Unterschied zwischen Protisten und Pilzen

Einführung

Protisten und Pilze umfassen zwei einzigartige Königreiche des Lebens. Protisten zeigen eine robuste Varianz in Merkmalen, die ihre Taxonomie komplizieren. Pilze sind viel einfacher zu charakterisieren. Pilze lösten sich vor etwa 1, 5 Milliarden Jahren von den Protisten [1], ein Ereignis, das einen Flagellumverlust während des Übergangs von einem aquatischen in einen terrestrischen Lebensraum mit gleichzeitiger Entwicklung neuer nicht-aquatisch basierter Sporenausbreitungsmechanismen mit sich brachte [2]. Pilze haben eine erkennbare Reihe von Eigenschaften angepasst, die helfen, ihre Unterschiede zu den Protisten zu klären.

Zelluläre Unterschiede

Protisten sind einzellige Organismen. Die Mehrzahl der Pilze ist vielzellig und in einem verzweigten länglichen filamentösen Hyphensystem strukturiert [1]. Die verzweigten Hyphenstrukturen bestehen aus einer oder (üblicherweise) mehr Zellen, die in einer röhrenförmigen Zellwand eingeschlossen sind [1]. Die meisten Protisten haben eine sphärische Form, die für die Gewinnung von Sauerstoff durch Diffusion nicht optimal ist. Große Protisten haben eine längliche Form, um ihrem erhöhten Bedarf an Sauerstoffdiffusion Rechnung zu tragen [3].

Zellgröße

Die einzelligen Protisten sind meist mikroskopisch, aber seltene Beispiele wurden Tausende Quadratmeter Fläche gefunden [3]. Pilze sind normalerweise groß genug, um mit dem bloßen Auge beobachtet zu werden, aber eine große Anzahl von mikroskopischen Spezies existiert [1].

Zellmembran

Protisten können pflanzenähnliche Zellwände, tierähnliche Zellwände und sogar Pellikel enthalten, die Schutz vor der äußeren Umgebung bieten [3]. Viele Protisten haben keine Zellwand [3]. Im Gegensatz zur Zellmembran der Protisten ist das allgegenwärtige Vorhandensein einer Chitinzellwand ein charakteristisches Merkmal von Pilzen [14].

Intrazelluläre Organisation

Pilze bestehen aus einem verschachtelten System von Hyphen, die durch ein Trennsystem von Septen unterteilt sind [1]. Septen wurden in keinem Protisten [3] gefunden. Pilzsepten teilen Hyphen in durchlässige Kompartimente [1]. Die Perforation der Septen ermöglicht die Translokation von Organellen einschließlich Ribosomen, Mitochondrien und Zellkernen [3]. Protiste Organellen existieren in einem nicht kompartimentierten Zytoplasma [3].

Zellanhänge

Im Gegensatz zu den meist stationären Pilzen sind Protisten beweglich [1, 3] und diese Motilität differenziert Protisten morphologisch von Pilzen durch Hinzufügung von Zellanhängen. Protisten enthalten häufig Anhänge wie Zilien, Flagellen und Pseudopodien [3]. Pilze haben im Allgemeinen keine Zellanhänge, obwohl es auch seltene Beispiele von Konidienanhängseln in Pilzen gibt [4].

Atmung

Atmung der Atmung

i) Atmung der Atmung durch Atmung

Protisten erhalten Sauerstoff durch Diffusion, was ihre Kapazität für das Zellwachstum einschränkt [3].Einige Protisten wie die Phytoflagellaten führen sowohl autotrophen als auch oxidativen heterotrophen Metabolismus durch [3]. Der Protistenstoffwechsel funktioniert optimal über einen weiten Bereich von Temperaturen und Sauerstoffverbrauchsmengen. Dies ist ein Nebenprodukt der Fülle von Nischen, die sie bewohnen, die eine große Bandbreite an Temperaturen und Sauerstoffverfügbarkeit aufweisen [3].

ii) Protist Anaerobe Atmung

Obligatorische anaerobe Respiration unter parasitären Protisten, eine Seltenheit für Eukaryoten [3]. Viele obligat anaerobe Protisten haben keine Cytochromoxidase, was zu atypischen Mitochondrien führt [3].

iii) Pilzrespiration

Die meisten Pilze atmen aerob, indem sie verzweigte Atmungsketten verwenden, um Elektronen von NADH auf Sauerstoff zu übertragen [5]. Pilz-NADH-Dehydrogenasen werden verwendet, um die Oxidation von Matrix-NADH zu katalysieren und sind dazu in der Lage, dies sogar in Gegenwart einiger Inhibitoren wie Rotenon zu tun [5]. Pilze verwenden auch alternative Oxidasen, um in Gegenwart von Inhibitoren für Ubichinol zu atmen: Cytochrom-c-Oxidoreduktase und Cytochrom-c-Oxidase [5]. Alternative Oxidasen ermöglichen wahrscheinlich eine effektive Pathogenität in Gegenwart von auf Stickstoffmonoxid basierenden Abwehrmechanismen [5].

Osmoregulation

Protisten, die eine wässrige Umgebung bewohnen, haben eine Verstärkung von Zellstrukturen, die in Pilzen nicht vorkommen. Diese Verstärkung ermöglicht einen höheren Grad der Osmoregulation. Kontraktile Vakuolen sind Protistenorganellen, die eine Osmoregulation ermöglichen und eine Schwellung und Zellruptur verhindern [3]. Kontraktile Vakuolen sind von einem System von Tubuli und Vesikeln umgeben, die zusammen das Spongiom genannt werden und die Austreibung der kontraktilen Vakuolen aus der Zelle unterstützen [3]. Kontraktile Vakuolen sind in Fungi signifikant seltener [1, 3].

Mitochondriale Unterschiede

Proist Mitochondriale Genome

Im Gegensatz zu den Fungi haben die protitischen mitochondrialen (mt) Genome eine Reihe von angestammten proto-mitochondrialen genomischen Elementen beibehalten. Dies wird durch Genreduktion in Fungi mtGenomen [6] deutlich. Die Protist-mtGenome reichen vom 6 kb-Genom von Plasmodium falciparum bis zum 77 kb-Genom des Choanoflagellats Monosiga brevicollis , einem kleineren Bereich als Fungi [6]. Die durchschnittliche Größe des Protist mtGenoms ist 40 kb signifikant kleiner als die durchschnittliche Mitochondriengenomgröße des Fungus [6].

Protisten mtGenome sind kompakt, exonreich und enthalten häufig überlappende kodierende Regionen [6]. Der nichtcodierende intronische Raum macht weniger als 10% der gesamten Protist-mtGenom-Größe aus [6]. Ein großer Teil der Protist mtDNA enthält keine Introns der Gruppe I oder Gruppe II [6]. A + T-Gehalt ist in Protist mtGenomes höher als in Fungi [6]. Der Gengehalt von Protist mtGenomen ähnelt pflanzlichen mtGenomen mehr als pilzliche mtGenome [6]. Im Gegensatz zu Fungi codieren Protisten mtGenome sowohl für große als auch für kleine Untereinheiten-RNAs [6].

Mitochondriale Pilzgenome

Pilze entwickelten sich aus Protisten und ihre Divergenz ist durch Genreduktion und Intronzugabe gekennzeichnet [6]. Im Vergleich zu den Gen-reichen Protisten-mtGenomen enthalten Pilz-mtGenome eine Vielzahl von intergenen Regionen, die aus nicht-kodierenden Wiederholungen und Introns bestehen, die hauptsächlich Introns der Gruppe I sind [7].Die Variation der mtGenome-Größe in Pilzen wird hauptsächlich durch Intron-Regionen und nicht durch die genbasierte Varianz in Protist-mtGenomen erklärt [7]. Die intergenischen Regionen haben eine Länge von bis zu 5 kb in Fungalen mtGenomen [7].

Obwohl Protist mtGenome mehr Gene enthalten, enthalten pilzliche mtGenome eine signifikant größere Menge an tRNA kodierenden Genen [6, 7]. Die mtGenom-Größen von Pilzen decken im Vergleich zu Protist mtGenomes eine größere Bandbreite ab. Das kleinste bekannte pilzliche mtGenome ist 19 kbp, gefunden in Schizosaccharomyces pombe [6]. Das größte bekannte pilzliche mtGenome ist 100 kbp, gefunden in Podospora anserina [6]. Im Gegensatz zu den Protist-mtGenomen ist der Gengehalt von Fungaler mtDNA in allen Organismen relativ konstant [6].

Nährstoffquellen und Strategien zur Nährstoffaufnahme

Erfassung von Nährstoffen im Pilz

Pilze verwenden Mycelium, ihre Ansammlung von Hyphen, um Nährstoffe über die Plasmamembran ihrer Zellen zu gewinnen und zu transportieren [2]. Dieser Prozess hängt stark vom pH-Wert der Umgebung ab, aus der die Nährstoffe gewonnen werden [2]. Pilze sind Saprophyten, die ihre Nährstoffe hauptsächlich aus dem gelösten organischen Material der Zersetzung toter Pflanzen und Tiere erhalten [1]. Jede erforderliche Verdauung von Nährstoffen erfolgt extrazellulär durch die Freisetzung von Enzymen, die Nährstoffe in Monomere zerlegen, die durch erleichterte Diffusion aufgenommen werden. [1]

Proist Nährstoffaufnahme

Protisten hingegen erhalten ihre Nährstoffe durch eine Vielzahl von Strategien. Ein Versuch, die Nährstoffakquisitionsstrategien von Protist zu kategorisieren, definiert sechs Kategorien [3]:

  1. Photoautotrophe Primärproduzenten - Verwenden Sie Sonnenlicht, um Nährstoffe aus CO2 und H2O zu synthetisieren.
  2. Bactio- und Detritivore - Bakterien oder Detritus.
  3. Saprotrophs - Feed auf extrazellulär verdaut und anschließend nicht-lebende Substanz absorbiert.
  4. Algivores - Feed hauptsächlich auf Algen.
  5. Nicht-selektive Omnivoren - Führen Sie nicht selektiv auf Algen, Detritus und Bakterien.
  6. Raptorial Predators - ernähren Sie sich hauptsächlich von Protozoen und Organismen aus höheren trophischen Ebenen.

Viele der oben genannten Strategien sind mixotropisch. Zum Beispiel umfassen die photoautotrophen Primärproduzenten marine Organismen, die unterschiedliche Heterotrophiestufen verwenden können, was eine Nährstoffaufnahme ermöglicht, die keinen Energieeintrag von Sonnenlicht erfordert, wenn Sonnenlicht nicht verfügbar ist [3].

Reproduktive Unterschiede

Protisten und Fungi umfassen beide Arten, die sich sexuell und aextisch vermehren. Protisten sind insofern einzigartig, als sie innerhalb derselben Lebenszeit Organismen enthalten, die sowohl asexuelle als auch sexuelle Fortpflanzung ermöglichen [8]. Die Komplexität einiger Lebenszyklen von Protisten führt zu erstaunlichen morphologischen Variationen innerhalb der Lebenszeit des Organismus, die unterschiedliche Reproduktionsmethoden ermöglichen [8]. Reproduktionsbedingte morphologische Veränderungen werden in Fungi nicht in dem Maße beobachtet, wie sie in Protisten vorkommen.

Aesexual Reproductive Differences

Aesexuelle Reproduktion in Fungi erfolgt durch die Sporenausbreitung von Fruchtkörpern, die auf dem Mycel oder durch Fragmentierung des Mycels oder durch Knospung gefunden werden [9].Asexuelle Reproduktion in Protisten erfolgt durch eine Vielzahl von Methoden. Binäre Spaltung (einzelne Kernspaltung) und Mehrfachspaltung (mehrfache Kernspaltung) sind zwei häufige aesexuelle Reproduktionsmethoden unter den Protisten [8]. Eine weitere protistenspezifische Fortpflanzungsstrategie ist die Plasmotomie [8]. Plasmotomie tritt unter mehrkernigen Protisten auf und bringt zytoplasmatische Teilung ohne Kernteilung mit sich [8].

Sexuelle Fortpflanzungsunterschiede

Sexuelle Fortpflanzung wird häufiger von Fungi durchgeführt [8, 9]. Es ist auch komplexer als die aesxuelle Reproduktion und erfordert daher eine detailliertere Beschreibung, um ein Verständnis dafür zu erhalten, wie sich der Prozess zwischen Protisten und Fungi unterscheidet.

Pilzgeschlechtliche Fortpflanzung

Während der sexuellen Fortpflanzung des Fungus bleiben die Kernmembran und der Nukleolus (gewöhnlich) während des gesamten Prozesses intakt [9]. Plasmogamie, Karyogamie und Meiose umfassen die drei aufeinanderfolgenden Stadien der sexuellen Fortpflanzung von Pilzen [9]. Die Plasmogamie führt zu einer Plasmafusion zwischen den Paarungszellen, die die einzelnen haploiden Kerne in dieselbe Zelle bringt [9]. Die Fusion dieser haploiden Kerne und die Bildung eines diploiden Kerns findet im Karyogamiestadium statt [9]. Gegen Ende der Karyogamie existiert eine Zygote und die Meiose verläuft durch die Bildung von Spindelfasern im Kern. Dies stellt den haploiden Zustand durch diploide Chromosomenseparation wieder her [9].

Pilzstrategien für die Wechselwirkung von haploiden Kernen während der sexuellen Fortpflanzung sind in Fungi im Vergleich zu Protisten vielfältiger. Diese Strategien umfassen die Bildung von Gameten und die Freisetzung aus Gametangien (Geschlechtsorganen), die Gametangia-Interaktion zwischen zwei Organismen und die somatische Hyphen-Interaktion [9].

Sexuelle Protistenvermehrung

Die Strategien der sexuellen Fortpflanzung bei Protisten unterscheiden sich kaum von denen der Pilze. Diese Strategien beinhalten einzigartige Prozesse, die sich aufgrund der zellulären Struktur unterscheiden, insbesondere zelluläre Anhängsel, die für den Kontakt mit anderen Protisten verfügbar sind [8]. Gametenbildung und -freisetzung ist eine geschlechtlich-reproduktive Methode unter den hochmotivierten geißelförmigen Protisten [8]. Konjugation ist eine Methode, die von bewimpten Protisten verwendet wird und die Fusion von Gametenkernen und nicht die Bildung und Freisetzung von unabhängigen Gameten beinhaltet [8]. Autogamie, ein Prozess der Selbstbefruchtung, der immer noch als eine Form der sexuellen Fortpflanzung angesehen wird, produziert Homozygotie unter den Nachkommen einer selbstbefruchteten Elternzelle [8].

Zusammenfassende Tabelle

Wie oben zusammengefasst, sind die Unterschiede zwischen Protisten und Fungi groß und können auf jeder Ebene der Struktur und während ihrer gesamten Verhaltensinteraktionen mit ihrer Umgebung beobachtet werden. Diese Überprüfung ist lediglich eine Zusammenfassung der Unterschiede. Die zitierten Referenzen bieten mehr detaillierte Erklärungen für diejenigen, die daran interessiert sind, mehr zu lernen.