Тип инфузории является более организованным в развитии по отношению к другим представителям простейших, и насчитывает, по разным данным, до 6 – 7 тыс. видов организмов. Включает в себя два класса: ресничные (характеризуются наличием на теле ресничек, которые могут быть распределены по телу равномерно или образовывать цирры) и сосущие (для взрослых представителей данного класса характерно отсутствие ресничек, глотки и рта, но наличие одного или нескольких щупалец).

Форма тела у разных видов может быть любой, но чаще всего она удлиненная и обтекаемая. В теле инфузории находится ядерный аппарат, который состоит из большого вегетативного и малого генеративного ядер. Это строение характерно только для данного типа простейших. Еще одной важной отличительной чертой для инфузорий является наличие осморегуляции – функции регулирования давления клеточной жидкости внутренней среды.

Для перемещения и захвата добычи инфузории используют реснички, движение которых скоординировано. Сначала они быстро и сильно сгибаются в одну сторону, затем выпрямляются. Реснички могут соединяться друг с другом, образовывая более сложные и механически эффективные структуры (цирры, мембранеллы).

Размножение может происходить несколькими способами: бесполое деление клетки, повторное, множественное деление или почкование. Половое размножение у инфузорий носит название конъюгации и заключается во временном обмене частями ядерного аппарата с находящимся в них небольшим объемом цитоплазмы. При этом данный процесс не ведет к росту числа представителей типа, он необходим для обновления генетической информации ядерного аппарата инфузории, а, следовательно, улучшения адаптации к окружающей среде и повышения ее жизнеспособности.

Виды инфузорий

Основное количество видов – свободноживущие простейшие организмы, обитающие в морских и пресных водах. Некоторые инфузории живут в капельках почвенной влаги. Могут вести плавающий, сидящий или прикрепляющийся образ жизни.

Инфузория-туфелька (парамеция)

Является характерным представителем вида пресноводных простейших. В экосистеме водоемов инфузории играют роль компонента цепей питания. Они питаются бактериями, частичками водорослей, тем самым регулируют их численность и очищают воду от загрязнений, а сами являются пищей для беспозвоночных и мальков рыб.

Инфузории-хищники

Также живут в водоемах, но в качестве пищи используют не бактерий, а более мелких представителей своего вида. Инфузории Didinium используют выступающий над телом ротовой конус с палочным аппаратом, состоящим из фибрилл. Они прокалывают и поедают свою жертву. Другие представители, такие как Dileptus, имеют на теле длинный отросток, расположенный спереди, и загоняют с его помощью в рот пищу. Сосущая инфузория Sphaerophrya ловит добычу при помощи щупалец с липким секретом на вершине. Содержимое пойманной таким образом инфузории перетекает по каналам, расположенным в щупальцах, в эндоплазму инфузории-хищника и переваривается там.

Инфузории-симбионты

Кроме свободных, самостоятельно добывающих себе пищу, существуют и инфузории-симбионты, живущие в рубце жвачных животных (представители отряда Entodiniomorpha). Они питаются бактериями и клетчаткой, способствуя улучшению ее переваривания. И дополнительно сами являются белковым питанием для животных. Биомасса микроорганизмов быстро восстанавливается за счет высоких темпов их размножения.

Пути заражения человека

Наиболее частыми местами заражения являются фермы и частные хозяйства, где происходит разведение свиней или скота. Сами работники хозяйств подвержены большему риску по сравнению с остальным населением. Дело в том, что цисты достаточно живучи и могут оставаться в помете животного продолжительное время. Срок сохранения цист в экскрементах свиней может доходить до нескольких недель. В вегетативной форме, при комнатной температуре, они погибают через 2-3 дня. Сами цисты могут переноситься птицами и насекомыми, попадая с их помощью на овощи и фрукты, растущие в опасной близости от загона скота. Также они могут переноситься через воду или вследствие тактильного контакта с зараженным предметом или уже заболевшим человеком. При заражении человека проявляются характерные симптомы.

Симптомы и осложнения

Патологические процессы начинаются вследствие размножения микроорганизмов в стенках толстой кишки, возможно заражение конечной части тонкой кишки и образование язв. Заболевание может протекать в острой или хронической форме. Чаще наблюдаются пациенты с хронической формой заболевания.

При любой форме характерным признаком будет появление кровавого поноса со слизью и зловонным запахом, либо возникновение колита, сопровождающегося выделением полужидкого слизистого поноса без крови. Хроническая форма протекания может не проявляться в форме дизентерии совсем, находиться в стадии ремиссии. В таком случае больные считают, что у них присутствует легкий недуг и не обращаются к специалистам. При длительном запускании болезни периоды ремиссии могут сокращаться, а острые состояния будут проявляться сильнее. В такие моменты шанс летального исхода намного выше.

Развитие болезни обычно разделяют на три этапа:

• инкубационный период;
• острый период;
• хронический балантидиаз.

У больного балантидиазом наблюдаются следующие симптомы: снижение аппетита, головная боль, повышенная температура, проявление умеренной лихорадки (или жара), слабость. Вместе с основными признаками могут проявляться и характерные симптомы заболевания: метеоризм, боли в животе, понос, при поражении прямой кишки могут наблюдаться тенезмы (ложные позывы к дефекации, сопровождающиеся болезненными ощущениями). В кале больного присутствуют примеси крови и слизи. Возможно появление сухости языка, болезненные чувства в области печени (по тактильным ощущениям она увеличивается). При тяжелом течении болезни начинается сильная лихорадка, появляется частая тошнота, зловонный понос с кровью и слизью. Такие больные очень быстро худеют, и уже неделю спустя у них развивается кахексия (истощение организма).

Диагностика и лечение

Диагностика наличия в организме инфузории Balantidium coli проходит при помощи нативного (сохраняющего естественную структуру и цвет исследуемого материала) мазка или соскоба с пораженного участка кишечника, взятого при помощи процедуры ректороманоскопии. Сами инфузории обнаруживаются достаточно легко за счёт крупного размера, характерной формы и высокой подвижности. Сложнее выявляются цисты. Распознать их можно с помощью окрашенных препаратом Люголя растворов. Обычно в мазках наблюдается небольшое количество балантидий, а для постановки точного диагноза необходимо пройти анализ несколько раз. Важной информацией при постановке диагноза является место проживания больного, близость расположения ферм и мест содержания домашнего скота.

Диагностика выявления опасных бактерий проводится несколькими способами:

Исследования под микроскопом

В этом случае исследуется нативный мазок. Балантидии хорошо просматриваются при увеличении, так как их длина составляет около 75 мкм, а толщина порядка 40 мкм. Для ее обнаружения достаточно небольшого увеличения микроскопа. Чтобы более детально изучить микроорганизм, стоит убрать лишнюю жидкость из препарата. Возбудитель заболевания замедлится и его можно будет рассмотреть более подробно. При таком увеличении видно реснички, равномерно покрывающие яйцеобразное тело инфузории. В центре просматривается бобовидное тело – вегетативное ядро (макронуклеус). Его окружает мутная зернистая жидкость – эндоплазма. Следующим слоем следует эктоплазма и цитоплазма, ограничивающая клетку от внешней среды. Вакуоли располагаются в передней и задней части организма. Они похожи на светлые шары, которые то появляются, то исчезают.

Метод Гейденгайна

При изучении препарата по методу Гейденгайна признаки проявления микроорганизма такие же, как и при исследование под микроскопом. Наблюдение также проводится при относительно небольшом увеличении. Балантидии легко обнаруживается благодаря внутреннему строению клетки. Небольшое отличие наблюдается в отсутствие ресничек в рассматриваемой среде.

Культуральный метод

Для изучения балантидии таким методом используют среду Райса.

Лечение больного балантидиазом должно проводиться под строгим наблюдением врача или в больнице. Для улучшения самочувствия и ускорения выздоровления пациенту выписывают следующие лекарства:

• метронидазол;
• мономицин;
• окситетрациклин.

Профилактика

Для избежания заражения опасным заболеванием стоит соблюдать элементарные правила личной гигиены:

• мыть руки перед приемом пищи и после посещения туалета;
• обрабатывать горячей водой фрукты и овощи;
• кипятить воду для приготовления чая или других напитков.

В общественных масштабах должны приниматься меры:

• по борьбе с загрязнением мест проживания человека экскрементами свиней;
• по улучшению гигиены труда и по профилактике возможного вредного влияния на здоровье людей, работающих с животными на фермах;
• по своевременному диагностированию заболевания и лечению зараженных балантидиазом людей.

Инфузория-туфелька обитает в мелких стоячих водоёмах. Это одноклеточное животное длиной 0,5 мм имеет веретеновидную форму тела, отдалённо напоминающую туфлю. Инфузории все время находятся в движении, плавая тупым концом вперёд. Скорость передвижения этого животного достигает 2,5 мм в секунду. На поверхности тела у них имеются органоиды движения — реснички. В клетке два ядра: большое ядро отвечает за питание, дыхание, движение, обмен веществ; малое ядро участвует в половом процессе.

Строение инфузории туфельки

Организм инфузории устроен сложнее. Тонкая эластичная оболочка, покрывающая инфузорию снаружи, сохраняет постоянную форму её тела. Этому же способствуют хорошо развитые опорные волоконца, которые находятся в прилегающем к оболочке слое цитоплазме. На поверхности тела инфузории расположено около 15 000 колеблющихся ресничек. У основания каждой реснички лежит базальное тельце. Движение каждой реснички состоит из резкого взмаха в одном направлении и более медленного, плавного возвращения к исходному положению. Реснички колеблются примерно 30 раз в секунду и, словно вёсла, толкают инфузорию вперёд. Волнообразное движение ресничек при этом согласованно. Когда инфузория-туфелька плывёт, она медленно вращается вокруг продольной оси тела.

Процессы жизнедеятельности

Питание

Туфелька и некоторые другие свободно живущие инфузории питаются бактериями и водорослями.

Реакция инфузории-туфельки на пищу

Тонкая эластичная оболочка, (клеточная мембрана ) покрывающая инфузорию снаружи, сохраняет постоянную форму тела. На поверхности тела расположено около 15 тысяч ресничек. На теле имеется углубление — клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. На дне глотки пища попадает в пищеварительную вакуоль. В пищеварительной вакуоле пища переваривается в течение часа, вначале при кислой, а затем при щелочной реакции. Пищеварительные вакуоли перемещаются в теле инфузории током цитоплазмы. Не переваренные остатки выбрасываются наружу в заднем конце тела через особую структуру — порошицу, расположенную позади ротового отверстия.

Дыхание

Дыхание происходит через покровы тела. Кислород поступает в цитоплазму через всю поверхность тела и окисляет сложные органические вещества, в результате чего они превращаются в воду, углекислый газ и некоторые другие соединения. При этом освобождается энергия, которая необходима для жизни животного. Углекислый газ в процессе дыхания удаляется через всю поверхность тела.

Выделение

В организме инфузории-туфельки находятся две сократительные вакуоли, которые располагаются у переднего и заднего концов тела. В них собирается вода с растворёнными веществами, образующимися при окислении сложных органических веществ. Достигнув предельной величины, сократительные вакуоли подходят к поверхности тела, и их содержимое изливается наружу. У пресноводных одноклеточных животных через сократительные вакуоли удаляется избыток воды, постоянно поступающей в их тело из окружающей среды.

Раздражимость

Инфузории-туфельки собираются к скоплениями бактерий в ответ на действие выделяемых ими веществ, но уплывают от такого раздражителя, как поваренная соль.

Раздражимость — свойство всех живых организмов отвечать на действия раздражителей — света, тепла, влаги, химических веществ, механических воздействий. Благодаря раздражимости одноклеточные животные избегают неблагоприятных условий, находят пищу, особей своего года.

Размножение

Бесполое

Инфузория обычно размножается бесполым путём — делением надвое. Ядра делятся на две части, и в каждой новой инфузории оказывается по одному большому и по одному малому ядру. Каждая из двух дочерних получает часть органоидов, а другие образуются заново.

Размножение инфузории-туфельки

Половое

При недостатке пищи или изменении температуры инфузории переходят к половому размножению, а затем могут превратиться в цисту.

При половом процессе увеличения числа особей не происходит. Две инфузории временно соединяются друг с другом. На месте соприкосновения оболочка растворяется, и между животными образуется соединительный мостик. Большое ядро каждой инфузории исчезает. Малое ядро дважды делится. В каждой инфузории образуются четыре дочерних ядра. Три из них разрушаются, а четвёртое снова делится. В результате в каждой остаётся по два ядра. По цитоплазматическому мостику происходит обмен ядрами, и там сливается с оставшимся ядром. Вновь образовавшиеся ядра формируют большое и малое ядра, и инфузории расходятся. Такой половой процесс называется конъюгацией. Он длится около 12 часов. Половой процесс ведёт к обновлению, обмену между особями и перераспределению наследственного (генетического) материала, что увеличивает жизнестойкость организмов.

Жизненный цикл инфузории-туфельки

(CILIOPHORA, или INFUSORIA)

Тип включает более 7 тыс. видов. Представители характеризу­ются органеллами движения - ресничками (хотя бы на некото­рых стадиях развития), расположенными на поверхности клетки в определенном порядке, а также своеобразным ядерным аппара­том, состоящим из двух ядер - мелкого генеративного микро­нуклеуса и крупного вегетативного макронуклеуса (рис. 10). Бес­полое размножение происходит путем поперечного деления и половое - конъюгацией.

Рис. 10. Инфузория туфелька (Paramecium caudatum):

1 - реснички; 2 - пищеварительные ва­куоли; 3 - большое ядро (макронукле­ус); 4 - малое ядро (микронуклеус); 5 -ротовое отверстие и глотка; 6 - непереваренные остатки пищи; 7 - трихоцисты; 8 - сократительная вакуоль

Это наиболее сложно диф­ференцированные однокле­точные с постоянными цито-плазматическими структурами. Стенки клетки инфузорий име­ют «альвеолярное строение» с четырьмя мембранами и по­лостями - «альвеолами» - по­середине. Кроме того, стенка содержит трихоцисты. Это за­щитные приспособления в виде палочек, расположенных под пелликулой. При раздражении животного трихоцисты выстре­ливаются наружу.

Половой процесс сопровож­дается перестройкой ядерного аппарата. При конъюгации в клетках партнеров происходит распад макронуклеуса и редук­ционное деление микронукле­уса. Получаются четыре ядра, три из них отмирают. Оставше­еся ядро делится на два пронуклеуса - мужской и женский. Между особями происходит обмен: одно ядро переходит в соседнюю клетку, другое - приходит из нее. Эти гаплоидные ядра сливаются, образуя диплоидное ядро - синкарион. Затем партнеры расходятся, а синкарионы в каждом из них путем деления создают новый ядерный аппарат. По­ловой процесс с такой же перестройкой ядер­ного аппарата может идти и без партнера. Слияние пронуклеусов в данном случае явля­ется самооплодотворе­нием и носит название автогамии.

Рис. 11. Жизненный цикл Ichthyophthirius multifiliis:

В настоящее время предложено несколько вариантов класси­фикации инфузорий. Согласно традиционной системе тип делит­ся на два класса: ресничные инфузории и сосущие. Представители первого из них обладают ресничками в течение всей жизни, у них есть строго локализованное место приема пищи - клеточный рот. Сосущие инфузории - это сидячие формы, во взрослом состоя­нии не имеют рта, но зато снабжены щупальцами, служащими для ловли добычи и приема пищи. Подобно ресничным, у них два ядра (микро- и макронуклеус), и половой процесс идет по типу конъюгации. Ресничками обеспечены только стадии бесполого размножения - «бродяжки», которые отпочковываются от роди­тельской особи и уплывают. Через некоторое время «бродяжки» садятся на субстрат, теряют реснички и образуют сосательные щупальца. Доказано, что сосущие инфузории происходят от рес­ничных.

В заключении раздела, посвященного простейшим, приводим характеристику важнейших заболеваний, вызываемых одноклеточ­ными животными в России (табл. 8).

К типу инфузорий относят около 7 тысяч видов простейших, размеры которых составляют от 0,01 до 3 мм. Органеллами движения у них являются множественные реснички, именно потому второе название типа - ресничные .

У большинства видов инфузорий имеются два ядра. Первое - крупное вегетативное, макронуклеус . Оно имеет полиплоидный набор хромосом, отвечает за регуляцию обмена веществ, например, синтез белков. Второе ядро - мелкое генеративное, микронуклеус . Имеет диплоидный набор хромосом и принимает участие в процессе полового размножение.

Инфузория-туфелька

Инфузория-туфелька имеет высокий титул - она наиболее сложна по строению из всех одноклеточных. Ее «подошвообразная» форма неизменна благодаря плотной эктоплазме, наружному цитоплазматическому слою, образующему добавочную оболочку организма - пелликулу . Инфузория-туфелька - грязнуля, живет в пресной воде с высоким уровнем органического загрязнения: там обязательно должно что-то гнить. Кстати, прекрасно себя чувствует эта инфузория в домашних аквариумах, где идет на корм рыбам.

Строение

1. Внутри цитоплазмы, в противоположных частях инфузории, расположены две сократительные вакуоли . Каждая представляет собой резервуар с 5-7 приводящими канальцами. Они имеют форму солнца с лучами и прекрасно видны под микроскопом. Сокращаясь по очереди, вакуоли выводят наружу вредные вещества и лишнюю воду.

2. Два ядра разительно отличаются по размеру.

3. Трихоцисты - средство защиты инфузории-туфельки. Они имеют форму веретен, прикреплены к мембранным мешочкам. В случае любого раздражения инфузории мембранные мешочки сокращаются, трихоцисты сильно удлиняются, и организм как будто ощетинивается множественными тонкими нитями-иголочками.

4. Все тело инфузории покрыто огромным количеством ресничек - их может быть от 10 до 15 тысяч! Организованы они в ряды, а самые длинные находятся на краю желобка, заканчивающегося ротовым отверстием. Благодаря волнообразному движению ресничек инфузория развивает очень приличную для своего размера скорость - до 2 мм в секунду.

5. Клеточный рот - место, где мембрана впячивается внутрь инфузории. Здесь расположены самые длинные и сильные реснички, способствующие попаданию пищи в рот, и далее в клеточную глотку .

Питание

1. Через нижний конец глотки пища поступает в цитоплазму.

2. Пищей инфузории служат одноклеточные водоросли и бактерии. Процесс их переваривания идет в пищеварительных вакуолях , которые мигрируют вдоль всей клетки.

3. Неусвоенные фрагменты пищи выпускаются наружу через порошицу , расположенную в условной брюшной части инфузории.

Или Ресничные (Ciliophora) - наиболее высокоорганизованные . Органоидами и захвата пищи служат реснички, покрывающие всю или часть тела простейшего. Для инфузорий характерен ядерный дуализм. Форма и размеры крайне разнообразны. Размеры тела колеблются от 30 мкм до 10 мм. Наружный слой эктоплазмы образует пелликулу, которая может быть скульптурирована. В цитоплазме развиты опорные фибриллы и микротрубочки, способствующие поддержанию формы тела. В поверхностном слое цитоплазмы располагаются трихоцисты, мукоцисты, токсицисты - органеллы нападения и защиты.

У примитивных инфузорий все реснички, покрывающие тело животного, одинаковы. У более высокоорганизованных инфузорий наблюдается специализация ресничного аппарата: слипание ресничек и образование мембран (реснички слипаются в один ряд), мембранелл (реснички слипаются в несколько рядов) и цирр (реснички слипаются пучками). Мембраны и мембранеллы образуют цилиатуру (ресничный аппарат) ротового отверстия, а цирры служат для передвижения по субстрату.

На дне глотки формируются пищеварительные вакуоли. С помощью токов цитоплазмы вакуоли совершают сложное движение в теле животного (циклоз). Непереваренные остатки пищи выбрасываются через отверстие в пелликуле - порошицу. Строение сократительных вакуолей усложняется: обычно вакуоль состоит из центрального резервуара и нескольких приводящих канальцев. С внешней средой резервуар связан выводящим канальцем, открывающимся в определенном месте тела.

Ядерный аппарат образован как минимум двумя ядрами. Макронуклеус, или вегетативное ядро, имеет полиплоидный набор хромосом. Микронуклеус, или генеративное ядро, имеет диплоидный набор хромосом. Макронуклеус ответствен за синтез белка в клетке, микронуклеус принимает участие в половом процессе. Бесполое размножение происходит путем поперечного деления клетки. При этом многие клеточные органеллы реорганизуются: так, у дочерних особей заново возникают ротовые аппараты.

Половой процесс протекает по типу конъюгации. Две инфузории временно объединяются и обмениваются частями своего ядерного аппарата (результат последовательных делений микронуклеуса). Затем инфузории расходятся, и в теле каждой особи начинается реорганизация ядра, в результате чего образуются новые макронуклеус и микронуклеус. У инфузорий реорганизация ядерного аппарата может происходить в результате автогамии.

Свободноживущие инфузории обитают в , как пресной, так и соленой. Большую группу составляют почвенные инфузории, которые живут в почве за счет капиллярной влаги. Есть виды свободноплавающие, а есть прикрепленные. Питаются бактериями, одноклеточными водорослями или мелкими простейшими. Узкоспециалированная группа инфузорий своеобразного строения - симбионты рубца жвачных. Эктопаразитические инфузории - триходина и ихтиофтириус - обитают на коже рыб, причиняя тем самым значительный вред, особенно молоди. В толстом кишечнике человека и свиньи паразитирует инфузория балантидиум, вызывающая тяжелую форму колита. Особую группу образуют хищные, сосущие инфузории (Suctoria). Это сидячие организмы, во взрослом состоянии не имеющие ресничек, рта и глотки. Инфузории снабжены разнообразного вида щупальцами, с помощью которых они питаются, высасывая содержимое других инфузорий. Бесполое размножение - почкование, в результате образуется покрытая ресничками бродяжка.