23.2 Einkenni frumvera

Hæfniviðmið

Í lok þessa hluta muntu geta gert eftirfarandi:

• Lýsa einkennum frumubyggingar frumvera
• Lýsa fjölbreytni efnaskipta hjá frumverum
• Lýsa fjölbreytni lífsferla hjá frumverum

Yfir 100.000 núlifandi tegundum frumvera hefur verið lýst og óljóst er hversu margar ólýstar tegundir kunna að vera til. Þar sem margar frumverur lifa sem gistilífverur eða sníklar í öðrum lífverum, og þessi tengsl eru oft tegundasértæk, getur fjölbreytni frumvera verið gríðarleg og fylgt fjölbreytni hýsla þeirra. Þar sem heitið frumvera er safnheiti yfir heilkjörnunga sem eru hvorki dýr, plöntur né sveppir kemur ekki á óvart að fá einkenni eru sameiginleg öllum frumverum. Hins vegar má sjá forstig margra kunnuglegra einkenna plantna og dýra hjá ýmsum frumverum.

Frumubygging

Frumur frumvera eru meðal margbrotnustu frumna sem þekkjast. Fjölfruma plöntur, dýr og sveppir eru innfelld meðal frumvera í þróunarsögu heilkjörnunga. Hjá flestum plöntum og dýrum og sumum sveppum stafar flækjustig af fjölfrumungi, sérhæfingu vefja og samspili sem leiðir af þessum eiginleikum. Þótt frumstæð fjölfrumun finnist hjá sumum lífverum sem kallaðar eru frumverur sýna þær einfrumu tegundir sem hafa haldist einfruma hvernig flókin bygging getur þróast án eiginlegrar fjölfrumunar, með sérhæfingu í lögun og starfsemi frumna. Nokkrar frumverur lifa í þyrpingum sem haga sér að sumu leyti eins og hópur frjálsra frumna og að öðru leyti eins og fjölfruma lífvera. Sumar frumverur eru gríðarstórar, fjölkjarna stakar frumur sem líkjast annaðhvort ólögulegum slímklumpum eða, í öðrum tilvikum, burknum. Hjá sumum frumverutegundum eru kjarnarnir mismunandi að stærð og hafa ólík hlutverk í starfsemi frumunnar.

Stakar frumverufrumur geta verið allt frá innan við einum míkrómetra upp í þrjá metra að lengd, og sumar fjölfruma frumverur geta þakið heilu hektarana. Frumverufrumur geta verið umluktar dýralíkum frumuhimnum eða plöntulíkum frumuveggjum. Aðrar eru lokaðar inni í glerkenndum kísilskeljum eða umluktar frumuhjúp úr samtengdum próteinræmum. Frumuhjúpurinn virkar eins og sveigjanleg brynja: hann ver frumveruna gegn því að rifna eða stingast í sundur án þess að skerða hreyfigetu hennar.

Efnaskipti

Frumverur sýna fjölbreytt næringarnám og geta verið loftháðar eða loftfirrtar. Þær sem geyma orku með ljóstillífun eru ljósfrumbjarga lífverur og einkennast af grænukornum. Aðrar frumverur eru ófrumbjarga og neyta lífrænna efna, til dæmis annarra lífvera, til að afla sér næringar. Amöbur og sumar aðrar ófrumbjarga frumverur taka inn agnir með frumuáti. Þá umlykur frumuhimnan fæðuögn, dregur hana inn á við og klípur af innanfrumuhimnusekk, eða bólu, sem kallast fæðusafabóla (Mynd 23.7). Hjá sumum frumverum geta fæðusafabólur myndast hvar sem er á yfirborði frumunnar, en hjá öðrum eru þær bundnar við grunn sérhæfðrar fæðutökubyggingar. Bólan sem inniheldur innteknu ögnina, átibólan, rennur síðan saman við leysingarkorn sem inniheldur vatnsrofsensím og myndar átleysikorn. Fæðuögnin er þá brotin niður í litlar sameindir sem geta flætt inn í umfrymið og nýst í efnaskiptum frumunnar. Ómeltar leifar eru að lokum losaðar úr frumunni með útfrumun.

Undirflokkar ófrumbjarga lífvera, sem kallast rotverur, taka upp næringarefni úr dauðum lífverum eða lífrænum úrgangi þeirra. Sumar frumverur geta verið blandnæringar og aflað sér næringar annaðhvort með ljósfrumbjarga eða ófrumbjarga leiðum, eftir því hvort sólarljós eða lífræn næringarefni eru tiltæk.

Hreyfanleiki

Flestar frumverur eru hreyfanlegar, en ólíkar gerðir frumvera hafa þróað fjölbreytta hreyfimáta (Mynd 23.8). Sumar frumverur hafa eina eða fleiri svipur sem þær snúa eða sveifla. Aðrar eru þaktar röðum eða brúskum af örsmáum bifhárum sem þær slá samhæft til að synda. Enn aðrar mynda umfrymisútskot sem kallast skinfætur hvar sem er á frumunni, festa skinfæturna við undirlag og draga sig áfram. Sumar frumverur geta hreyfst að áreiti eða frá því; slík hreyfing kallast leitarhreyfing. Hreyfing í átt að ljósi, ljósleitni, næst til dæmis með því að tengja hreyfiaðferðina við ljósskynjandi frumulíffæri.

Lífsferlar

Frumverur fjölga sér með ýmsum aðferðum. Flestar gangast undir einhvers konar kynlausa æxlun, svo sem tvískiptingu, og mynda þannig tvær dótturfrumur. Hjá frumverum getur tvískipting verið þverskipting eða langskipting eftir skiptiásnum; Paramecium sýnir stundum þessa aðferð. Sumar frumverur, svo sem eiginlegir slímsveppir, sýna fjölskiptingu og skipta sér samtímis í margar dótturfrumur. Aðrar mynda smáa bruma sem skipta sér síðan og vaxa þar til þeir ná stærð foreldrisfrumverunnar.

Kynæxlun, sem felur í sér meiósu og frjóvgun, er algeng meðal frumvera og margar frumverutegundir geta skipt úr kynlausri æxlun yfir í kynæxlun þegar þörf krefur. Kynæxlun tengist oft tímabilum þegar næringarefni eru uppurin eða umhverfisbreytingar eiga sér stað. Kynæxlun getur gert frumveru kleift að endurraða genum og mynda ný afbrigði afkomenda, en sum þeirra gætu hentað betur til að lifa af breytingar í nýju eða breyttu umhverfi. Kynæxlun tengist þó oft þolhjúpum, sem eru verndandi hvíldarstig. Það fer eftir búsvæði tegundarinnar hversu þolnir þolhjúpar eru; þeir geta verið verið sérstaklega þolnir gegn hitasveiflum, þurrki eða lágu pH. Þessi aðferð gerir sumum frumverum kleift að bíða af sér álag þar til umhverfið verður hagstæðara til lífs, eða þar til þær berast í annað umhverfi, til dæmis með vindi, vatni eða flutningi á stærri lífveru, því þolhjúpar hafa nánast engin frumuefnaskipti.

Lífsferlar frumvera eru allt frá einföldum til afar flókinna. Sumar sníkjufrumverur hafa flókna lífsferla og verða að sýkja mismunandi hýsiltegundir á ólíkum þroskastigum til að ljúka lífsferli sínum. Sumar frumverur eru einfruma í einlitna forminu og fjölfruma í tvílitna forminu, aðferð sem dýr nota. Aðrar frumverur hafa fjölfruma stig bæði í einlitnu og tvílitnu formi; sú aðferð kallast ættliðaskipti og er hliðstæð þeirri sem plöntur nota.

Búsvæði

Næstum allar frumverur lifa í einhvers konar vatnsumhverfi, þar á meðal í ferskvatni, sjó, rökum jarðvegi og jafnvel snjó. Nokkrar frumverutegundir eru sníklar sem sýkja dýr eða plöntur. Fáeinar frumverutegundir lifa á dauðum lífverum eða úrgangi þeirra og stuðla að rotnun þeirra.