原生生物(protists)和真菌(fungi)的区别

原生生物和真菌组成了两个独特的生命王国。原生生物在性状上表现出强大的变异,使其分类学复杂化。真菌的特征要简单得多。大约15亿年前,真菌从原生生物中分化出来[1],这一事件导致了从水生栖息地向陆地栖息地过渡过程中鞭毛的丢失,并伴随着新的非水生孢子传播机制的发展[2]。真菌适应了一组可识别的特征,有助于澄清它们与原生生物的区别。...

原生生物(protists)和真菌(fungi)的区别

介绍

原生生物和真菌组成了两个独特的生命王国。原生生物在性状上表现出强大的变异,使其分类学复杂化。真菌的特征要简单得多。大约15亿年前,真菌从原生生物中分化出来[1],这一事件导致了从水生栖息地向陆地栖息地过渡过程中鞭毛的丢失,并伴随着新的非水生孢子传播机制的发展[2]。真菌适应了一组可识别的特征,有助于澄清它们与原生生物的区别。

细胞差异

原生生物是单细胞生物。大多数真菌是多细胞的,在菌丝的分枝细长丝状系统中结构[1]。分枝菌丝结构由一个或(通常)多个细胞组成,这些细胞包围在管状细胞壁内[1]。大多数原生生物都是球形的,这对于通过扩散获得氧气来说是次优的。大型原生生物有一个拉长的形状,以适应他们增加的氧气扩散需求[3]。

单元格大小

单细胞原生生物大多是显微镜下的,但在数千平方米的区域内发现了罕见的例子[3]。真菌通常大到可以用肉眼观察到,但存在大量的显微镜物种[1]。

细胞膜

原生生物可以包含植物样细胞壁、动物样细胞壁,甚至是保护膜,以抵御外部环境[3]。许多原生生物没有细胞壁[3]。与原生细胞膜不同,真菌的一个决定性特征是普遍存在的几丁质细胞壁[14]。

细胞内组织

真菌是由卷曲的菌丝系统组成,由分隔系统分隔[1]。在任何原生生物中都没有发现隔膜[3]。真菌隔膜将菌丝分成可渗透的隔室[1]。隔膜穿孔导致细胞器易位,包括核糖体、线粒体和细胞核。原生细胞器存在于一个非分隔的细胞质中[3]。

细胞附属物

与大多数静止的真菌不同,原生生物是能动的[1,3],这种能动性通过增加细胞附属物在形态学上区别于真菌。原生生物通常含有纤毛、鞭毛和伪足等附属物[3]。真菌通常没有细胞附属物,尽管真菌中确实存在罕见的分生附属物[4]。

呼吸

原生呼吸

i) 原生有氧呼吸

原生生物通过扩散获得氧气,这限制了它们的细胞生长能力[3]。一些原生生物如植物鞭毛虫进行自养和氧化异养代谢[3]。原生代谢功能优化通过广泛的温度和耗氧量。这是它们居住的大量生态位的副产品,这些生态位有着广泛的温度和氧气供应范围[3]。

ii)原生无氧呼吸

寄生原生生物中存在强制性的无氧呼吸,这在真核生物中很少见[3]。许多专性厌氧菌原生动物缺乏细胞色素氧化酶,导致非典型线粒体[3]。

iii)真菌呼吸

大多数真菌通过利用分支呼吸链将电子从NADH转移到氧气来进行有氧呼吸[5]。真菌NADH脱氢酶用于催化基质NADH的氧化,即使在鱼藤酮等抑制剂存在的情况下也能这样做[5]。真菌也使用替代性的氧化酶来呼吸抑制剂的存在ubiquinol:cytochrome c 氧化还原酶和细胞色素c氧化酶[5]。在存在基于一氧化氮的宿主防御机制的情况下,替代性氧化酶可能实现有效的致病性[5]。

渗透调节

生活在水环境中的原生生物具有真菌所没有的细胞结构扩增。这种放大可以实现更高程度的渗透调节。收缩性液泡是原生质细胞器,能够调节渗透压,防止肿胀和细胞破裂[3]。收缩液泡被一个由小管和小泡组成的系统包围,这些系统统称为海绵体,有助于将收缩液泡从细胞中排出[3]。在真菌中,可收缩的液泡明显较少[1,3]。

线粒体差异

原生线粒体基因组

与真菌不同,原生线粒体(mt)基因组保留了一些祖先的原始线粒体基因组元素。真菌基因组中的基因减少就证明了这一点[6]。原生mt基因组的大小范围从恶性疟原虫的6kb基因组到短颈单鞭毛虫的77kb基因组,比真菌的范围小[6]。原生线粒体基因组的平均大小为40kb,明显小于真菌线粒体基因组的平均大小[6]。

原生线粒体基因组紧凑,外显子丰富,通常由重叠的编码区组成[6]。非编码内含子空间占原生线粒体基因组总大小的10%以下[6]。大部分原生线粒体DNA没有第I组或第II组内含子[6]。原生mt基因组的A+T含量高于真菌[6],原生mt基因组的基因含量与植物mt基因组的相似程度高于真菌mt基因组[6]。与真菌不同的是,原生线粒体基因组编码大亚单位和小亚单位RNA[6]。

真菌线粒体基因组

真菌由原生生物进化而来,其分化的特点是基因减少和内含子增加[6]。与基因丰富的原生mt基因组相比,真菌mt基因组包含大量由非编码重复序列和内含子组成的基因间区域,这些内含子主要是I组内含子[7]。真菌mt基因组大小的变异主要由内含子区域解释,而不是在原生mt基因组中发现的基于基因的变异[7]。在真菌mt基因组中,基因间区域的长度高达5kb[7]。

虽然原生线粒体基因组包含更多的基因,真菌线粒体基因组包含大量的tRNA编码基因[6,7]。与原生线粒体基因组相比,真菌线粒体基因组的大小跨度更大。已知最小的真菌mt基因组是19kbp,发现于pombe裂殖酵母[6]。已知最大的真菌mt基因组是100kbp,发现于鹅绒荚膜菌[6]。与原生线粒体基因组不同,真菌线粒体DNA的基因含量在生物体内相对一致[6]。

营养源与营养获取策略

真菌营养获取

真菌利用菌丝体(菌丝的集合)来获取营养物质,并通过细胞质膜运输营养物质[2]。这一过程高度依赖于获取营养素的环境的pH值[2]。真菌是腐生物,主要从分解死去的动植物的溶解有机物中获取营养[1]。任何营养物质的消化都是通过细胞外释放的酶来完成的,这些酶将营养物质分解成单体,通过促进扩散来摄取[1]

原生营养获得

相比之下,原生生物通过各种策略获取营养。对原生营养素获取策略进行分类的尝试定义了六个类别[3]:

  1. 光自养初级生产者-利用阳光从二氧化碳和水合成营养物质。
  2. Bacti-&碎屑-以细菌或碎屑为食。
  3. 腐生物-以细胞外消化和随后吸收的非生物物质为食。
  4. 褐藻动物-主要以藻类为食。
  5. 非选择性杂食动物-以藻类、碎屑和细菌为食。
  6. 猛禽捕食者-主要以原生动物和高营养水平的有机体为食。

上述许多策略是混合营养的。例如,光自养初级生产者包括海洋生物,它们可以利用不同程度的异养,从而在没有阳光的情况下不需要从阳光中输入能量就可以获得养分[3]。

生殖差异

原生生物和真菌都包括有性生殖和美性生殖的物种。原生生物的独特之处在于,它们包括能够在同一生命周期内进行无性繁殖和有性繁殖的生物[8]。一些原生生物生命周期的复杂性导致了生物体生命周期内惊人的形态变化,从而形成了不同的繁殖方法[8]。与生殖有关的形态变化,在真菌中没有观察到的程度,他们是在原生生物。

两性生殖差异

真菌的无性繁殖是通过菌丝体上的子实体散发的孢子的分离,或通过菌丝体的分裂或通过出芽而发生的[9]。原生生物的无性繁殖是通过各种方法进行的。二元分裂(单核分裂)和多重分裂(多核分裂)是原生生物中两种常见的无性生殖方法[8]。另一种原生动物特有的生殖策略是血浆切开术[8]。原生质体切割术发生在多核原生质体中,需要细胞质分裂而无核分裂[8]。

性生殖差异

有性生殖更常见于真菌[8,9]。它也比无性繁殖更复杂,因此需要更详细的描述,以建立对原生生物和真菌之间的过程差异的理解。

真菌有性生殖

在真菌有性生殖过程中,核膜和核仁(通常)在整个过程中保持完整[9]。原生质体、核分裂和减数分裂是真菌有性生殖的三个连续阶段[9]。原生质体需要交配细胞之间的原生质融合,将不同的单倍体细胞核带入同一个细胞[9]。这些单倍体核的融合和二倍体核的形成发生在有核分裂阶段[9]。在有核分裂末期,有一个合子存在,减数分裂通过在细胞核内形成纺锤体纤维进行。这通过二倍体染色体分离重建了单倍体状态[9]。

真菌在有性生殖过程中单倍体与细胞核相互作用的策略比原生生物更为多样。这些策略包括配子的形成和配子体(***)的释放、两种生物间的配子体相互作用和体细胞菌丝相互作用[9]。

原生有性生殖

原生有性生殖策略几乎与真菌完全不同。由于细胞结构的不同,这些策略需要独特的过程,特别是可与其他原生生物接触的细胞附属物[8]。配子的形成和释放是高度能动的鞭毛原生生物的一种有性生殖方法[8]。接合是纤毛原生生物使用的一种方法,它需要配子核的融合,而不是独立配子的形成和释放[8]。自交,一种自交受精的过程,仍然被认为是有性生殖的一种形式,在自交受精的亲本细胞的后代中产生纯合性[8]。

汇总表

原生生物(protists)和真菌(fungi)的区别

如上所述,原生生物和真菌之间的差异是巨大的,可以在结构的各个层次以及它们与环境的所有行为相互作用中观察到。这次审查只是对分歧的总结。引用的参考文献为那些有兴趣了解更多信息的人提供了更深入的解释。

  • 发表于 2021-06-25 00:58
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  • 分类:科学

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