เรียนชีววิทยา กับครูกศนต์ ภารยาท: 4.2 อาณาจักรโพรทิสตา (Protista Kingdom)

คำถามก่อนเรียน

"สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรโพรติสตา เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีความหลากหลายมากที่สุด สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรนี้มีลักษณะอย่างไร"

ให้นักเรียนศึกษาภาพวีดีโอต่อไปนี้

Kingdom Protista

โพรทิสต์เป็นยูคาริโอตกลุ่มแรกที่มีวิวัฒนาการมาจากเซลล์โพรคาริโอตเมื่อประมาณ 2 พันล้านปีที่ผ่านมา และได้มีวิวัฒนาการไปตามสภาพแวดล้อมที่ดำรงชีวิตอยู่จนกระทั่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีความหลากหลายมากที่สุดในปัจจุบัน โพรทิสต์มีขนาดแตกต่างกันตั้งแต่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวขนาดเล็ก เช่น อะมีบา จนถึงสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ขนาดใหญ่ที่มีโครงสร้างซับซ้อน แต่เซลล์เหล่านั้นยังไม่พัฒนาไปเป็นเนื้อเยื่อ เช่น สาหร่ายทะเล ถึงแม้โพรทิสต์ส่วนใหญ่เป็นสิ่งมีชีวิตเซลลฌดียวแต่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้เหมือนสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

โพรทิสต์พบได้ทั่วไปในบริเวณที่ชื้นแฉะ แหล่งน้ำจืดและในมหาสมุทร มีการใช้ออกซิเจนในกระบวนเมแทบอลิซึม ยกเว้นบางกลุ่มที่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจน กระบวนการเมแทบอลิซึมต่าง ๆ ของโพรทิสต์จะเกิดขึ้นภายในโครงสร้างที่มีเยื่อหุ้ม โพรทิสต์บางชนิดมีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง การดำรงชีวิตมีทั้งแบบอิสระ หรือ อาจอยู่ร่วมกันแบบภาวะพึ่งพากัน (mutualism) หรือ อาจดำรงชีวิตแบบภาวะปรสิต (parasitism) ซึ่งพวกที่ดำรงชีวิตแบบภาวะปรสิตบางชนิดทำให้เกิดโรคสำคัญ เช่น โรคมาลาเรีย เป็นต้นชีวิตเป็นผู้บริโภค

ความหลากหลายของโพรทิสต์

การแบ่งกลุ่มของโพรทิสต์ตามสายวิวัฒนาการในภาพ

ภาพแสดงสายวิวัฒนาการของโพรทิสต์ (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 181)

กิจกรรมสืบค้นข้อมูล อภิปราย อธิบายและรายงานเรื่อง โปรติสต์

ให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายโดยใช้ตัวอย่างคำถามดังนี้

1. โพรทิสต์กลุ่มใดน่าจะมีวิวัฒนาการใกล้ชิดกับแบคทีเรียมากที่สุด เพราะเหตุใด

คำตอบ โพรทิสต์กลุ่มดิโพลโมนาดิดาและพาราบาซาลา เพราะเซลล์ของโพรทิสต์กลุ่มนี้คล้ายกับเซลล์โพรคาริโอต คือไม่มีไมโทคอนเดรีย ไม่มีร่างแหเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมไม่มีกอลจิคอมเพล็กซ์และเซนทริโอล

2. ยูกลีนาและทริปพาโนโซม มีลักษณะเหมือนกันอย่างไร จึงจัดอยู่ในกลุ่มยูกลีโนซัว

คำตอบ ใช้แฟลเจลลาในการเคลื่อนที่เหมือนกัน

3. ยูกลีนามีการดำรงชีวิตแตกต่างจากโพรทิสต์กลุ่มอื่นอย่างไร

คำตอบ สามารถดำรงชีวิตเป็นผู้ผลิตเมื่อมีแสงและเมื่อไม่มีแสงจะดำรง

4. ลักษณะของโพรทิสต์กลุ่มไดโนแฟลเจลเลต เอพิคอมเพลซาและซิลิเอต มีลักษณะเหมือนกันอย่างไร ?

คำตอบ มีแอลวีโอไล ซึ่งเป็นช่องว่างเล็ก ๆ ใต้เยื่อหุ้มเซลล์เหมือนกัน

5. โพรทิสต์ในกลุ่มใดที่มีความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดกันทางวิวัฒนาการกับพืชมากที่สุด และโพรทิสต์ในกลุ่มใดที่มีความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดกันทางวิวัฒนาการกับฟังไจมากที่สุด ?

คำตอบ จากสายวิวัฒนาการคลอโรไฟตาเป็นโพรทิสต์ที่มีความสัมพันธ์กันทางวิวัฒนาการกับพืชมากที่สุดและ ไมซีโทซัวมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันทางวิวัฒนาการกับฟังไจมากที่สุด

6. เพราะเหตุใดจึงไม่สามารถจัดไรโซโพดาอยู่ในสายวิวัฒนาการของโพรทิสต์ ?

คำตอบ เพราะเป็นโพรทิสต์ที่มีการศึกษาทางด้านวิวัฒนาการน้อยมาก ทำให้ไม่สามารถจัดอยู่ในโพรทิสต์กลุ่มใดได้

7. นักเรียนคิดว่ามีวิธีการป้องกันปรากฎการณ์ขี้ปลาวาฬได้อย่างไร ?

คำตอบ ไม่ทิ้งน้ำเสียซึ่งเป็นแหล่งอาหารของไดโนแฟลเจลเลตลงไปในแหล่งน้ำ

8. โพรทิสต์ในกลุ่มใดที่ดำรงชีวิตเป็นปรสิต ?

คำตอบ เอพิคอมเพลซา เป็นกลุ่มของโพรทิสต์ที่ดำรงชีวิตเป็นปรสิตและมีโครงสร้างสำหรับแทงผ่านเซลล์โฮสต์

เนื่องจากโพรทิสต์มีความหลากหลายมาก และในการจำแนกโพรทิสต์ตามสายวิวัฒนาการ จึงแบ่งโพรทิสต์เป็นกลุ่มต่าง ๆ ดังนี้

1. ดิโพลโมนาดิดา (Diplomonadida) และพาราบาซาลา (Parabasala)

เป็นกลุ่มของโพรทิสต์ที่เป็นเซลล์ยูคาริโอตที่ยังไม่มีออร์แกเนลล์ คือ ไม่มีไมโทคอนเดรีย ร่างแหเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม กอลจิคอมเพล็กซ์และเซนติโอล ซึ่งอาจเป็นไปได้ว่าโพรทิสต์กลุ่มนี้ได้มีวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษของยูคาริโอต ซึ่งภายในเซลล์ยังไม่มีออร์แกเนลล์ใด ๆ โดยดิโพลโมแนด (diplomonads) มีแฟลเจลลาหลายเส้น มีนิวเคลียส 2 อัน ตัวอย่างเช่น Giardia lamblia เป็นปรสิตในลำไส้ของคนและพาราบาซาลิต (parabasalide) มีแฟลเจลลาเป็นคู่และผิวเยื่อหุ้มเซลล์มีลักษณะเป็นรอยหยักคล้ายคลื่น ตัวอย่างเช่น ไตรโคนิมฟา (triconympha) ที่อาศัยอยู่ในลำไส้ปลวกจะดำรงชีวิตแบบภาวะพึ่งพากัน โดยสร้างเอนไซม์ย่อยเซลลูโลสในไม้ให้กับปลวก และไตรโคโมแนส (trichomonas) เป็นโพรทิสต์ที่ทำให้เกิดอาการติดเชื้อในช่องคลอด

ไตรโคนิมฟา (triconympha)

ภาพไตรโคโมแนสในช่องคลอด ข. ดิโพลโมแนด (Giardia sp.) (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 182)

ไตรโคโมแนส (trichomonas)

2. ยูกลีโนซัว (Euglenozoa)

เป็นโพรทิสต์กลุ่มที่เคลื่อนโดยใช้แฟลเจลลา เช่น ยูกลีนาและทริพาโนโซม ยูกลีนา (Euglena) เป็นโพรทิสต์เซลล์เดียวที่มีสารแคโรทีนและคลอโรฟิลล์ จึงสามารถดำรงชีวิตเป็นผู้ผลิตเมื่อมีแสงและเมื่อไม่มีแสงดำรงชีวิตเป็นผู้บริโภคมีอายสปอต (eye spot) ใช้ในการตอบสนองต่อแสง ทริปพาโนโซม (Trypanosoma) เป็นโพรทิสต์ที่ดำรงชีวิตเป็นปรสิตในเลือดของสัตว์กระดูกสันหลัง ทำให้เกิดโรคเหงาหลับ

ยูกลีนา (Euglena)

Trypanosoma

3. แอลวีโอลาตา (Alveolata)

เป็นโพรทิสต์เซลล์เดียวที่มีลักษณะร่วมกัน คือ มีช่องว่างเล็ก ๆ ใต้เยื่อหุ้มเซลล์ที่เรียกว่า แอลวีโอไล (alveoli) ซึ่งยังไม่ทราบหน้าที่ที่ชัดเจน โพรทิสต์ในกลุ่มนี้ประกอบด้วย

3.1 ไดโนแฟลเจลเลต (dinoflagellate) เป็นโพรทิสต์เซลล์เดียวที่มีสารแคโรทีนและคลอโรฟิลล์ในพลาสติด มีบทบาทเป็นผู้ผลิตที่สำคัญในระบบนิเวศเคลื่อนที่โดยอาศัยแฟลเจลลา 2 เส้น ในแนวขวางและแนวดิ่ง พบเป็นจำนวนมากบริเวณใกล้ผิวน้ำ บางชนิดมีแผ่นเซลลูโลสหลาย ๆ แผ่นประกอบกันคล้ายเกราะ มีลวดลายสวยงาม โพรทิสต์กลุ่มนี้บางชนิดมีการสะสมสารพิษในตัว เมื่อน้ำทะเลมีสารสารอินทรีย์จากมลภาวะ ซึ่งเป็นแหล่งอาหารของไดโนแฟลเจลเลต ไดโนแฟลเจลเลตจึงมีการเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็ว ทำให้น้ำทะเลมีสีแดงเกิดปรากฎการณ์ที่เรียนกว่า ปรากฏการณ์ขี้ปลาวาฬ (res tide) ขึ้นทำให้เพิ่มปริมาณสารพิษของโซ่อาหารในทะเลเป็นอันตรายต่อสัตว์น้ำเป็นจำนวนมาก

ปรากฏการณ์ขี้ปลาวาฬ (res tide)

นักเรียนคิดว่ามีวิธีการป้องกันปรากฏการณ์ขี้ปลาวาฬได้อย่างไร

ภาพที่ 20-29 ก.ไดโนแฟลเจลเลต ข. แอลวีโอไล (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 182)

3.2 เอพิคอมเพลซา (Apicomplexa) เป็นโพรทิสต์ที่มีขนาดเล็กส่วนใหญ่ดำรงชีวิตเป็นปรสิต มีโครงสร้างสำหรับแทงผ่านเซลล์โฮสต์ไม่มีโครงสร้างในการเคลื่อนที่ ยกเว้นในเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ ตัวอย่างของโพรทิสต์กลุ่มนี้ได้แก่ พลาสโมเดียม (Plasmodium) ทำให้เกิดโรคมาลาเรียในคนและสัตว์อื่น ๆ โดยมียุงก้นปล่องเป็นพาหะ

Plasmodium

ในอดีตมีการใช้สารเคมีกำจัดยุง รวมทั้งยาที่ใช้ในการรักษาโรคมาลาเรียทำให้ทั้งยุงและพลาสโมเดียมมีการดื้อยาและสารเคมี ปัจจุบันจึงพบว่ามีการระบาดของโรคมาลาเรียเกิดขึ้นอีก โดยมีคนเป็นโรคมาลาเรียถึงถึงปีละประมาณ 2 ล้านคน

ภาพวัฏจักรของมาลาเรีย

3.3 ซิลิเอต (ciliates) เป็นโพรทิสต์ที่ใช้ซิเลียในการเคลื่อนที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำหรือมีความชื้นสูง เพรทิสต์กลุ่มนี้มีความหลากหลายสปีชีส์มากที่สุด ตัวอย่างเช่น พารามีเซียม (Paramecium) วอร์ติเซลลา (Vorticella) เป็นต้น

ก.

ข.

ภาพที่ 20-31 ก. พารามีเซียม ข. วอร์ติเซลลา

4. สตรามีโนพิลา (Stramenopila)

เป็นโพรติสต์ที่ส่วนใหญ่มีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงเรียกโพรทิสต์กลุ่มนี้ว่า สาหร่าย หรือ แอลจี (algae) มีลักษณะร่วมกันคือ เซลล์สืบพันธุ์มีแฟลเจลลาที่มีและไม่มีขน ตัวอย่างของโพรทิสต์กลุ่มนี้ที่สำคัญเช่น

ภาพของสตรามีโนพิลา

4.1 สาหร่ายสีน้ำตาล (brown algae) เป็นสาหร่ายที่มีสารสีน้ำตาลที่เรียกว่าฟิวโคแซนทินมากกว่าแคโรทีนและคลอโรฟิลล์ เป็นสาหร่ายที่มีขนาดใหญ่ มีโครงสร้างซับซ้อนมากที่สุด อาสัยอยู่ในทะเลมักอยู่ในกระแสน้ำเย็น มีควาสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในน้ำโดยเป็นแหล่งอาหาร ที่อยู่อาศัยและใช้ในการหลบภัย เช่น สาหร่ายเคลป์ (kelp) ซึ่งพบยาวถึง 60 เมตร สาหร่ายทุ่นหรือซาร์กัสซัม (Sagassum sp.) ลามีนาเรีย (Laminaria sp.) พาไดนา (Padina sp.) และฟิวกัส (Fucus sp.)

สาหร่ายสีน้ำตาล เป็นสาหร่ายที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจ เช่น สาหร่ายทุ่นหรือซาร์กัสซัมเป็นสาหร่ายที่มีธาตุไอโอดีนสูง สาหร่ายลามินาเรีย พาไดนาและฟิวกัส นำมาใช้ในการผลิตปุ๋ยโพแทสเซียม

ภาพที่ 20-33 สาหร่านสีน้ำตาล ก. สาหร่ายเคลป์ ข. ลามีนาเรีย ค, พาไดนา ง. ซาร์กัสซัม(ที่มา : สสวท., 2548, หน้า 184)

4.2 ไดอะตอม (diatoms) เป็นสาหร่ายที่มีสารสีชนิดเดียวกับที่พบในสาหร่ายสีน้ำตาล ทำให้มีสีเหลืองหรือน้ำตาลแกมเหลือง มีผนังเซลล์ประกอบด้วยซิลิกา ไดอะตอมพบมากในน้ำจืดและน้ำเค็ม เป็นแหล่งอาหารที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ มีการสะสมอาหารไว้ในรูปของน้ำมัน ซากของไดอะตอมที่ตายทับถมกันนาน ๆ จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของพื้นดินใต้แหล่งน้ำที่เรียกว่า ไดอะตอมเอเชียสเอิร์ท (diatomaceous earth) ซึ่งเป็นแหล่งรวมของแร่ธาตุและน้ำมัน ที่นำมาใช้ประโยชน์ในการทำไส้กรองและยาขัดต่าง ๆ

ภาพไดอะตอม

5. โรโดไฟตา (Rhodophyta)

โรโดไฟตา หรือ เรียกโพรทิสต์กลุ่มนี้ว่า สาหร่ายสีแดง (red algae) มีสารสีไฟโคอีริทริน (phycoerythrin) แคโรทีนและคลอโรฟิลล์ แตกต่างจากสาหร่ายกลุ่มอื่น คือ ไม่มีระยะที่มีแฟลเจลลา ส่วนใหญ่พบในทะเลบริเวณเขตร้อนหรือในแหล่งน้ำจืด ที่รู้จักกันดี คือ จีฉ่ายหรือพอร์ไฟรา (Porphyra sp.) นำมาทำเป็นอาหาร สาหร่ายผมนางหรือกราซิลาเรีย (Gracilaria sp.) ใช้ผลิตวุ้น

ภาพสาหร่ายสีแดง ก. พอร์ไฟรา ข. กราซิลาเรีย

6. คลอโรไฟตา (C้้hlorophyta)

คลอโรไฟตา หรือเรียกโพรทิสต์กลุ่มนี้ว่า สาหร่ายสีเขียว (green algae) มีลักษณะคล้ายพืชทั้งในแง่โครงผนังเซลล์และส่วนประกอบของสารสี คือ คลอโรฟิลล์บีและแคโรทีน ส่วนใหญ่พบในแหล่งน้ำจืด มีบางสปีชีส์เท่านั้นที่พบในทะเล เป็นแหล่งอาหารที่สำคัญของสัตว์น้ำช่วยเพิ่มปริมาณออกซิเจนในแหล่งน้ำ สาหร่ายสีสีเขียวที่สำคัญได้แก่ คลอเรลลา (Chlorella sp.) เป็นสาหร่ายสีเขียวเซลล์เดียวที่มีโปรตีนสูงนิยมนำมาผลิตเป็นอาหารเสริม สไปโรไจรา (Spirogyra sp.) หรือเทาน้ำอยู่ร่วมกันเป็นกลุ่ม พบบริวณผิวน้ำของแหล่งน้ำไหลช้า มีคลอโรพลาสต์เรียงตัวเป็นเกลียวอยู่ในเซลล์ สาหร่ายไฟ ((Chara sp.) มีลักษณะคล้ายพืชเชื่อกันว่ามีความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดกันทางวิวัฒนาการกับพืช

ก. ข.

ค.

ภาพที่ 20-36 สาหร่ายสีเขียว ก. คลอเรลลา ข. สไปโรไจรา ค. สาหร่ายไฟ (ที่มา : สสวท., 2548, หน้า 184)

7. ไมซีโทซัว (Mycetozoa)

ไมซีโทซัว หรือเรียกโพรทิสต์กลุ่มนี้ว่า ราเมือก (slime molds) พบในบริเวณที่ชื้นแฉะและตามขอนไม้เน่าเปลื่อย มี 2 กลุ่ม คือ

7.1 ราเมือกชนิดพลาสโมเดียม (plasmodium slime molds) ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีหลายนิวเคลียส

7.2 ราเมือกชนิดเซลลูลาร์ (cellular slime molds) เป็นเซลล์ที่มี 1 นิวเคลียสและอยู่ได้อย่างอิสระ

ราเมือกมีบทบาทเป็นผู้ย่อยสลายที่สำคัญในระบบนิเวศ ตัวอย่างเช่น สเตโมนิทิส (Stempnitis sp.) ไฟซาลัม (Physarum sp.)

ภาพที่ 20-37 วัฏจักรชีวิตของราเมือก (ที่มา : สสวท., 2548, หน้า 18ุ)

นอกจากโพรทิสต์ทั้ง 7 กลุ่มแล้ว ยังมีโพรทิสต์อีกกลุ่มหนึ่งที่มีการศึกษาเกี่ยวกับวิวัฒนาการน้อยมาก ทำให้นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถจัดอยู่ในสายวิวัฒนาการของโพรทิสต์กลุ่มใดกลุ่มหนึ่งได้ ได้แก่ ไรโซโพดา (Rhizopoda) เป็นโพรทิสต์ที่มีการเคลื่อนที่หรือกินอาหารโดยการสร้างเท้าเทียม เช่น อะมีบา อาศัยอยู่ได้ทั้งในดิน แหล่งน้ำจืดและแหล่งน้ำเค็ม ส่วนใหญ่ดำรงชีวิตแบบอิสระ แต่บางสปีชีส์เป็นปรสิตที่สำคัญ เช่น Entamoeba histolytica ที่เป็นสาเหตุของโรคบิดในคน เป็นต้น