原生生物和真菌构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差异,使他们的分类复杂化。真菌的表征要简单得多。大约15亿年前,真菌与原生生物分道扬镳,这一事件导致鞭毛在从水生栖息地向陆地栖息地的过渡过程中丢失,同时发展新的非水生孢子传播机制。真菌已经适应了一组可识别的特征,有助于了解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,结构在分支细长的菌丝状菌丝系统中。分支菌丝结构由一个或(通常)多个封闭在管状细胞壁内的细胞组成。大多数原生生物是球形的,这对于通过扩散获得氧气来说是次优的。大型原生生物具有细长的形状,以适应它们对氧气扩散的需求增加。

细胞大小

单细胞原生生物大多是微观的,但在数千平方米的面积上发现了罕见的例子。真菌通常大到可以用肉眼观察到,但存在大量微观物种。

细胞膜

原生生物可以包含植物样细胞壁,动物样细胞壁甚至薄膜,以保护免受外部环境的影响。许多原生生物没有细胞壁。与原生生物细胞膜品种相比,真菌的一个决定性特征是普遍存在的几丁质细胞壁。

细胞内组织

真菌由错综复杂的菌丝系统组成,菌丝由隔膜的分割系统分隔开来。隔膜尚未在任何原生生物中发现。真菌隔膜将菌丝分成可渗透的隔室。隔膜穿孔允许细胞器易位,包括核糖体、线粒体和细胞核。原生生物细胞器存在于非区室化的细胞质中。

细胞附属物

与大多数静止的真菌不同,原生生物是可动的,这种运动性通过添加细胞附属物在形态上将原生生物与真菌区分开来。原生生物通常含有纤毛、鞭毛和伪足等附属物。真菌通常没有细胞附属物,但真菌中确实存在罕见的分生孢子附属物。

原生生物呼吸

原生生物有氧呼吸

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。一些原生生物,如植物鞭毛藻,同时进行自养和氧化异养代谢。原生生物的新陈代谢在广泛的温度和耗氧量范围内发挥最佳功能。这是它们栖息的过多壁龛的副产品,这些壁龛具有广泛的温度和氧气可用性。

原生生物厌氧呼吸

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

真菌呼吸

大多数真菌通过利用分支呼吸链将电子从NADH转移到氧气来有氧呼吸。真菌NADH脱氢酶用于催化基质NADH的氧化,即使在某些抑制剂(如鱼藤酮)存在的情况下也能做到这一点。真菌在存在泛醇:细胞色素c氧化还原酶和细胞色素c氧化酶抑制剂的情况下,也使用替代氧化酶进行呼吸。在存在基于一氧化氮的宿主防御机制的情况下,替代氧化酶可能具有有效的致病性。

渗透调节
栖息在水环境中的原生生物具有真菌中没有的细胞结构的扩增。这种扩增可实现更高程度的渗透调节。收缩液泡是原生生物细胞器,能够调节渗透压并防止肿胀和细胞破裂。收缩性液泡被小管和囊泡系统包围,统称为海绵体,有助于收缩性液泡从细胞中排出。真菌中的收缩液泡丰度显著降低。

线粒体差异

原生生物线粒体基因组
与真菌不同,原生生物线粒体(mt)基因组保留了许多祖先原线粒体基因组元件。真菌mt基因组中的基因减少证明了这一点。原生生物mt基因组的大小范围从恶性疟原虫的6kb基因组到鞭毛虫短颈单吻藻的77kb基因组,范围比真菌小。原生生物mt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。

原生生物mt基因组结构紧凑,外显子丰富,通常由重叠的编码区组成。非编码内含子空间占原生生物mt基因组总大小的不到10%。大部分原生生物mtDNA没有I组或II组内含子。与真菌相比,原生生物mt基因组中的A + T含量更高。原生生物mt基因组的基因含量比真菌mt基因组更像植物mt基因组。与真菌不同,原生生物mt基因组编码大亚基和小亚基RNA。

真菌线粒体基因组
真菌是从原生生物进化而来的,它们的分歧特征是基因减少和内含子加成。与基因丰富的原生生物mt基因组相比,真菌mt基因组包含大量由非编码重复和内含子组成的基因间区域,这些区域主要是I组内含子。真菌mt基因组大小的变化主要由内含子区域解释,而不是原生生物mt基因组中发现的基于基因的方差。在真菌mt基因组中,基因间区域占高达5kb的长度。

虽然原生生物mt基因组含有更多的基因,但真菌mt基因组含有的tRNA编码基因数量要多得多。与原生生物mtGenomes相比,真菌mt基因组的大小范围更大。已知最小的真菌mtGenome为19 kbp,发现于裂殖酵。已知最大的真菌mtGenome是100 kbp,发现于鹅塞里纳孢子虫。与原生生物mtGenomes不同,真菌mtDNA的基因含量在生物体中相对一致。

真菌养分获取
真菌利用菌丝体(它们收集的菌丝)在细胞质膜上获取和运输营养物质。这个过程高度依赖于获取营养物质的环境的pH值。真菌是腐生菌,主要从分解死亡植物和动物的溶解有机物中获得营养。任何所需的营养物质消化都发生在细胞外,通过释放将营养物质分解成单体的酶,通过促进扩散摄入。

原生生物营养获取
相比之下,原生生物通过各种策略获得营养。对原生生物营养获取策略进行分类的尝试定义了六类:

  • 光自养初级生产者 – 利用阳光从 CO2 和 H2O 中合成营养物质。
  • Bacti- & detritivores – 以细菌或碎屑为食。
  • 腐生菌 – 以细胞外消化并随后吸收的非生物物质为食。
  • 食藻动物 – 主要以藻类为食。
  • 非选择性杂食动物 – 非选择性地以藻类、碎屑和细菌为食。
  • 猛禽捕食者 – 主要以原生动物和来自较高营养水平的生物为食。

上述许多策略都是混合营养的。例如,光自养初级生产者包括海洋生物,这些生物可以采用不同程度的异养,允许营养获取,当阳光不可用时不需要阳光的能量输入。

生殖差异
原生生物和真菌都包括有性繁殖和有性繁殖的物种。原生生物的独特之处在于它们包括能够在同一生命中同时进行有性繁殖和有性繁殖的生物。一些原生生物生命周期的复杂性导致生物体生命周期内惊人的形态变化,从而实现了不同的繁殖方法。在真菌中没有观察到与生殖相关的形态变化,就像在原生生物中一样。

无性生殖差异
真菌中的无性繁殖是通过孢子实体产生的孢子的分离或通过菌丝体的破碎或通过出芽而发生的。原生生物的无性繁殖通过多种方法发生。二元裂变(单核分裂)和多裂变(多核分裂)是原生生物中常见的两种有性生殖方式。另一种原生生物特异性生殖策略是血浆切开术。疟原虫切开术发生在多核原生生物中,需要细胞质分裂而不进行核分裂。

性生殖差异
有性生殖更常由真菌实现。它也比自然繁殖更复杂,因此需要更详细的描述来了解原生生物和真菌之间的过程有何不同。

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。血浆、核瑜伽和减数分裂是真菌有性生殖的三个连续阶段。浆伽关系需要交配细胞之间的原生质融合,从而将不同的单倍体核带入同一细胞。这些单倍体核的融合和二倍体核的形成发生在核瑜伽阶段。在核瑜伽学的末端,存在受精卵,减数分裂通过在细胞核内形成纺锤体纤维来进行。这通过二倍体染色体分离重建了单倍体状态。

与原生生物相比,真菌在有性生殖过程中单倍体细胞核相互作用的真菌策略更加多样化。这些策略包括配子形成和从配子器官释放、两种生物体之间的配子相互作用和体细胞菌丝相互作用。

原生生物有性生殖
原生生物的有性生殖策略几乎与真菌采用的策略完全不同。这些策略需要独特的过程,这些过程因细胞结构而异,特别是可与其他原生生物接触的细胞附属物。配子形成和释放是高度活动鞭毛原生生物中的一种有性生殖方法。共轭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。自交是一种自我受精的过程,仍然被认为是一种有性生殖形式,在自受精亲本细胞的后代中产生纯合子。

如上所述,原生生物和真菌的区别是巨大的,可以在结构的每个层面以及它们与环境的所有行为相互作用中观察到。本综述只是对差异的总结。引用的参考文献为有兴趣了解更多信息的人提供了更深入的解释。

原生生物和真菌的区别

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