什么是变形虫有哪些危害(该如何预防)

变形虫是一种“爬行”的单细胞微生物,有时还会吃掉你的大脑。

什么是变形虫有哪些危害(该如何预防)

变形虫,有用于生产食物的充满藻类的液泡。

“变形虫”这个术语描述的是一种简单的真核生物,它以特有的爬行方式移动。然而,对各种变形虫的遗传成分进行比较后发现,这些生物彼此之间不一定密切相关。

变形虫长什么样?

所有生物大体可分为两类——原核生物和真核生物。它们的区别在于细胞的相对复杂性。真核生物是高度组织的单细胞或多细胞生物,如动物和植物。另一方面,原核生物是基本的单细胞生物,如细菌和古生菌。

变形虫是真核生物。它们的单细胞,像其他真核生物一样,具有某些特征:根据2014年发表在《BMC生物学》杂志上的一份报告,它们的细胞内容物被包裹在细胞膜内,它们的DNA被包装在一个称为细胞核的中央细胞室中。此外,它们还含有被称为细胞器的特殊结构,细胞器执行一系列细胞功能,包括能量生产和蛋白质运输。

这些细胞器大多数是真核细胞所共有的,但也有一些例外。例如,根据2005年发表在《生物化学杂志》上的一项研究,引起人类阿米巴痢疾的寄生虫溶组织内阿米巴没有高尔基体,高尔基体是一种负责修饰和运输蛋白质的细胞器。研究人员发现,溶组织大肠杆菌含有高尔基型隔室或囊泡——充满液体的小袋,执行类似的功能。

还有一些变形虫没有负责产生细胞能量的细胞器线粒体,因为它们生活在缺乏氧气的环境中,或“缺氧的条件”。

根据2014年发表在《生物化学》杂志上的一篇综述,这些没有线粒体的生物可能含有一种叫做氢化酶体或有丝体的细胞器,这种细胞器与线粒体有关,但被认为是细胞器的高度变异版本。这就是溶组织大肠杆菌和自由生存的乳糜巴变形虫的情况,它们不依赖其他生物生存。

变形虫是如何运动的?

从结构上看,阿米巴原虫与高等生物的细胞非常相似。它们就像我们的细胞,事实上,当它们移动时,看起来非常像我们的白细胞。(白细胞是帮助身体抵御疾病的免疫细胞。)

就像我们的白细胞一样,阿米巴原虫也是利用假足来移动的。这些短命的、向外突出的细胞质——细胞膜内的半流体物质帮助变形虫抓住一个表面,推动自己前进。当伪足层沿着表面的一个方向移动时,变形虫的后端就会收缩。

随着它的收缩,它会做两件事。收缩推动细胞质向前填充扩张的假足,但收缩也拉起细胞后端的粘连。变形虫和它所移动的表面之间的这种粘附称为物理分子粘附,这种粘附在前端不断形成,而在后面断裂。这种利用伪足的运动是将各种变形虫结合在一起的特征,并将它们与其他原生生物区分开来——像变形虫这样的简单真核生物不是植物、动物或真菌。

阿米巴原虫中有四种不同类型的伪足:丝状伪足、叶状伪足、根足伪足和轴足伪足。最常见的寄生变形虫有叶足虫,这是广泛的,钝的细胞质突出,而丝足虫是细的,线状突出。

根足纲,也被称为网状足纲,是一种细长的丝状突起,可以相互交织在一起;轴足纲是刚性的,由一组被称为轴突的微管结构加强。其他的假足是由管状结构元件支撑的,被称为微管,负责执行细胞运动。

变形虫也可以用它们的伪足来进食。这种原虫利用其伪足吸收固体和液体。吞咽固体物质的过程被称为吞噬作用,吞咽液体滴的过程被称为胞饮作用,也被称为细胞饮用。

大多数已知的变形虫以细菌为食,变形虫的细胞表面有受体,可以与细菌结合,然后通过吞噬作用将细菌带入变形虫体内,通常在细胞的后部。

在巨型变形虫的情况下,吞噬过程略有不同。巨大的变形虫吞噬它们的猎物通过假足动物在细菌周围的肆意聚集。在这两种情况下,当细菌被吸进去时,包围它的细胞膜就会收缩,形成一个细胞内的腔室,称为液泡。

什么是变形虫有哪些危害(该如何预防)

溶组织内阿米巴是一种人体肠道寄生虫。它能引起结肠炎、严重腹泻和痢疾。

变形虫是如何分类的

几个世纪以来,包括变形虫在内的各种生物分类系统都是基于可观察到的特征和形态上的相似性。实际上,并没有一组被称为变形虫的连贯生物体。相反,变形虫是任何爬行的原生动物细胞。原生动物一词指的是原生生物的一个子集,原生生物也是简单的真核生物,不是植物、动物或真菌。

历史上,变形虫被归类在一个单独的分类组称为根足类虫,以他们使用伪足为特征。基于他们使用的伪足的特定类型,变形虫被再细分。然而,这种分类系统并没有捕捉到各种变形虫之间的进化关系——可以说,它不是一个族谱。

分子系统发育学改变了真核生物的分类过程。根据《生态与进化趋势》杂志2020年的一篇综述,通过比较生物体中特定DNA序列的异同,科学家们能够辨别出它们之间的密切关系。

早期的分析比较了编码部分核糖体的DNA序列,核糖体是细胞中蛋白质合成的部位;具体来说,科学家们研究了所谓的核糖体18S亚基,或“SSU rDNA”的基因。根据2008年的原生动物学文章,基于对SSU rDNA和其他DNA序列的分析,现在真核生物的组织方式更好地代表了它们的进化关系——系统发育树。

系统发育树中的每个谱系都用分支结构来描述。在这个系统中,第一级被称为“超群”。

真核生物的5个超级类群:Ophiskontha、Amoebozoa、ata、Archaeplastida和SAR,其中包括三个亚类:Stramenopiles、Alveolata和Rhizaria。动物和真菌属于Ophiskontha类。变形虫原生体和一些缺乏线粒体的寄生系是变形虫的一部分。根据《生态与进化趋势》杂志的评论,Ophiskontha和变形虫一起形成了一个更大的超级类群,称为无尾猿。

异养原生生物——从其他生物体中吸收营养的生物体——是古虫界的一部分,而植物和大多数其他光合生物体是原始色素体生物的一部分。

如果你观察原生生物的多样性,你可以看到几乎所有的类群中都有变形虫。大多数变形虫都属于变形虫类群。此外,变形虫也存在于根状菌和深孔虫中。

为什么变形虫很重要?

什么是变形虫有哪些危害(该如何预防)

吃脑变形虫——福氏内格里亚变形虫的3D插图。

已知变形虫能引起一系列人类疾病。阿米巴病,或阿米巴痢疾,是一种由人类肠道寄生虫组织溶解性大肠杆菌引起的感染。溶组织大肠杆菌可以侵入肠壁,引起结肠炎,导致结肠内层发炎,这种寄生虫可以导致严重的腹泻和痢疾。

尽管溶血性大肠杆菌感染可以发生在世界任何地方,但它在卫生系统不达标和拥挤的热带地区最常见。

隐形眼镜佩戴者可能会患上一种罕见的角膜感染,称为棘阿米巴角膜炎。棘阿米巴属的物种是自由生活的,通常在土壤、空气和水中发现。隐形眼镜的不良卫生习惯,如不适当的储存、处理和消毒,或戴着隐形眼镜游泳,是这种疾病的一些风险因素。隐形眼镜用户可以按照眼科护理人员的要求佩戴和清洗隐形眼镜,并在进行任何与水接触的活动(包括淋浴、泡热水澡或游泳)前摘掉隐形眼镜,从而降低感染风险。

据美国疾病控制与预防中心称,虽然最初的症状包括发红、发痒和视力模糊,但如果不进行治疗,感染会导致严重的疼痛,并导致视力下降。

阿米巴原虫也会引起不同的大脑感染。被称为“吃脑变形虫”的福氏奈格里原虫,会引起原发性阿米巴性脑膜脑炎(PAM)。尽管这种疾病很罕见,但据美国疾病控制与预防中心称,它几乎总是致命的。早期症状包括发烧和呕吐,最终会发展为更严重的症状,如幻觉和昏迷。福氏氮胞杆菌存在于温暖的淡水水体中,如温泉、湖泊和河流,或氯消毒不良的游泳池或受污染的热水。这些变形虫从鼻子进入大脑。然而,疾病预防控制中心说,这种感染不能通过吞咽水感染。

另一种变形虫,山楂变形虫,可以引起一种称为肉芽肿性阿米巴脑炎(GAE)的大脑感染。巴拉穆西亚感染很少见,但通常是致命的。目前的估计显示,这种感染的死亡率为90%。

早期症状包括头痛、恶心、低烧、部分瘫痪、癫痫和语言困难。山梨芽胞杆菌存在于土壤中,可以通过裸露的伤口或人们吸入受污染的灰尘进入人体。自20世纪80年代发现阿米巴原虫以来,全世界约有200例感染病例报告;这包括美国100多例确诊病例。

阿米巴原虫还可以寄主对人类有致病性的细菌,并帮助这些细菌传播。军团菌等细菌病原体可导致肺炎和流感类疾病,在被阿米巴原虫消化时,会抵抗消化。相反,细菌被完整地从液泡释放到阿米巴原虫的细胞质中,在那里它们在细胞内增殖。在这种情况下,细菌可能会对旨在控制其数量的处理方法(包括对水进行氯处理)产生抗药性。

以冷却塔为例,阿米巴原虫和这些细菌都可以在这里生长。冷却塔会排出水滴,路人可以吸入。我们若吸入了一个含有变形虫的水滴,其中充满了这些病原体(军团菌),如果细菌以这种方式进入免疫缺陷个体的体内,它们最终会感染巨噬细胞,巨噬细胞是免疫系统众多防御细胞之一。

巨噬细胞不仅看起来像一个变形虫,它的生化途径和细胞生物学非常相似,因此,让细菌逃离变形虫的同样程序活动,现在也能让军团菌逃离巨噬细胞。

除了在人类疾病中扮演的角色,阿米巴原虫也是土壤生态系统的重要组成部分。变形虫以有害细菌为食,并调节它们在土壤中的数量。

变形虫对土壤中的养分循环也很重要。当营养物质可用时,它们会被细菌吸收,从而有效地将所有营养物质锁在细菌团块中。当细菌被消耗时,营养物质被释放回土壤中。如果有一个变形虫吃细菌的循环,那么总的效果就是增加了植物的营养供应。

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