什么是變形蟲?

什么是變形蟲?

變形蟲是一種“匍匐”的單細(xì)胞微生物，偶爾可以吃掉你的大腦。“變形蟲”是一個形貌以匍匐辦法挪動的簡便真核生物的術(shù)語。但是，對種種變形蟲的遺傳含量的比力標(biāo)明，這些生物互相之間不一定親密干系。

一切生物大抵可分為兩類——原核生物和真核生物——它們的區(qū)別在于細(xì)胞的相對繁復(fù)性。真核生物是高度構(gòu)造化的單細(xì)胞或多細(xì)胞生物，如生物和植物。另一方面，原核生物是基本的單細(xì)胞生物，如細(xì)菌和古細(xì)菌。

變形蟲是真核生物。依據(jù)2014年公布在《BMC生物學(xué)》雜志上的一篇報告，它們的單細(xì)胞，像其他真核生物一樣，具有某些特性:它們的細(xì)胞內(nèi)容物被包裹在細(xì)胞膜內(nèi)，它們的DNA被包裝成一個叫做細(xì)胞核的中央細(xì)胞室。別的，它們含有被稱為細(xì)胞器的特別布局，它實行一系列細(xì)胞功效，包含能量產(chǎn)生和卵白質(zhì)運輸。

大大多這些細(xì)胞器是一切真核細(xì)胞共有的，但也有一些例外。比如，依據(jù)2005年公布在《生物化學(xué)雜志》上的一項研討，招致人類阿米巴痢疾的寄生阿米巴溶構(gòu)造內(nèi)阿米巴沒有高爾基體，而高爾基體是賣力修飾和運輸卵白質(zhì)的細(xì)胞器。研討職員發(fā)覺，溶構(gòu)造芽胞桿菌含有相似高爾基的隔室或囊泡(充溢液體的小袋)，它們具有相似的功效。

愛丁堡大學(xué)生物醫(yī)學(xué)封建系的讀者薩瑟蘭·馬西弗報告《生存封建》雜志，也有變形蟲沒有線粒體，線粒體是賣力產(chǎn)生細(xì)胞能量的細(xì)胞器，由于它們生存在缺氧的情況中。依據(jù)2014年公布在《生化》雜志上的一篇綜述，這些沒有線粒體的生物體約莫含有被稱為氫酶體或有絲體的細(xì)胞器，它們與線粒體有關(guān)，但被以為是細(xì)胞器的高度改動版本。這就是溶構(gòu)造芽胞桿菌和不依托其他生物活著的自在生存阿米巴(Mastigamoeba balamuthi)的情況。

在布局上，變形蟲與高等生物的細(xì)胞十分相似。“它們就像我們的細(xì)胞，內(nèi)幕上，當(dāng)它們活動時，它們看起來十分像我們的白細(xì)胞，”Maciver說。(白細(xì)胞是一種免疫細(xì)胞，可以協(xié)助肢體反抗疾病。)就像我們的白細(xì)胞一樣，阿米巴原蟲用假腳挪動，在拉丁語中翻譯為“假腳”。這些暫時的，向外突出的細(xì)胞質(zhì)——細(xì)胞膜內(nèi)的半流體物質(zhì)——協(xié)助變形蟲捉住外表并推進(jìn)本人行進(jìn)。Maciver說，當(dāng)假足沿著一個朝向向外挪動時，變形蟲的后端緊縮。

“當(dāng)它緊縮時，它會做兩件事，”他說。“緊縮推進(jìn)細(xì)胞質(zhì)向前添補(bǔ)擴(kuò)張的假足，但緊縮也會拉起細(xì)胞后端的粘連。”Maciver將變形蟲與其挪動的外表之間的這種粘附形貌為物理分子粘附，這種粘附不休地在前端構(gòu)成，在后部決裂。這種使用假足的活動是種種阿米巴蟲的協(xié)同特性，并將它們與其他原生生物區(qū)分開來。原生生物是像阿米巴蟲如此的簡便真核生物，不是植物、生物或真菌。

依據(jù)《人類寄生蟲學(xué)》(學(xué)術(shù)出書社/愛思唯爾，2019)，變形蟲中有四種不同典范的假足:絲狀足、葉狀足、根狀足和軸狀足。寄生阿米巴蟲最稀有的情勢是葉足，它是寬的，鈍的細(xì)胞質(zhì)突起，而絲狀足是細(xì)的，線狀突起。依據(jù)《北美淡海無脊椎生物生態(tài)學(xué)與分類》(學(xué)術(shù)出書社，2001年)，根足，也被稱為網(wǎng)狀足，是細(xì)細(xì)的絲狀突起，互相交織在一同，而軸足是剛性的，并由一系列稱為軸突的微管布局加強(qiáng)。其他假足由被稱為微管的布局管狀元件支持，微管賣力實行細(xì)胞活動。

變形蟲也可以用它們的假足來進(jìn)食。1995年公布在《使用與情況微生物學(xué)》(Applied and Environmental Microbiology)雜志上的一份報告給出了一個生存在土壤中的阿米巴(Acanthamoeba castellanii)的例子，這種阿米巴使用它的假足來攝取固體和液體。依據(jù)劑型計劃思索(學(xué)術(shù)出書社/愛思唯爾，2018)，攝入固體物質(zhì)的歷程稱為吞噬作用，吞噬液滴的歷程稱為胞飲作用，也稱為細(xì)胞飲用。“大大多已知的變形蟲都以細(xì)菌為食，”馬西弗報告《生存封建》。他表明說，阿米巴變形蟲的細(xì)胞外表有與細(xì)菌團(tuán)結(jié)的受體，然后細(xì)菌經(jīng)過吞噬作用進(jìn)入阿米巴變形蟲體內(nèi)，通常是在細(xì)胞的后部。

依據(jù)Maciver的說法，關(guān)于巨型變形蟲，如變形變形蟲，吞噬歷程略有不同。巨型變形蟲“經(jīng)過在細(xì)菌周圍隨意會萃假足”來吞噬它們的獵物。在這兩種情況下，當(dāng)細(xì)菌被吸入時，包抄它的細(xì)胞膜會被擠壓，構(gòu)成一個叫做液泡的細(xì)胞內(nèi)隔間。

幾個世紀(jì)以來，包含變形蟲在內(nèi)的種種生物分類體系都是基于可察看到的特性和外形的相似性。“實踐上并沒有一種被稱為變形蟲的天然體，”Maciver說。“相反，變形蟲是任何經(jīng)過匍匐挪動的原生生物細(xì)胞。”(“原生生物”一詞指的是原生生物的一個子集，原生生物也是簡便的真核生物，不是植物、生物或真菌）。

從汗青上看，阿米巴蟲被歸為一個單獨的分類類群，稱為薩科迪那，其特點是它們使用假足。2008年公布在《原生生物學(xué)》(Protistology)雜志上的一篇文章稱，依據(jù)它們所使用的假足的特定典范，薩柯迪納阿米巴原蟲被細(xì)分。但是，這種分類體系并沒有捕捉到種種變形蟲之間的提高干系——可以說，它不是一個家譜。分子體系發(fā)育改動了真核生物分類的歷程。依據(jù)《生態(tài)與提高趨向》雜志2020年的一篇批評，經(jīng)過比力生物體內(nèi)特定DNA序列的異同，封建家們可以區(qū)分出它們之間的親密干系。

早前的分析比力了編碼局部核糖體的DNA序列，核糖體是細(xì)胞中卵白質(zhì)構(gòu)成的部位;具體來說，封建家們研討了所謂的核糖體18S亞基的基因，或“SSU rDNA”。依據(jù)2008年《原生生物學(xué)》的文章，基于對SSU rDNA和其他DNA序列的分析，真核生物如今以一種更好地代表它們的提高干系的辦法構(gòu)造起來——體系發(fā)育樹。體系發(fā)育樹中的每個譜系都用分支布局來形貌。在這個體系中，第一層被稱為“超群”。Fabien Burki是2014年公布在《冷泉港生物學(xué)展望》雜志上的一篇批評文章的作者，他將這些超群形貌為樹的“積木”。

Burki列出了真核生物的5個超群:Ophiskontha、Amoebozoa、Excavata、Archaeplastida和SAR，此中包含三個亞群:Stramenopiles、Alveolata和Rhizaria。生物和真菌都屬于蛇孔門。變形蟲原生生物和一些缺乏線粒體的寄生譜系是變形蟲的一局部。依據(jù)《生態(tài)與提高趨向》雜志的批評，Ophiskontha和Amoebozoa一同構(gòu)成了一個更大的超等類群，稱為Amorphea。

“假如你察看原生生物的宏大多樣性，你會發(fā)覺幾乎一切的類群中都有變形蟲，”Maciver說。“在褐藻(迷宮藻)中乃至有一種變形蟲生物。”不外，大大多阿米巴原蟲都存在于阿米巴原蟲群中，Maciver說。別的，他指出，變形蟲也存在于根狀菌和孔洞菌中。比如，有絲狀足的變形蟲類群核蟲(Nucleariids)就屬于Opisthokonta超類群，而迷路蟲(labyrinth)則屬于疊層門(Stramenopiles)。

眾所周知，變形蟲會惹起一系列人類疾病。依據(jù)美國疾病控制與防備中央(CDC)的說法，阿米巴病或阿米巴痢疾是一種由人類腸道寄生蟲溶構(gòu)造芽胞桿菌惹起的影響。依據(jù)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫StatPearls，溶構(gòu)造芽胞桿菌可以侵入結(jié)腸壁并惹起結(jié)腸炎，結(jié)腸內(nèi)壁會發(fā)炎，這種寄生蟲會招致嚴(yán)峻的腹瀉和痢疾。固然溶構(gòu)造芽胞桿菌影響可產(chǎn)生在天下任何場合，但在衛(wèi)生體系不達(dá)標(biāo)和情況擁堵的低潮地區(qū)最為稀有。

隱形眼鏡佩帶者有患上一種稀有的角膜影響的潛伏風(fēng)險，這種影響被稱為棘阿米巴角膜炎。依據(jù)疾病防備控制中央的說法，棘阿米巴屬的物種是自在生存的，通常存在于土壤、氛圍和水中。美國疾病控制與防備中央表現(xiàn)，不良的隱形眼鏡衛(wèi)生習(xí)氣，如不準(zhǔn)確的儲存、處理和消毒，或戴著隱形眼鏡游泳，都是招致這種疾病的一些風(fēng)險要素。隱形眼鏡使用者可以依照眼科醫(yī)生的要求佩帶和干凈隱形眼鏡，并在舉行任何與水交往的活動(包含淋浴、使用熱水浴缸或游泳)之前摘掉隱形眼鏡，從而低落影響的風(fēng)險。據(jù)美國疾病控制與防備中央稱，固然最初的癥狀包含發(fā)紅、發(fā)癢和視力含糊，但假如不及時醫(yī)治，影響會惹起嚴(yán)峻疼痛并招致視力喪失。

變形蟲還會惹起不同的腦部影響。被稱為“食腦阿米巴”的福氏奈格里亞原蟲會惹起原發(fā)性阿米巴腦膜腦炎(PAM)。據(jù)美國疾病控制與防備中央稱，固然這種疾病很稀有，但幾乎總是致命的。早前癥狀包含發(fā)熱和吐逆，疾病終極提高為更嚴(yán)峻的癥狀，如幻覺和昏倒。福氏奈瑟菌存在于暖和的淡海水體中，如溫泉、湖泊和河流，或氯化水平較差的游泳池或受沾染的熱自來水中。這些變形蟲從鼻子進(jìn)入大腦。但是，依據(jù)疾病防備控制中央的說法，這種影響不克不及經(jīng)過吞咽水來影響。另一種阿米巴原蟲，mandrillaris，可以惹起被稱為肉芽腫性阿米巴腦炎(GAE)的腦部影響。Balamuthia影響很少見，但通常是致命的。美國疾病控制與防備中央表現(xiàn)，現(xiàn)在的估測標(biāo)明，這種影響的殞命率為90%。

早前癥狀包含頭痛、惡心、低燒、局部癱瘓、癲癇發(fā)作和言語停滯。依據(jù)美國疾病控制與防備中央的說法，B. mandrillaris存在于土壤中，可以經(jīng)過開放性傷口或當(dāng)人們吸入受沾染的塵土?xí)r進(jìn)入人體。自從阿米巴原蟲在20世紀(jì)80年代被發(fā)覺以來，全天下以前報告了約莫200例影響病例;此中包含美國100多例確診病例。阿米巴原蟲也可以成為對人類致病的細(xì)菌的宿主，并協(xié)助這些細(xì)菌轉(zhuǎn)達(dá)。依據(jù)《前細(xì)胞影響微生物學(xué)》雜志2018年的一份報告，軍團(tuán)菌等細(xì)菌性病原體可惹起肺炎和流感樣疾病，當(dāng)被阿米巴蟲吞噬時，它們可以反抗消化。相反，細(xì)菌被完備地從液泡中開釋到變形蟲的細(xì)胞質(zhì)中，在那邊它們在細(xì)胞內(nèi)增殖。在這種情況下，細(xì)菌約莫會對旨在控制其數(shù)目標(biāo)處理產(chǎn)生抗藥性，包含對水舉行氯處理。

Maciver舉了冷卻塔的例子，作為變形蟲和這些細(xì)菌都可以生長的場合。冷卻塔屢屢會消弭水滴，路人可以吸入。他說:“我們曉得，在很多情況下，我們吸入含有阿米巴原蟲的水滴，此中充溢了這些病原體(軍團(tuán)菌)。假如細(xì)菌以這種辦法進(jìn)入免疫功效低下的一局部體內(nèi)，它們終極會影響巨噬細(xì)胞，巨噬細(xì)胞是免疫體系的很多防守細(xì)胞之一。“巨噬細(xì)胞不僅看起來像變形蟲，其生化途徑和細(xì)胞生物學(xué)也十分相似，”Maciver說。“因此，允許細(xì)菌逃離變形蟲的相反步驟事變?nèi)缃褚苍试S軍團(tuán)菌逃離巨噬細(xì)胞。”除了在人類疾病中發(fā)揚(yáng)作用外，變形蟲也是土壤生態(tài)體系的緊張構(gòu)成局部。依據(jù)《使用與情況微生物學(xué)》雜志2021年的一篇批評，變形蟲捕食不利細(xì)菌，并調(diào)治土壤中的細(xì)菌數(shù)目。

變形蟲對土壤中的養(yǎng)分循環(huán)也很緊張。依據(jù)Maciver的說法，當(dāng)養(yǎng)分物質(zhì)變得可用時，它們會被細(xì)菌吸取，這“好效地將一切養(yǎng)分物質(zhì)鎖在細(xì)菌群中”。當(dāng)細(xì)菌被斲喪時，養(yǎng)分物質(zhì)被開釋回土壤中。“假如你有一個變形蟲吃細(xì)菌的循環(huán)，總體后果是增長植物的養(yǎng)分使用率，”Maciver說。