Tiểu luận Nhóm động vật nguyên sinh trùng cỏ và quá trình sinh sản phát triển của nó

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HA NỘI KHOA SINH HỌC ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ BÀI TIỂU LUẬN NHÓM ĐỘNG VẬT NGUYÊN SINH TRÙNG CỎ VÀ QUÁ TRÌNH SINH SẢN PHÁT TRIỂN CỦA NÓ Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Sinh học Người hướng dẫn: GS.TSKH. Vũ Quang Mạnh Sinh viên thực hiện: Cao Thị Dung Lớp: Sinh CH-K24 Hà Nội, năm 2015MỤC LỤC MỞ ĐẦU Động vật nguyên sinh sống ở khắp nơi: nơi ẩm ướt, nước biển, sông, ao hồ, cống rãnh, vũng nước nhỏ, nhiều động vật nguyên sinh ký sinh trong tế bào, trong máu, cơ quan tiêu hóa hay các cơ quan khác của động vật Cho nên môi trường sống của chúng rất phong phú. Khi gặp điều kiện bất lợi, chúng hình thành bào nang, bào nang có tác dụng bảo vệ cơ thể và dễ dàng phát tán. Khi gặp những điều kiện sống thuận lợi, chúng đối phó bằng cách sinh sản mãnh liệt như: liệt sinh, sinh bào tử để duy trì nòi giống và lan truyền bệnh; điển hình là Eimeria chỉ một vài ngày đã làm thủng ruột thỏ. Lối sống nguyên thủy của động vật nguyên bào là tự dưỡng (autotroph). Điều kiện sống thay đổi (khí hậu khắc nghiệt, thức ăn khan hiếm) đã làm xuất hiện những loài sống dị dưỡng (heterotroph), dần xuất hiện những loài hoại dưỡng (sarpotroph), ngoại ký sinh (exoparasit) và cuối cùng là nội ký sinh (endoparasit). Từ trùng roi nguyên thủy đã tiến hóa theo 5 hướng: Trùng roi hiện tại (Flagenllata), Trùng chân giả (Sarcodina), Trùng bào tử (Sporozoa), Trùng tơ (Infusoria) và Động vật đa bào về sau (Metazoa). Lớp trùng tơ (Infusoria) có bộ nhân và cơ quan tử phân hóa rất cao, có thể chúng hình thành từ một nhóm trùng roi nào đó vì tơ và roi có cấu tạo tương tự. Chúng còn được gọi là nhóm động vật nguyên sinh trùng cỏ. Đặc điểm quá trình sinh sản phát triển ở nhóm này rất đặc biệt. Trong bài tiểu luận này, tác giả xin trình bày những nét khái quát nhất về “Nhóm động vật nguyên sinh trùng cỏ và quá trình sinh sản phát triển của nó”. Đề tài đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu như phương pháp thu thập, xử lý thông tin, phương pháp phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa thông tin Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, bài tiểu luận bao gồm những nội dung sau: Khái quát về nhóm động vật nguyên sinh trùng cỏ. Đặc điểm cấu tạo của nhóm động vật nguyên sinh trùng cỏ. Đặc điểm sinh sản của nhóm động vật nguyên sinh trùng cỏ. 1. KHÁI QUÁT VỀ NHÓM ĐỘNG VẬT NGUYÊN SINH TRÙNG CỎ Trùng giày được con người biết đến trước tiên trong thế giới động vật đơn bào. Khi chế tạo được kính hiển vi, người ta thử lấy nước “cỏ ngâm” soi thì tình cờ phát hiện ra chúng và vì thế được gọi là “trùng cỏ”. Ngày nay “trùng cỏ” trở thành tên chính thức cho nhóm động vật này. Và cỏ nước ngâm vẫn là moi trường nuôi cấy trùng cỏ lý tưởng ở phòng thí nghiệm. Ngoài ra, trùng giày còn sống ở những váng cống rãnh hoặc những váng nước đục. Mỗi khi đời sống gặp khó khăn (khô hạn hay thiếu thức ăn), trùng đế giày có khả năng tiết nước thừa, thu nhỏ cơ thể lại, tiết ra lớp vỏ bọc gọi là hóa bào xác. Trong bào xác, chúng tồn tại rất lâu và có cơ hội được gió cuốn đi để phát tán đến những môi trường mới thích hợp hơn. Nhóm trùng cỏ thuộc ngành trùng lông bơi. Tùy theo lông bơi tồn tại suốt đời hay chỉ ở con non mà phân biệt thành hai nhóm: Trùng cỏ (Infusoria) và Trùng ống hút (Suctoria). Phần lớn trùng cỏ sống tự do, số ít sống ám hoặc ký sinh, cơ thể phủ lông bơi còn trùng ống hút chỉ có lông bơi ở con non, trưởng thành mất lông bơi và hình thành ống hút là cơ quan bắt mồi. Chỉ có khoảng vài chục loài trùng ống hút. Căn cứ vào mức độ chuyên hóa của lông bơi thành màng uốn hướng thức ăn vào bào khẩu, có thể sắp xếp trùng cỏ thành ba nhóm lớn: Trùng cỏ có lông bơi đều (Kinetofragminophora), Trùng cỏ có ít màng uốn (Oligohymenophora), Trùng cỏ có màng uốn xoắn (Polyhymenophora). C Hình 1.1. Trùng cỏ có lông bơi đều (Kinetofragminophora) (Nguồn: Google) (A, B). Entodinium, C. Holophrya Đối với Trùng cỏ có lông bơi đều (Kinetofragminophora), lông bơi gần như cùng hình dạng và chức năng, phủ toàn bộ hoặc một phần bề mặt cơ thể, không tạo thành màng uốn mặc dù lông bơi quanh bào khẩu có thể phát triển hơn. Là nhóm cổ nhất và phong phú nhất. Đại diện: trùng lông đều (Holophrya), trùng hình cốc (Didinum) có bào khẩu ở đỉnh cực và Dileptus, có bào khẩu chuyển sang bên, sống tự do, ăn thịt và Entodinium cộng sinh trong ống tiêu hóa của thú móng guốc. E D Hình 1.2. Trùng cỏ có ít màng uốn (Oligohymenophora) (Nguồn: Google) D. Tetrahynema, E. Trùng chông tập đoàn Zoothamnium Trùng cỏ có ít màng uốn (Oligohymenophora), lông bơi gần bào khẩu kết thành 4 màng uốn, còn giữ cấu tạo điển hình. Cấu tạo này có nhiều biến dạng ở các loài khác trong nhóm. Đại diện: Tetrahynema, trùng giày sống tự do. Trùng chuông đơn độc (Vorticella), trùng chông tập đoàn (Zoothamnium) sống bám. Trùng cỏ cá Trichodina ký sinh ở mang hoặc ở da cá, phổ biến ở nước ta, nhất là ở cá bột dưới một tuổi; trùng cỏ cá Ichthyophthirius gây bệnh điểm trắng ở cá nước ngọt. Cá bị bệnh thường gầy yếu và cuối cùng dựa bờ mà chết, bệnh trầm trọng ở cá bột (tỉ lệ chết có thể lên tới trên 80%). G F F Hình 1.3. Trùng cỏ có màng uốn xoắn (Polyhymenophora) (Nguồn: Google) F. Trùng kèn (Stentor), G. Trùng miệng xoắn (Spirostomum) Trùng cỏ có màng uốn xoắn (Polyhymenophora), màng uốn là màng xoắn quanh bào khẩu, được coi là kết quả tăng bội số lượng của màng uốn 4 tấm của Tetrahymena. Ngoài màng uốn còn có lông bơi trên bề mặt cơ thể, hoặc kết thành các gai nhảy ở mặt bụng. Đại diện: trùng kèn (Stentor), trùng miệng xoắn (Spirostomum) sống tự do; Nyctotherus ký sinh trong ruột ếch, Balantidium coli ký sinh trong ruột người, gây đi ngoài; trùng nhảy (Stylonichia) và khoảng 800 loài trong họ Tintinnoidea sống ở biển và có vỏ hình chóp. 2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA NHÓM ĐỘNG VẬT NGUYÊN SINH TRÙNG CỎ Trùng đế giày (còn gọi là Paramecium, trùng cỏ, trùng giày hay thảo trùng) là đại diện của lớp trùng cỏ hay trùng tơ (Infusoria). Tế bào trùng đế giày đã phân hóa thành nhiều bộ phận. Mỗi bộ phận đảm nhiệm một chức năng sống nhất định. Trùng tơ có tổ chức hoàn thiện nhất trong động vật nguyên sinh, có những cơ quan tử hoàn thành những quá trình sống đặc biệt. Theo các kết quả thực nghiệm thì các cơ quan tử đó tương ứng với các hệ cơ quan ở động vật đa bào. A B Hình 2.1. Trùng đế giày (Nguồn: Google) A. Sơ đồ cấu tạo; B. Ảnh nhìn qua kính hiển vi Cơ thể chúng hình thoi, không đối xứng nhưng tiết diện ngang tròn. Đầu trước tròn, đầu sau kéo dài và hơi nhọn. Nhìn nghiêng, cơ thể chúng có hình một chiếc giày. Thân trùng tơ giày, một đầu tù lúc chuyển vận đi trước gọi là phần trước, phần sau nhọn hơn. Mặt ngoài có màng pelicun đàn hồi, có nhiều tơ mảnh xếp thành dãy theo chiều dọc. Dưới màng pelicun có lớp ngoại sinh chất mỏng và quánh, lớp trong có nhiều hại và lỏng hơn gọi là nội sinh chất. Hệ thống màng ở chúng có cấu trúc phức tạp gồm 2 lớp màng: Lớp màng ngoài (plasmalemma) và lớp màng trong. Hai lớp này tiếp xúc với nhau ở gốc lông bơi và phần đỉnh của bao chích. Phần còn lại tạo thành khoảng trống bao quanh gốc lông bơi. Màng cơ thể vừa chắc chắn, vừa mềm dẻo giữ cho cơ thể con vật vừa có hình thái ổn định vừa giúp cơn vật biến dạng nhất thời khi len lỏi qua khe hẹp hay giúp chúng điều chỉnh lượng nước và các ion của cơ thể. Ở mặt bên phía trước cơ thể xuất hiện một rãnh sâu và dài (chiếm tới 2/3 cơ thể) làm nhiệm vụ dinh dưỡng gọi là rãnh miệng. Phía cơ thể có rãnh miệng được gọi là mặt bụng. Trùng giày cũng như trùng biến hình có sự phân hóa của chất nguyên sinh. Nội chất ở bên trong và có hiện tượng chuyển động vòng tròn. Trong nội sinh chất có nhiều không bào tiêu hóa, phía trước có không bào co bóp. Thức ăn (gồm vi khuẩn, vụn hữu cơ) được lông bơi dồn về lỗ miệng. Thức ăn qua miệng và hầu được vo thành viên trong không bào tiêu hóa. Sau đó không bào tiêu hóa dời hầu di chuyển trong cơ thể theo một quỹ đạo nhất định. Enzym tiêu hóa biến thức ăn thành chất lỏng thấm vào chất nguyên sinh nuôi cơ thể. Bộ máy di chuyển và lông bơi: Lông bơi có cấu tạo như roi bơi nhưng ngắn hơn và nhiều hơn (với mỗi trùng giày có khoảng một vạn lông bơi). Khi hoạt động, lông bơi quạt nước như các mái chèo ở trên một mặt phẳng. Chúng hoạt động không cùng nhịp mà kế tiếp nhau tạo nên từng đợt song. Do lông bơi mọc thành hàng dọc hơi xoắn theo trục cơ thể nên khi hoạt động, cơ thể trùng giày vừa tiến về phía trước, vừa xoay quanh mình nó. Trung giày có lông bơi bao phủ đồng đều khắp cơ thể. Riêng ở rãnh miệng, lông bơi có khuynh hướng liên kết lại thành màng bơi để tăng hiệu quả của việc bắt mồi. Lông bơi vùng đuôi còn dài hơn để tham gia vào vận chuyển như một bánh lái. Cơ quan tử bài tiết là không bào co bóp có cấu tạo phức tạp. Lỗ thải của không bào co bóp tồn tại thường xuyên, được xác định bằng hệ vi ống. Không bào co bóp có nhiều rãnh, có bao trung tâm, nhịp điệu co bóp phụ thuộc vào nồng độ muối và nhiệt độ. Phần giữa cơ thể là bộ nhân gồm nhân lớn (macronucleus) làm nhiệm vụ dinh dưỡng, giàu DNA nơi các RNA thông tin được tổng hợp trên khuôn DNA rồi vào tế bào chất để sinh tổng hợp protein trên ti thể. Nhân nhỏ (micronucleus) làm nhiệm vụ sinh sản, có nhiễm sắc thể nhân đôi trước mỗi lần nguyên phân. Như vậy so với động vật nguyên sinh khác thì số lượng cơ quan tử của trùng cỏ lớn, lập thành hệ thống, người ta gọi là sự nhảy vọt về mức độ “trên tế bào”. 3. ĐẶC ĐIỂM SINH SẢN CỦA NHÓM ĐỘNG VẬT NGUYÊN SINH TRÙNG CỎ Phần lớn động vật nguyên sinh sinh sản vô tính. Tuy nhiên chúng còn có thể sinh sản hữu tính. Sinh sản vô tính theo kiểu phân đôi (binary) hoặc liệt phân (schizogony), nhân nguyên phân nhiều lần trước khi tế bào chất phân chia để cho một lúc nhiều cá thể mới. Một số còn sinh sản bằng cách mọc chồi như trùng chuông. Trong sinh sản vô tính tế bào mẹ nguyên phân để cho tế bào con. Tuy nhiên ở động vật nguyên sinh không hoàn toàn giống với động vật đa bào, màng nhân vẫn tồn tại trong suốt quá trình phân chia và thoi vô nhiễm được hình thành trong màng nhân. Ở động vật nguyên sinh trùng cỏ có hai cách sinh sản là sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính. Trùng giày sinh sản vô tính bằng cách phân đôi theo chiều ngang cơ thể. Nhân nhỏ phân chia thành hai nhân mới, mỗi nhân mới đi về một cực của tế bào, còn nhân lớn phân chia trực tiếp (trực phân), bào hầu thứ hai hình thành, hai không bào co bóp mới xuất hiện, rồi một rãnh ngang chia tế bào chất thành hai phần. Hình 3.1. Phân đôi ở trùng giày (Nguồn: Google) Ảnh nhìn qua kính hiển vi Trùng tơ phân thành Hai cá thể bằng nhau, mỗi cá thể có đủ các bào quan. Nếu cơ thể nào thiếu cơ quan tử nào đó thì sẽ hình thành sau. Chúng sẽ lớn đủ cỡ trước lúc phân chia lần tiếp theo. Thời gian phân chia thay đổi từ 1-3 lần trong ngày. Sinh sản hữu tính thường bổ sung cho sinh sản vô tính khi môi trường sống trở nên bất lợi. Hiện tượng phân tính có thể ở mức tế bào, tạo các giao tử (gamete) phân tính hoặc ở mức nhân, tạo ra các tiền nhân (pronucleus) phân tính. Ở mức tế bào, hai loại giao tử có thể giống nhau hoặc khác nhau về hình thái và khả năng di động. Tùy theo mức độ khác nhau giữa hai loại giao tử ta có sinh sản hứu tính đẳng giao (isogamy), dị giao (heterrogamy hoặc anisogamy) và noãn giao (oogamy). Các giao tử khác tính sau khi thụ tinh sẽ cho hợp tử (zygote). Ở trùng giày Paramecium caudatum cứ sau khoảng 50 thế hệ sinh sản vô tính lại có một lần tiếp hợp. Nhịp độ xen kẽ đó đảm bảo phát triển bình thường của quần thể. Nếu chỉ có sinh sản vô tính, từ thế hệ thứ 600, trùng giày không còn nhận biết được bạn ghép đôi của mình nữa, do thiếu các phân tử protein đặc hiệu vốn tập trung ở quanh bào hầu, và cái chết sớm muộn cũng xảy ra trong khoảng 100 thế hệ sinh sản vô tính tiếp theo. Hình 3.3. Sự tiếp hợp ở trùng giày (Nguồn: Google) Hình 3.4. Chu kỳ sống của trùng giày (Nguồn: Google) Sinh sản hữu tính ở trùng cỏ là hình thức sinh sản nguyên thủy – sự tiếp hợp. Đó là hiện tượng xen kẽ trao đổi nhân nhỏ giữa hai cá thể. Hai cá thể trùng giày tiến lại và áp mặt bụng vào nhau tạo thành một cầu nối nguyên sinh chất. Cả hai cùng bơi trong cả quá trình này, trong mỗi cá thể bộ nhân có nhiều biến đổi. Nhân lớn tan biến dần và phân tán trong tế bào chất. Nhân nhỏ phân chia hai lần liên tiếp tạo ra bốn tiền nhân, 3 tiền nhân tiêu biến, một tiền nhân còn lại ở mỗi cá thể sẽ phân chia cho ra một tiền nhân định cư và một tiền nhân di động. Sau khi trao đổi tiền nhân di động, hai tiền nhân bắt nguồn từ hai cá thể ghép đôi sẽ phối hợp để hình thành nhân kết hợp. Nhân kết hợp sẽ nguyên phân cho ra 4 nhân bé và 4 nhân lớn rồi sinh sản vô tính phân đôi mãnh liệt hơn để cho ra bốn cá thể mới. Có trường hợp hiện tượng biến đổi nhân tương tự không gắn với ghép đôi, mà hai nhân phân tính mới hình thành được phối hợp lại ngay trong cá thể đó. Hiện tượng này gọi là nội hợp. Qúa trình tiếp hợp xảy ra có thể kéo dài tới 12 giờ ở điều kiện 160C. KẾT LUẬN Động vật nguyên sinh trùng cỏ có cấu tạo đơn giản nhưng số lượng cơ quan tử lớn, lập thành một hệ thống. Sinh sản bao gồm hai hình thức là sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính. Các cá thể tham gia tiếp hợp là từ các dòng ghép đôi khác nhau trong phạm vi các nhóm đồng gen (các cá thể đồng gen có thể được coi là một loài độc lập). Hiện tượng tái tổ hợp bộ nhân xảy ra trong mỗi cơ thể riêng biệt (không có sự ghép đôi) và được coi là hiện tượng nội hợp. Tất cả đều có thể xem như là sự thụ tinh của động vật. Kết quả là hình thanh hai cơ thể mới phong phú về DNA, thống nhất được tính di truyền của bố mẹ, có tác dụng như hiện tượng “cải lão hoàn đồng”. Tái tạo bộ nhân là một yêu cầu không thể thiếu được của quần thể trùng lông bơi. Sự tiếp hợp có tác dụng trao đổi vật chất di truyền giữa hai cá thể do đó làm tăng cường sức sống cho trùng cỏ và được coi là hình thức thụ tinh đơn giản. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thái Trần Bái (chủ biên), Nguyễn Văn Khang, Động vật học không xương sống, Nxb Đại học Sư phạm, Hà Nội, 2009. 2. //timhieusinhhoc2.wordpress.com/2014/10/11/47/ 3. Trần Tố (chủ biên), Đỗ Quyết Thắng, Giáo trình Động vật học, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội, 2006. 4. //vi.wikipedia.org/wiki/Trùng_đế_giày