeného hustou stěnou), připomínající rhizomycelium chytridových hub [19] . Anderson a Cavalier-Smith rozlišují u labyrintů tři hlavní morfologické typy. První typ, charakteristický pro většinu traustochytridů, naznačuje přítomnost nepohyblivých vegetativních buněk s jedním botrosomem, z nichž pocházejí tenké větvené ( nesloužící k pohybu, ale pravděpodobně ke zvětšení povrchu buňky pomocí vytvoření lepších podmínek pro absorpci organických molekul rozpuštěných v prostředí) a biflagelované zoospory. Druhý typ, charakteristický pro labyrinthulidy, se vyznačuje přítomností síťovaného plasmodia s nepohyblivými (u Aplanochytriidae) nebo klouzajícími (u Labyrinthulidae) vegetativními buňkami a také zoosporami. Třetí typ, který je charakteristický pro Diplophrys a příbuzné rody, naznačuje přítomnost dvou svazků polárních filopodií a absenci ektoplazmatického retikula, bothrozomů a zoospor [17] .
Ektoplazmatické retikulum zajišťuje nejen přichycení k substrátu [18] a pohyb „buněk“, ale také usměrňuje jejich pohyb směrem ke zdroji výživy, zajišťuje pohyb látek mezi „buňkami“ a prostředím a koexistenci „ buňky“, chrání „buňky“ před nepříznivými vnějšími faktory (například vysycháním) a umožňuje Plasmodium vylézt z vody na pevninu [13] . Mechanismus pohybu „buněk“ není znám (pravděpodobně se na pohybu podílejí aktinová vlákna umístěná v síti [20] a mukopolysacharidy ). Kontrakce aktinových filament ve sliznicích závisí na koncentraci vápenatých iontů . Síla vytvářená pohybem aktinového vlákna po slizniční vrstvě ležící nad "buňkami" zřejmě způsobuje, že se "buňky" pohybují vpřed rychlostí několika mikrometrů za sekundu. V klidu jsou pohyby chaotické, ale když se objeví živiny (atraktanty), stanou se jasně zaměřeny jejich směrem [21] .
Výše popsané ektoplazmatické retikulum není charakteristické pro všechny zástupce třídy labyrinthula; zejména chybí v Althornia [18] . Některé labyrinthulae mají stélky připomínající stélky chytridiomycetes , ale tato podobnost je pouze povrchní [6] .
Výtrusná stěna [21] labyrintu obsahuje proteiny a jednoduché cukry (obvykle galaktózu , ale u některých druhů převládá fukóza , rhamnóza nebo xylóza ). Předpokládá se, že použití fukózy je pro buňky iracionální, takže přítomnost tohoto cukru v labyrintu může mluvit ve prospěch jejich evoluční antiky. Labyrinthules nejsou schopny syntetizovat aminokyselinu lysin . Hlavní zásobní látkou je glykogen [22] . Mnoho členů této třídy akumuluje ve svých buňkách velké množství omega-3 polynenasycených mastných kyselin, jako je kyselina eikosapentaenová , kyselina dokosahexaenová a kyselina dokosapentaenová [5] . Mitochondriální kristy jsou tubulární [18] .
Navzdory tomu, že labyrintky patří mezi stramenopily, jejich výživa je v mnohém podobná jako u hub. Labyrinthules se živí osmotrofně , uvolňují rhizoidy přes detritus a vylučují enzymy, které rozkládají organickou hmotu na monomery , které jsou absorbovány plasmodiem [5] . Rozsáhlé ektoplazmatické retikulum zvyšuje absorpční povrch [18] . U některých druhů byla popsána fagotrofní výživa [18] .
Je známo, že několik virů obsahujících DNA a RNA infikuje labyrinthula [23] .
Životní cyklus labyrintů není zcela objasněn, ale nepochybně v něm existuje sexuální proces . U některých druhů byla popsána meióza [18] a gamety (samičí a samčí gamety jsou od sebe nerozlišitelné, tzn. dochází k izogamii ) [24] . Nejlépe prostudovaní zástupci popsali mnohobuněčné cysty , sporangia ( sori ), jakož i biflagelátové zoospory a aplanospory . Když se tvoří spory , buňky encystují buď jednotlivě nebo ve skupinách, obklopené tenkými stěnami a další společnou stěnou, takže se vytvoří sorus . Za příznivých podmínek klíčí jednotlivé cysty nebo každá buňka sorusu améboidními buňkami nebo zoosporami (mnohem méně často); v obou případech dávají vzniknout novým plazmodiím [25] .
Zoospory jsou důležité při určování vztahů labyrinthul a jejich struktura naznačuje, že labyrinthulae patří ke stramenopilům. Zoospory jsou reprezentovány multibičíkovými buňkami a tříčlenné mastigonémy jsou umístěny na předním bičíku . Ocasní bičík zoospor je podložen pigmentovou skvrnou [20] .
K reprodukci dochází v důsledku rozdělení „buněk“ uvnitř plasmodia na dvě části nebo oddělením plasmodia [20] . Plasmodium roste s probíhajícím dělením buněk a tvorbou nových slizničních provazců [26] .
Labyrinthulae jsou extrémně důležitou složkou mořské mikrobiální komunity. Žijí především v mořských a ústí řek , méně často ve sladké vodě nebo slané půdě . V roce 2014 byl popsán nový sladkovodní druh labyrintu Diplophrys mutabilis [27] . Labyrinthula se nachází na řasách , zbytcích cévnatých rostlin , v organickém detritu, kde tvoří slizké akumulace [2] [21] .
Labyrinty hrají důležitou roli v mořských potravinových řetězcích . Zástupci Thraustochytrida se často stávají potravou pro améby a omega-3 polynenasycené mastné kyseliny v nich obsažené přispívají k růstu a rozmnožování korýšů . Mnoho mořských ryb , neschopných syntetizovat tyto sloučeniny, je nuceno je získávat z řas, na kterých žijí labyrinty. Kromě toho labyrinty zásobují zooplankton těmito sloučeninami [18] .
Ačkoli v menší míře než bakterie mohou labyrinty působit jako primární kolonizátory anorganických substrátů, včetně plastu , skla, hliníku a skelných vláken, které jsou ponořeny ve vodě. Larvy mořského žaludu Balanus amphitrite se lépe usazují na površích pokrytých Thraustochytrida než na holých površích. Proto je možné, že labyrinty hrají roli v zajištění usazení larev mořských bezobratlých [18] .
Mnoho labyrinthulae jsou komenzálové , parazité nebo endobionti rostlin. Jsou schopny proniknout buněčnou stěnou suchozemských rostlin, hub, rozsivek ( Thalassonema ), zelených ( Cladophora ) a žlutozelených ( Vaucheria ) řas. Labyrinthula zosterae a L. macrocystis tedy způsobují zakrslost u několika druhů mořských trav z čeledi Zosteraceae [20] . Podle řady vědců jsou labyrinty zodpovědné za hromadnou smrt Zostery , která byla opakovaně pozorována v Bílém moři a mořích Atlantského oceánu . Známé jsou druhy ze suchozemských biotopů, např. parazité kořenů pšenice [28] . Zajímavé je, že některé druhy Thraustochytrida se dobře vyvíjejí na pylu borovic umístěných v mořské vodě (což zejména umožňuje jejich izolaci pro další výzkum) [29] [18] .
Některé labyrinthulae přijaly tkáně a trávicí trakt zvířat jako substrát a žijí tam jako parazité, komenzálové nebo mutualisté . Například některé Thraustochytrida je lepší izolovat pomocí larev Artemia místo pylu borovice. Aplanochytrium yorkensis způsobuje infekce žáber u mlže Crassostrea virginica . Některé labyrinthulae sídlí v jaterních buňkách krabů . Labyrinthuly byly také izolovány z rybích tkání, ale zjevně v nich nezpůsobovaly onemocnění [18] . Některé labyrinthulae jsou patogeny korálů – Gorgonian Gorgonia ventalina [ [30] .
V labyrinthule je paralelně se zvířaty, rostlinami a houbami pozorován proces ponechání vody na zemi, protože ektoplazmatická síť umožňuje udržovat podmínky vodního prostředí mimo ni. Z tohoto důvodu jsou bludiště velkým evolučním zájmem [28] . Existují určité důkazy naznačující, že labyrinthulae byly prvními eukaryotickými osmoheterotrofy. Rané labyrinty byly zjevně schopny osmotrofní i fagotrofní výživy, což potvrzuje schopnost fagotrofie u řady moderních druhů. Kromě toho, jak bylo uvedeno výše, traustochytridi mohou růst na pylu borovic . To je způsobeno jejich schopností ničit sporopollenin , který je součástí pylových zrn , i když je velmi odolný vůči mikrobiální destrukci. Schopnost ničit sporopollenin hovoří ve prospěch velmi dlouhé evoluční historie této skupiny protistů [18] .
Anderson a Cavalier-Smith se domnívají, že předchůdci labyrinthulae byli svou morfologií blízcí moderní traustochytrii, takže tato traustochytria nejvíce odráží výchozí stav třídy. Jak typ struktury labyrintů, tak i typ struktury Diplophrys a příbuzných rodů ( Sorodiplophrys , Amphifila ) jsou druhotné, vycházejí ze strukturního typu raných labyrintů v průběhu evoluce (poslední z těchto typů vznikly nezávisle na sobě nejméně dvakrát) [17 ] .
Olive přesunula třídu Labyrinthulea do samostatného podkmene Labyrinthulina typu Mycetozoa [14] . Ve většině klasifikací navržených v poslední třetině 20. století a na samém počátku 21. století byl labyrint rozlišen na samostatný typ (oddělení). Mykologové přitom jako název třídy používali název Labyrinthulomycetes (navrhl J. A. von Arx v roce 1970 [31] , validoval M. W. Dick v roce 2001 [32] ), jako název oddělení pak název Labyrinthulomycota . (navrhl R. H. Whittaker v roce 1969 [33] ); zpočátku byl objem obou taxonů omezen pouze na labyrinthulae (v roce 2003 navrhl ruský mykolog E. A. Kuzněcov vyčlenit labyrinthul dokonce do samostatné říše Mycomyxina [13] [34] [35] ) [1] . Protozoologové šli stejnou cestou: když se v roce 1980 Mezinárodní výbor pro systematiku prvoků vyslovil pro rozdělení dříve jednotného typu prvoků na 7 typů, byla třída Labyrinthulea přesunuta do samostatného typu Labyrinthomorpha Page, 1980 [36] [37 ] .
Od 90. let 20. století se však rozšířily systémy, v nichž jsou labyrinty považovány právě za třídu zahrnutou do skupiny heterokontů [38] .
Podle fylogenetické analýzy z roku 2009 jsou Labyrinthules monofyletickou skupinou. Tato analýza ukázala, že Labyrinthulidae a Aplanochytridae jsou sesterské skupiny a Thraustochytrida (v tradičně přijímaném svazku) je ve skutečnosti parafyletickým taxonem a je rozdělen do dvou skupin (Thraustochytrida1 a Thraustochytrida2) [13] . Thraustochytrida2 (skupina později přiřazená k čeledi Oblongichytriidae [17] ) je sesterským taxonem ve vztahu ke skupinám Labyrinthulidae a Aplanochytridae a Thraustochytrida1 (zbytek traustochytrida) je ve vztahu ke společnému předkovi Thraustochytridae [ Labochochytridae2, Labyochyplanyplany 7] .
Podle Andersona a Cavalier-Smitha (2012) je systém tříd Labyrinthulea následující [17] :
Třída Labyrinthulea Olive, 1975 (labyrinthule)
Autoři systému záměrně interpretují řád Thraustochytrida jako parafyletický taxon (usilují o větší homogenitu každého z obou řádů z hlediska morfologie) [17] . Alternativou je převod čeledi Oblongichytriidae do řádu Labyrinthulida, čímž se oba řády stávají monofyletickými [39] .
V roce 2013 se objevily argumenty pro zařazení do třídy Labyrinthulea - jako nejranějšího odděleného kladu - nově odlišené skupiny Amphitremida ( amébovití prvoci z rodů Amphitrema a Archerella ), jejichž zástupci byli dříve přiřazeni k Cercozoa [39 ] .
Třídní systém Labyrinthulea navržený Andersonem a Cavalle-Smithem s řády Labyrinthulida a Thraustochytrida byl také přijat v makrosystému živých organismů navrženém v roce 2015 Michaelem Ruggierem et al. Zde je tato třída považována za jednu ze šesti tříd typu Bigyra v supertypu Heterokonta [40] [41] . Zároveň zůstává nejasný status typu Bigyra: podle fylogenetické analýzy heterokontů, jejíž výsledky byly publikovány v roce 2013, jde o parafyletický taxon a třídu Labyrinthulea spolu s málo prozkoumanými a fenotypově necharakterizovanými skupina Eogyrea , tvoří v ní podtyp Sagenista (většinou časně oddělený klad heterokontů) a zbytek tříd zahrnutých do typu Bigyra se spojuje do supertypu Opalozoa , sesterské skupiny pro klad, který zahrnuje dva jiné typy heterokontů ( Pseudofungi a Ochrophyta ); autoři analýzy však uvádějí, že existují data ve prospěch monofylie typu Bigyra [42] .
Skupina taxonomů v roce 2019 navrhla svou vizi taxonu a jeho vztahů [43] :39-40 :
V současné době získávají labyrinty velký průmyslový význam jako přírodní zdroje omega-3 polynenasycených mastných kyselin. Labyrinthula se navrhuje používat pro syntézu karotenoidů a skvalenu i ve složení krmiv pro akvakulturu [5] . Labyrinthulae však mohou způsobit onemocnění u hospodářsky významných měkkýšů pěstovaných v marikultuře [18] .
Sar | Klasifikace|||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Stramenopile |
| ||||||||||||||||
Alveoláty |
| ||||||||||||||||
rhizaria |
|