Differenza tra protisti e funghi

introduzione

Protisti e funghi comprendono due regni di vita unici. I protisti dimostrano una forte varianza nei tratti che complica la loro tassonomia. I funghi sono molto più semplici da caratterizzare. I funghi si sono allontanati dai Protisti circa 1,5 miliardi di anni fa [1] un evento che ha comportato la perdita del flagello durante la transizione da un habitat acquatico a uno terrestre con lo sviluppo concomitante di nuovi meccanismi di dispersione delle spore non acquatiche [2]. I funghi hanno adattato un insieme riconoscibile di caratteristiche che aiutano a chiarire le loro differenze dai Protisti.

Differenze cellulari

I protisti sono organismi unicellulari. La maggior parte dei funghi sono multicellulari e strutturati in un sistema ramificato allungato di ife [1]. Le strutture delle ife ramificate consistono di una o (di solito) più cellule racchiuse all'interno di una parete cellulare tubolare [1]. La maggior parte dei Protisti ha una forma sferica, che non è ottimale per ottenere ossigeno per diffusione. I grandi protisti hanno una forma allungata per soddisfare il loro aumentato bisogno di diffusione dell'ossigeno [3].

Dimensione della cella

I protisti unicellulari sono per lo più microscopici ma sono stati trovati rari esempi di migliaia di metri quadrati nell'area [3]. I funghi sono comunemente abbastanza grandi da poter essere osservati ad occhio nudo ma esiste un gran numero di specie microscopiche [1].

Membrana cellulare

I protisti possono contenere pareti cellulari simili a piante, pareti cellulari simili a animali e persino pellicole che forniscono protezione dall'ambiente esterno [3]. Molti Protisti non hanno un muro cellulare [3]. In contrasto con la varietà delle membrane cellulari protistiche, una caratteristica distintiva dei funghi è la presenza onnipresente di una parete di cellule chitinose [14].

Organizzazione Intracellulare

I funghi sono costituiti da un sistema contorto di ife suddivise in compartimenti da un sistema di partizione di setti [1]. Septa non è stato trovato in nessun Protista [3]. I setti fungini dividono le ife in compartimenti permeabili [1]. La perforazione dei setti consente la traslocazione di organelli tra cui ribosomi, mitocondri e nuclei tra le cellule [3]. Organelli protisti esistono in un citoplasma non compartimentato [3].

Appendici cellulari

A differenza dei Funghi per lo più stazionari, i protisti sono mobili [1,3] e questa motilità differenzia i Protisti in modo morfologico dai funghi con l'aggiunta di appendici cellulari. I protisti contengono spesso appendici come ciglia, flagelli e pseudopodi [3]. I funghi generalmente non hanno appendici cellulari sebbene esistano rari esempi di appendici conidali nei funghi [4].

Respirazione

Respirazione protista

i) Protist Aerobic Respiration

I protisti ottengono ossigeno per diffusione e questo limita la loro capacità di crescita cellulare [3]. Alcuni protisti come i fitoflagellati svolgono sia il metabolismo eterotrofo autotrofico che ossidativo [3]. Il metabolismo di Protist funziona in modo ottimale attraverso una vasta gamma di temperature e quantità di consumo di ossigeno. Questo è un sottoprodotto della pletora di nicchie che abitano, che hanno una vasta gamma di temperature e disponibilità di ossigeno [3].

ii) Resistenza Anaerobica Protista

La respirazione anaerobica obbligatoria esiste tra i protisti parassiti, una rarità per gli eucarioti [3]. Molti obbligano anaerobe I protisti mancano della citocromo ossidasi con conseguente mitocondri atipici [3].

iii) Respirazione fungina

La maggior parte dei funghi respira aerobicamente utilizzando catene respiratorie ramificate per trasferire gli elettroni dal NADH all'ossigeno [5]. Le deidrogenasi NADH fungine sono utilizzate per catalizzare l'ossidazione della matrice NADH e sono in grado di farlo anche in presenza di alcuni inibitori come il rotenone [5]. I funghi usano anche ossidasi alternative per respirare in presenza di inibitori dell'ubiquinolo: citocromo c ossidoreduttasi e citocromo c ossidasi [5]. Ossidasi alternative probabilmente permetteranno una patogenicità efficace in presenza di meccanismi di difesa dell'ospite a base di ossido nitrico [5].

osmoregulation

I protisti che abitano in ambienti acquosi hanno un'amplificazione delle strutture cellulari non presenti nei funghi. Questa amplificazione consente un più alto grado di osmoregolazione. I vacuoli contrattili sono organelli protisti che consentono l'osmoregolazione e prevengono il gonfiore e la rottura delle cellule [3]. Vacuoli contrattili sono circondati da un sistema di tubuli e vescicole chiamato collettivamente lo spongioma che assiste nell'espulsione dei vacuoli contrattili dalla cellula [3]. Vacuoli contrattili sono significativamente meno abbondanti in Fungi [1,3].

Differenze mitocondriali

Protomi genomi mitocondriali

A differenza dei funghi, i genomi mitocondriali (mt) protisti hanno mantenuto un certo numero di elementi genomici proto-mitocondriani ancestrali. Ciò è evidente dalla riduzione dei geni nei funghi MTGenomes [6]. I mtistomi protisti variano in dimensioni dal genoma 6kb di Plasmodium falciparum al genoma 77kb del choanoflagellate Monosiga brevicollis, una gamma più piccola di Fungi [6]. La dimensione media di Protist mtGenome è di 40 kb significativamente più piccola della dimensione media del genoma mitocondriale fungino [6].

I genomi protisti sono compatti, ricchi di esoni e spesso comprendono regioni codificanti sovrapposte [6]. Lo spazio intronico non codificante rappresenta meno del 10% delle dimensioni totali di Protist mtGenome [6]. Una grande porzione di mtMNA Protist non ha introni di gruppo I o di gruppo II [6]. Il contenuto di A + T è più alto in Protist mtGenomes rispetto ai Funghi [6]. Il contenuto genico di Protist mtGenomes assomiglia più a mtgenomi delle piante rispetto ai mtgenomi fungini [6]. A differenza dei funghi, i Protist mtGenomes codificano per RNA sia di piccole che grandi dimensioni [6].

Genomi mitocondriali fungini

I funghi si sono evoluti dai Protisti e la loro divergenza è caratterizzata dalla riduzione dei geni e dall'integrazione di introni [6]. Rispetto ai mtGenomi protisti ricchi di geni, i mtGenomi fungini contengono una pletora di regioni intergeniche composte da ripetizioni non codificanti e introni che sono per lo più introni di gruppo I [7]. La variazione delle dimensioni del fenotipo del fungo è principalmente spiegata dalle regioni introne piuttosto che dalla varianza basata sui geni trovata nei mtistomi protisti [7]. Le regioni intergeniche rappresentano fino a 5kb di lunghezza nei mtGenomes fungini [7].

Sebbene i mtGenomi protisti contengano più geni, i mtGenomi fungini contengono una quantità significativamente maggiore di geni codificanti tRNA [6,7]. Le dimensioni di mtGenome fungine coprono un intervallo più ampio rispetto ai mtistomi protisti. Il più piccolo mtGenome fungino noto è 19 kbp, trovato in Schizosaccharomyces pombe [6]. Il più grande noto fungo mtGenome è di 100 kbp, trovato in Podospora anserina [6]. A differenza dei mtistomi protisti, il contenuto genico del mtDNA fungino è relativamente costante tra gli organismi [6].

Fonti nutritive e strategie di acquisizione di nutrienti

Fungi Nutrient Acquisition

I funghi usano il micelio, la loro collezione di ife, per acquisire e trasportare nutrienti attraverso la membrana plasmatica delle loro cellule [2]. Questo processo dipende in larga misura dal pH dell'ambiente dal quale vengono acquisiti i nutrienti [2]. I funghi sono saprotrofi, che acquisiscono i loro nutrienti principalmente dalla sostanza organica disciolta delle piante e degli animali morti in decomposizione [1]. Qualsiasi digestione necessaria di sostanze nutritive si verifica in modo extracellulare dal rilascio di enzimi che abbattono i nutrienti in monomeri da ingerire mediante diffusione facilitata [1]

Protist Nutrient Acquisition

I protestanti, al contrario, ottengono i loro nutrienti attraverso una varietà di strategie. Un tentativo di categorizzare le strategie di acquisizione dei nutrienti di Protist definisce sei categorie [3]:

Produttori primari foto autotrofi - Usa la luce solare per sintetizzare i nutrienti da CO2 e H2O.
Bacti- e detritivori - Si nutre di batteri o detriti.
Saprotrophs - Si nutre di materia non vivente extracellulare digerita e successivamente assorbita.
Algivores - Si nutrono principalmente di alghe.
Onnivori non selettivi - Mangimi in modo non selettivo su alghe, detriti e batteri.
Predators raptorial - Si nutrono principalmente di protozoi e organismi da livelli trofici più elevati.

Molte delle strategie sopra menzionate sono mixotropiche. Ad esempio, i produttori primari foto-autotrofi includono organismi a base marina che possono impiegare vari livelli di eterotrofia consentendo l'acquisizione di nutrienti che non richiedono l'apporto di energia dalla luce solare quando la luce del sole non è disponibile [3].

Differenze riproduttive

Sia i Protisti che i Funghi includono specie che si riproducono sessualmente ed aesex. I protisti sono unici in quanto includono organismi capaci di riproduzione sia sessuale che sessuale nella stessa vita [8]. La complessità di alcuni cicli di vita protistici si traduce in sbalorditive variazioni morfologiche all'interno della vita dell'organismo che consente metodi distinti di riproduzione [8]. I cambiamenti morfologici correlati alla riproduzione non sono osservati nei funghi nella misura in cui sono in Protisti.

Differenze riproduttive aesex

La riproduzione asessuale dei funghi avviene attraverso il disprendimento di spore provenienti da corpi fruttiferi trovati sul micelio o attraverso la frammentazione del micelio o attraverso il germogliamento [9]. La riproduzione aisessuale nei Protisti avviene attraverso una varietà di metodi. La fissione binaria (divisione nucleare singola) e la fissione multipla (divisioni nucleari multiple) sono due metodi riproduttivi aesexuali comuni tra i Protisti [8]. Un'altra strategia riproduttiva specifica del Protist è la Plasmotomia [8]. La plasmotomia si verifica tra i protisti multinucleati e comporta la divisione citoplasmatica senza divisione nucleare [8].

Differenze riproduttive sessuali

La riproduzione sessuale è più comunemente implementata da Fungi [8,9]. È anche più complesso della riproduzione esosimale e quindi richiede una descrizione più dettagliata per stabilire una comprensione di come il processo differisce tra Protisti e Funghi.

Riproduzione sessuale fungina

Durante la riproduzione sessuale fungina, la membrana nucleare e il nucleolo (di solito) rimangono intatti durante l'intero processo [9]. Plasmogamia, karyogamy e meiosi comprendono i tre stadi sequenziali della riproduzione sessuale fungina [9]. La plasmogamia comporta la fusione protoplasmatica tra le cellule accoppiate che porta i distinti nuclei aploidi nella stessa cella [9]. La fusione di questi nuclei aploidi e la formazione di un nucleo diploide avviene nella fase della cariogamia [9]. Verso la fine della cariogamia esiste uno zigote e la meiosi procede dalla formazione di fibre del fuso all'interno del nucleo. Questo ristabilisce lo stato aploide attraverso la separazione del cromosoma diploide [9].

Le strategie fungine per l'interazione dei nuclei degli aploidi durante la riproduzione sessuale sono più varie nei funghi rispetto ai protisti. Queste strategie includono la formazione di gameti e il rilascio da gametangi (organi sessuali), l'interazione gametanica tra due organismi e l'interazione somatica con ife [9].

Riproduzione sessuale protista

Le strategie di riproduzione sessuale protiste sono quasi del tutto dissimili da quelle utilizzate da Fungi. Queste strategie comportano processi unici che differiscono a causa della struttura cellulare, in particolare delle appendici cellulari disponibili per il contatto con altri Protisti [8]. La formazione e il rilascio dei gameti sono un metodo riproduttivo sessuale tra i protisti flagellati altamente mobili [8]. La coniugazione è un metodo usato dai Protisti ciliati che comporta la fusione di nuclei gametici piuttosto che la formazione e il rilascio di gameti indipendenti [8]. L'autogamia, un processo di autofecondazione che è ancora considerato una forma di riproduzione sessuale, produce omozigosità tra la progenie di una cellula madre autofecondata [8].

Tabella riassuntiva

Come riassunto sopra, le differenze tra Protisti e Funghi sono enormi e possono essere osservate a tutti i livelli della struttura e in tutte le loro interazioni comportamentali con i loro ambienti. Questa recensione è semplicemente un riassunto delle differenze. I riferimenti citati forniscono spiegazioni più approfondite per coloro che sono interessati a saperne di più.

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