原生生物

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   原生生物(protist / protoctists)是單細胞生物,它們的細胞內具有細胞核和有膜的細胞器。比原核生物更大、更複雜。有些原生生物可以利用光合作用製造食物,原生生物界至少包含5萬種的生物。  

目錄

演化

由化石得知,原生生物在15億年前即已存在,它是由原核生物演化來的。大部分的原生生物為單細胞,因此常被認為是最原始、最簡單的一群真核生物,是五界中在形態、解剖、生態和生活史上變異最大的一界。此界的界限不很明確,有些原生生物的演化分支很顯然的延伸入植物界、菌物界和動物界中。有些原生生物的細胞非常複雜,雖然只是單細胞的個體,但必需像植物體或動物體執行所有的新陳代謝。由此可知,真核生物的起源是生物演化史上的重要突破。  

原生生物界

五界系統中,將單細胞的真核生物歸在原生生物界 (Kingdom Protista) 。生物學家在1970年代和1980年代又擴充了原生生物界的界限,而包含了原本在五界中屬於植物界和菌物界的多細胞生物,此種分類轉移是基於細胞構造和生活史的比較而得的。例如有證據指出,多細胞的海藻比較接近單細胞藻類,而比較不接近植物。此種膨脹的分類法中,使原生生物界包含了類似植物的藻類、類似菌類的原生菌類和類似動物的原生動物類。因為「protist」一字意味著單細胞形式,有些學者認為既然已擴張此界的界限,而建議改名為「Kingdom Protoctista」。不管名稱如何,意即將所有不適合歸入植物、菌類或動物的真核生物皆放在此界中。  

原生生物的特徵

特徵

o 原生生物包括簡單的真核生物(即具有真正的細胞核),多為單細胞生物,亦有部份是多細胞的,但不具組織分化。這個界別是真核生物中最低等的。

o 單細胞的原生生物集多細胞生物功能於一個細胞,包括水份調節,營養,生殖等。

o 營養的方式繁多,有些則似真菌,吸收外間營養;更有部份既行光合作用,亦可進食有機食物,例如裸藻。

o 所有原生生物都生存於水中。  

分布

凡是有水的地方就有原生生物,他們都很微小,需用顯微鏡觀察,是重要的浮游生物 (plankton),在湖泊或池塘邊緣的靜止水面含量特別豐富,也有些底棲在海洋或淡水域。這些能行光合作用的浮游原生生物成為其他原生生物的食物來源。在潮濕的土壤、葉片上或陸地上也有他們的蹤跡,也有一些是共生的,也有一些是會引起致命疾病寄生原生生物。  

鞭毛

大部分的原生生物在其生活史中某一階段具有鞭毛或纖毛,纖毛較鞭毛短且數目多,他們像船槳一樣有韻律的移動細胞。原核生物的鞭毛是與細胞表面相接觸 (如細菌),而真核生物的鞭毛和纖毛則為細胞質的延伸,由微細管成束組成,外覆細胞膜,他們具有基本構造 (9+2型的微細管排列) 。  

營養方式

幾乎所有的原生生物都進行有氧呼吸。他們的營養方式也是真核生物中變異最大的,有些為自養 (autotrophs) ,有些為異養 (heterotrophs) ,還有些為混合營養 (mixotrophs) 的,可行光合作用和異營 (如眼蟲) 。因此可用營養方式將原生生物分為三群 :

類似植物的藻類 (Photosynthetic (plant-like) protists : algae) 一含有葉綠體, 行光自營營養方式。

類似菌類的原生菌類 (absorptive(fungus-like)protists,無特別名稱)一吞噬有機物或分泌酵素,分解並吸收有機分子的異營營養方式。

類似動物的原生動物類 (ingestive (animal like) protists : protozoa)一吞噬大食物而為異營的營養方式。  

1.藻類

藻類包括好幾個相當不同的生物群,他們共同特點是具有光合作用的能力,而且保有在水中生長的原始習性,藻類異於植物之處,在於(1)單細胞藻類(unicellular algae),其本身即可作為配子(gamete),(2)一些多細胞藻類(multicellular algae),其配子囊 (gametangium,產生配子的構造) 和孢子囊(sporangiun,產生孢子的構造) 為單細胞構造 ,(3)其餘的多細胞藻類,其配子囊為多細胞構造,但每個細胞都具有生殖能力,各產生一個配子。藻類主要生長在淡水、鹹水或半鹹水的水域中,或泥土中,下雨過後的水窪、花盆外側、牆上,或與菌類 (如地衣)、植物 (如滿江紅葉部空腔內的念珠藻)、動物共生。  

分類依據

目前已知的藻類種數約為23,000種,其分類主要依據 :

光合作用色素的種類,

貯藏物的性質,

細胞壁的成分,

鞭毛的數目和位置,

細胞內的細微構造。

依此可將藻類分為十門 。  

分類和作用

藻類 (本段文包括原核生物界的藍綠藻) 和人類有密切的關係,大氣中50%的氧是由藻類行光合作用放出的。而且藻類也和高等植物一樣,在生態系中扮演初級生產者 (primary producer) 的角色,尤其在水生生態系 (aquatic ecosystem) 中,藻類為其他初級消費者 (primary consumers) 如魚、蝦等的主要食物來源。有些藻類可以食用 (如藍綠藻的髮菜 (Nostoc),褐藻的昆布(Laminaria) 和群帶菜,紅藻頭髮菜 (Bangia)、紫菜 (Porphora)、龍鬚菜(Gracilaria) 和菩提藻 (Grateloupia) ,有些大型海藻可以當飼料,有些褐藻可以當肥料。有些紅藻的細胞壁含有石灰質,會堆積為暗礁;矽藻的遺體也會堆積成為矽藻土。此外紅藻的細胞壁含有多醣類,可萃取而製成洋菜(agar) ; 褐藻的細胞壁含有藻素(algin),可製成凝膠 (gel) 或安定劑。尚有些紅藻可用來配藥,有些褐藻還可用來提煉工業用的石油。近年來更有許多藻類被經由人工大量培養而成為健康食品,如綠藻的綠胞藻 (Chlorella) 和連營藻 (Scenedesmus),藍綠藻的螺旋藻 (Spirulina) 等。  

危害

藻類亦給人類帶來困擾,當水域中某種營養鹽過高時,容易造成某種藻類過度繁殖,而產生藻華 (bloom) 或紅潮 (red tide)現象。在這種優養(eutrophication) 的狀況下,當藻類死亡時,細菌分解藻類後,水中會缺氧而最後使魚、蝦死亡。  

生態習性

藻類的形狀和大小,差異甚大 : 小者如單細胞的單胞藻 (Chlamydomonassp.),長度僅5-25m左右 ; 而大者如昆布 (Laminaria),長可達數尺。另有些為群體、管狀、絲狀或薄膜狀。

藻類可以斷裂 (fragmentation),或動孢子 (planospore) 或不可動孢子(aplanospore) 行無性生殖。當環境惡劣時,可以同形配子 (isogamy)、不同形配子 (anisogamy) 或精卵結合 (oogamy) 進行有性生殖。  

生活史

藻類的生活史有三型:

合子生活史 (zygotic life cycle) 一生活史中的個體以配子體 (單套) 世代佔優勢,只在合子短暫的時期具有雙套,並進行合子減數分裂(zygotic meiosis),原始的藻類多行此種生活史,如單胞藻。

配子生活史 (gametic life cycle) 一生活史中的個體以孢子體 (雙套)世代佔優勢,只在配子短暫的時期具有單套,產生配子之前行減數分裂(gameticn meiosis),此種生活史似動物,如矽藻。

孢子生活史 (sporic life cycle) 一生活史中孢子體和配子體交替出現,具明顯的世代交替,產生孢子時進行減數分裂 (sporic meiosis),藻類和植物多行此種生活史 ; 其中有些藻類的孢子體和配子體同型(isomerphic alternation of generation), 如石蓴, 有些則不同型(heteromorphic alternation Of generation) , 如昆布 。  

2.原生菌類

原生菌類如黏菌 (slime molds) 和水霉 (water molds),他們的外表特徵與菌物界的成員相似,且皆為異營,儲藏肝醣,細胞壁含纖維素與幾丁質 (chitin),因此有些分類學家仍將黏菌與水霉歸在菌物界。但他們與菌物界的成員的關係並不密切,如他們有遊走細胞 (swiwming cells),具鞭毛 ; 或行變形蟲運動,而與菌類不同 ; 黏菌有吞噬作用,吞入固體食物,而菌類則分泌酵素,將食物分解而行吸收。此外,有些水霉會儲藏一種碳水化合物一mycolaminarin,此物質很像褐藻中的儲藏物質,但與菌類、植物、動物者不同。黏菌和水霉傳統上被視為菌類,但經由以上特徵,他們較適合歸在原生生物界。

黏菌又分為原生質體黏菌 (plasmodial slime molds) 和細胞性黏菌(cellular slime molds)。水霉又分為單鞭毛可動細胞 (uniflagellate motile cells)和雙鞭毛可動細胞 (biflagellate motile cells) 。  

3.原生動物

分類

原生動物大都為可運動的掠食者或寄生者,可分為下列幾類 :

具鞭毛的原生動物 (flagellated Protozoans) 一如引起非洲昏睡病錐體蟲類(trypanosomes) 、 感染人類生殖道的滴蟲類(trichomonads)。

阿米巴的原生動物 (amoeboid Protozoans) 一藉偽足移動,如有殼 或無殼的變形蟲 (amoebas)、有孔蟲類 (foraminiferans)、太陽蟲類 (heliozoans) 和放射蟲類 (radiolarians)。

孢子蟲類 (sporozoans) 一能滑行或不能運動,如瘧原蟲屬 (Plasmodium)會引起瘧疾

纖毛蟲類 (ciliates) 一利用眾多的纖毛來運動和覓食,如草履蟲。

原生生物(protist / protoctists)是單細胞(亦有部份是多細胞)生物,它們的細胞內具有細胞核和有膜的細胞器。原生生物比原核生物更大、更複雜。有些原生生物可以藉助光合作用製造食物,原生生物界至少包含5萬種的生物。  

特徵

原生生物的特徵:

原生生物包括簡單的真核生物(即具有真正的細胞核),多為單細胞生物,亦有部份是多細胞的,但不具組織分化。這個界別是真核生物中最低等的。

單細胞的原生生物集多細胞生物功能於一個細胞,包括水份調節,營養,生殖等。

營養的方式繁多,有些則似真菌,吸收外間營養;更有部份既行光合作用,亦可進食有機食物,例如裸藻。

所有原生生物都生存於水中。

所有既不是動物、植物或真菌的真核生物就是原生生物,包括纖毛蟲(ciliates),變形蟲(amoebae),瘧原蟲(malarial parasites),粘菌,浮游生物(plankton),海藻(sea weed)和營光合作用的單細胞遊動微生物,如眼蟲等。按老的定義,原生生物包括真核的單細胞物種

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