Подцарство едноклетъчни животни или протозои (Protozoa)

Едноклетъчните животни, наричани още първаци или протозои, са организми, които морфологически съответстват на една клетка, а функционално – на самостоятелен организъм. Наричат ги още организми на клетъчно ниво на организация.

В сравнение с другите групи животни едноклетъчните са открити сравнително късно, след откриването на микроскопа от Антони ван Льовенхук (1632-1723). На него дължим и първите описания на едноклетъчни организми, наблюдавани в блатна вода от Холандия (1675). След откриването и особено след усъвършенстването на микроскопа следва период на бързо нарастване на броя на новооткритите видове протозои. Освен в сладките води, почвите и морето, те са открити и в голям брой други организми и се установява, че някои от тях са опасни паразити и причинители на заболявания на животните и човека. Днес са известни около 70 000 вида протозои, от които около 35 000 вида са фосилни, а останалите са днес живеещи форми. От тях над 12 000 вида (тоест около 1/3) са паразити на животните, растенията и човека. Терминът „Protozoa“ е предложен от немския зоолог и палеонтолог Георг Август Голдфус (1818).

Схема на едноклетъчен организъм
Фиг.5
Ултраструктурна организация на едноклетъчен организъм (схема).
1 – камшиче (флагелум)
2 – базално телце (кинетосома)
3 – стигма
4 – центриола
5 – ядро
6 – переноид в хлоропласта
7 – хлоропласт
8 – цитоплазма
9 – Голджиев апарат
10 – ендоплазматична мрежа
11 – митохондрии

Устройството на протозоите е твърде разнообразно. Най-общите белези, които характеризират едноклетъчните животни, се изразяват в следното:

  1. Тялото на преобладаващата част от едноклетъчните животни е представено от една клетка, която съдържа два основни компонента: цитоплазма и ядро, т.е. те са еукариотни организми. Значително по-рядко се срещат и колониални протозои, образувани от няколко или множество клетки, или големи плазмодиални организми с множество ядра в общото цитоплазмено тяло. Тялото е обвито от клетъчна обвивка или мембрана, която има типична за биологичните мембрани триламеларен строеж.
  2. Цитоплазмата на протозоите има сложна структура, но най-общо се дели на два слоя: външен или ектоплазма и вътрешен или ендоплазма. В ендоплазмата са разположени различни клетъчни органели: ядро, ендоплазматична мрежа, апарат или комплекс на Голджи, митохондрии, рибозоми и др. (фиг. 5). При някои едноклетъчни животни са открити и специфични клетъчни органели, например хидрогенозоми, кинетопласти и други, които не се срещат в клетките на многоклетъчните животни.Цитоплазмата представлява сложна система от хидрофилни колоиди, в която основен компонент на дисперсната фаза са гигантските молекули и комплекси от белтъци, а дисперсната среда е вода с разтворени в нея соли. В цитоплазмата на първаците непрекъснато протичат процеси на обратима желатинизация и преминаване на белтъците от течно агреганто състояние (зол) в желатинообразно състояние (гел). С тези процеси са свързани амебовидното движение на едноклетъчните и образуването на по-плътните периферни структури на цитоплазмата – ектоплазмата и клетъчните мембрани.
  3. Ядрото на протозоите обикновено е едно и е разположено централно в цитоплазмата, но се срещат и видове с няколко или множество ядра. Обикновено тези протозои, които имат сложен жизнен цикъл, свързан и с редуване на поколенията, често имат и многоядрени стадии. Такива са например шизонтите на маларийния плазмодии и кокцидиите, агамонтите на фораминиферите и други. В ядрото има едно или няколко ядърца (кариозоми), хроматин и кариолимфа и са обвити от двумембранна ядрена обвивка с множество пори. Хроматинът представлява всъщност деспирализирани хромозоми, образувани от дезоксинуклеопротеиди. Последните от своя страна се състоят от дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) и хистони, а ядърцата или кариозомите се състоят от рибонуклеинова киселина (РНК) и белтъци.
  4. Едноклетъчните животни се движат с помощта на специални двигателни органели, които биват временни цитоплазмени образувания или псевдоподи (например при кореноножките), камшичета (при камшичестите) и реснички (при ресничестите).
  5. Отделните видове едноклетъчни животни имат жизнен цикъл, който се изразява в редуването на строго определени фази или стадии. Жизненият цикъл представлява отрязъка между две еднозначни фази от съществуването на едноклетъчните животни. Някои протозои притежават свойството да се инцистират при неблагоприятни условия и в състояние на цисти да преживяват дълго време. Известно е, че цистите на някои видове амеби и инфузории могат да преживяват при неблагоприятни условия над 10-12 години.
  6. Размножаването на протозоите е твърде разнообразно и се осъществява както по безполов път чрез просто делене на две, пъпкуване и стробилация, така и чрез половите процеси копулация и конюгация, от които последния процес е познат в животинското подцарство само при ресничестите едноклетъчни.

Разпространение и значение на протозоите. Преобладаващата част от свободно живеещите едноклетъчни животни имат космополитно разпространение, а паразитите са ограничени естествено в ареала на техните гостоприемници. От свободно живеещите протозои по-ограничено разпространение имат някои видове радиоларии, фораминифери и други, обитаващи предимно топлите морета и райони на Световния океан или определени дълбочини в него.

В зависимост от типа на обитаваните биотопи протозоите биват сладководни, бракични, морски и почвени. Тези основни екологични групи могат от своя страна да се поделят на по-малки екологични категории. Така например морските едноклетъчни могат да бъдат неустонни, тоест, обитаващи повърхностната ципа на морето, планктонни – обитаващи дълбочините на водния слой, бентосни – обитаващи морското дъно и т.н. Най-общо може да се отбележи, че протозоите са животинска група в биологически прогрес и по разпространение в природата и разнообразие на местообитанията успешно съперничат на бактериите, гъбите и нематодите. Почти няма биотоп, съдържащ минимално количество влага, в който да не са открити едноклетъчни животни, а техните цисти могат да се открият навсякъде на нашата планета, вкл. и на голяма височина в земната атмосфера.

Протозоите играят важна роля в природата и живота на човека. Тяхното значение се изразява най-общо в следното:

  • Много видове и цели групи протозои (например морски и сладководни инфузории, голи амеби и фораминифери, динофлагелиди и други) участват в хранителните вериги на голям брой по-висши безгръбначни и гръбначни животни (червеи, ракообразни, риби и други).
  • Голям брой сладководни и морски първаци, главно от групите на кореноножките и ресничестите играят важна роля в биологическото самопречистване на водните басейни. Те се хранят главно с бактерии и поемат и много патогенни за животните и човека микроорганизми.
  • Почвените протозои играят важна роля в биодинамиката на различните почвени типове и по-специално в трансформацията и натрупването на органическо вещество в почвата, главно в хумусния хоризонт.
  • Редица свободно живеещи едноклетъчни могат успешно да се използват като тест обекти за токсикологични изследвания, както и като модели за генетични, биохимични, биофизични, космични и други изследвания. Тяхната способност да се размножават бързо и да се поддържат лесно в чиста култура ги прави много удобни обекти за лабораторна и експериментална дейност.
  • Скелетите на много морски едноклетъчни животни (фораминифери, радиоларии коколитофориди и други) са образували и образуват и днес мощни седименти на морското дъно, от които по-късно се формират седиментните скали. Нумулитовите варовици например, които са широко разпространени и по българското черноморско крайбрежие, са образувани от черупките на живели някога морски фораминифери.
  • Някои едноклетъчни животни с твърд скелет (например фораминифери, динофлагелиди и други) са важни ръководни вкаменелости в стратиграфията и при проучването на нефтените находища.
  • Голям брой едноклеъчни животни са опасни паразити на животните и човека и причиняват тежки заболявания, като: малария, амебиози, амебен менингоенцефалит, трихомонози, трипанозомози, кокцидиози, пироплазмози и други. Някои паразитни протозои на вредните насекоми могат да се използват за биологична борба срещу тях.

Съвременна класификация на едноклетъчните животни. Известно е, че основна задача на систематичната зоология е установяването на родствените връзки и отношения на отделните таксони (видове, родове, семейства и т. н.) и създаването на естествена класификация, отразяваща в най-голяма и достоверна степен еволюцията и субординацията в животинското царство. Поради късното откриване на едноклетъчните животни и недостатъчното познаване на тяхната ултраструктура и размножителни процеси първите опити за класификация на протозоите са се базирали главно на външни морфологични белези и проявления на животните. Една от първите класификационни схеми на едноклетъчните животни е тази на немския зоолог Ото Бючли (1881), който отделя протозоите в самостоятелен тип от животинското царство – Protozoa. Известните до края на XIX век около 5000 вида протозои той отнася в 4 класа: Саркодови (Sarcodina), Спорови (Sporozoa), Камшичести (Mastigophora) и Ресничести (Infusoria). Тази основна класификационна схема на Бючли просъществува в зоологията почти цял век.

Но бързото развитие на протозоологическите изследвания в последните двадесетина години и особено използването на електронно-микроскопски и биохимични методи и изследвания позволи да се направят някои основни ревизии и допълнения на класификацията на едноклетъчните животни. Така през 1980 г. бе предложена от голям колектив от учени нова класификация на протозоите, която днес се приема от повечето зоолози и протозоолози. Според нея протозоите са отделно подцарството в животинския свят, което се разделя на 7 самостоятелни типове с повече от 25 класове. Тези самостоятелни типове са:
Тип Sarcomastigophora – Саркомастигофори
Тип Labyrinthomorpha – Лабиринтули
Тип Sporozoa (Apicompexa) – Спорови (Апикомплексни)
Тип Microspora – Микроспорови
Тип Myxozoa – Миксозои (Микроспорови)
Тип Ascetospora (Haplosporidia) – Асцетоспорови (Хаплоспорови)
Тип Ciliophora (Ciliata, Infusoria) – Ресничести (Инфузории)

В последните 5-10 години, главно в резултат на използването на молекулярно-биологични методи, се оказа, че някои от приетите типове едноклетъчни животни са полифилетични групи и обхващат класове и подкласове с далечни или даже без доказани родствени връзки, поради което се предлага някои от тези типове да бъдат издигнати също в ранг на самостоятелни подцарства или даже отделни царства (Margulis a. Schwarz, 1988, Hausmann a. Hulsmann, 1996 и други). Едноклетъчните животни са все още недостатъчно проучени и в бъдеще се очакват нови данни и открития както на нови таксони, така и на нови страни от тяхната биология, роля и значение в природните екосистеми.