Protozoologie: Geschichte, Fachgebiet und Forschungsbeispiele
Die Protozoologie ist ein Zweig der Zoologie, der sich mit Protozoen befasst, einer zahlreichen und heterogenen Gruppe einzelliger, mobiler und heterotropher Organismen. Die Etymologie des Begriffs leitet sich von den griechischen Wörtern proto (first) und zoo (animal) ab. Euglena, Paramecium und Amiba sind in der Protozoologie untersuchte Gattungen von weithin bekannten Mikroorganismen.
Die Definition der Protozoologie ist eine komplexe Aufgabe, da die Definition des Untersuchungsgegenstandes dieses Wissenszweigs, der Protozoen, seit seiner Entstehung ein kontroverses Thema ist.
Die Geschichte dieser Disziplin reicht bis in die zweite Hälfte des 17. Jahrhunderts zurück, als die mikroskopische Welt dank der Erfindung der ersten optischen Instrumente für das menschliche Auge sichtbar wurde.
Die Protozoologie gilt als integrierende Wissenschaft, die sich unter anderem mit Grundlagenforschung in den Bereichen Taxonomie, Systematik, Evolution, Physiologie, Ökologie, Molekularbiologie und Zellbiologie befasst.
Während die Kontroverse um die Definition der Gruppe weitergeht, befassen sich neuere Forschungen weiterhin mit alten Problemen, die die Grundlage für die Klassifizierung bilden. So werden derzeit Themen von hoher Relevanz wie die Suche nach Öl oder die Bioremediation angesprochen.
Geschichte
Erste Beobachtungen und Beschreibungen
Die ersten Beobachtungen und Beschreibungen von Protozoen werden dem niederländischen Naturforscher A. van Leuwenhoek zugeschrieben, der in der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts einfache Mikroskope zur Beobachtung der Natur gebaut hat.
Die erste systematische Beschreibung von Protozoenorganismen erfolgte 1786 durch den dänischen Wissenschaftler OF Müller.
1818 schlug Georg Goldfuss den Begriff Protozoario vor, um die von ihm als primigenios betrachteten einzelligen Organismen zu gruppieren.
Im Jahr 1841 ermöglichten Dujardins Untersuchungen an der Sarkode (später als Protoplasma bezeichnet) die Interpretation der Zellstruktur, was später das Verständnis erleichterte, dass Protozoen einzellige Organismen sind.
Zwischen 1880 und 1889 veröffentlichte Otto Bütschli drei Bände über die Protozoen, die ihn der Qualifikation zum Architekten der Protozoologie würdig machten und der modernen Protozoologie Struktur gaben.
Protozoologie als Disziplin
Mitte des 19. Jahrhunderts fanden wichtige Ereignisse in der Geschichte der Protozoologie statt, die diesem Zweig der Zoologie Anerkennung und Ansehen verliehen.
1947 wurde in Jena die erste Zeitschrift für Protozoologie gegründet. Archiv für Protistenkunde. Im selben Jahr wurde die Protozoology Society in Chicago, USA, geboren. Ein weiteres wichtiges Ereignis war die Durchführung des Ersten Internationalen Kongresses für Protozoologie im Jahre 1961 in Prag, Tschechoslowakei.
Die Verbesserung der Mikroskope zu Beginn des 20. Jahrhunderts erhöhte die Anzahl der bekannten Mikroorganismen und ermöglichte es, das Wissen über diese Gruppe von Organismen zu erweitern.
Die Schaffung, Diversifizierung und Vervielfältigung des Einsatzes von Elektronenmikroskopen in der Mitte des 20. Jahrhunderts führte zu großen Fortschritten bei der Erforschung der Taxonomie, Systematik, Morphologie und Physiologie von Protozoen.
Die Protozoen in den ersten Klassifikationen
Die Klassifikation der Organismen seitens der Philosophen des antiken Griechenlands umfasste nicht die mikroskopischen Organismen. Technologien und die Weiterentwicklung des Wissens führten zu immer neueren Klassifizierungsvorschlägen, nachdem unablässig nach einer natürlichen Klassifizierung gesucht worden war.
1860 schlug Hogg dem Königreich der Protokten vor, primitive Pflanzen und Tiere zu gruppieren. Später schlug Haeckel (1866) das Königreich Protista vor, einzellige Organismen zu gruppieren.
1938 schlug HF Copeland die Verwendung von vier Königreichen vor: Monera, Protista, Plantae und Animalia. Das Königreich Monera gruppiert die Cyanobakterien und Bakterien, die Haeckel in die Protista aufgenommen hatte. Diese Umgruppierung beruhte auf dem von Chatton entdeckten anukledierten Charakter.
Basierend auf der Coperland-Klassifikation trennte RH Whittaker die Pilze von Protista und schuf das Fungi Kingdom, wodurch die traditionelle Klassifikation von fünf Königreichen eingeführt wurde.
Woese erkannte 1977 nur drei Evolutionslinien: Archaea, Bacteria und Eukarya. Anschließend schlug Mayr 1990 die Domänen Prokaryota und Eukaryota vor.
Margulis und Schwartz führten 1998 das System der fünf Königreiche mit zwei Superreichen wieder ein.
Klassifikationen im 21. Jahrhundert
Während des 21. Jahrhunderts sind neue Vorschläge zur Klassifizierung von Lebewesen auf der unerbittlichen Suche nach einer auf evolutionären Beziehungen basierenden Phylogenie aufgetaucht.
Die Ergebnisse eines Projekts namens System of the Catalogue of Life (2015) stützen den Vorschlag von zwei Superreinos: Prokariota und Eukaryota. Im ersten Superreino gehören sie zu den Königreichen Archaea und Bacteria. Zum zweiten gehören die Königreiche Protista, Chromista, Fungi, Plantae und Animalia.
In dieser Klassifikation sind Protozoen der gemeinsame Vorfahr aller Eukaryoten und nicht nur der Tiere, wie ursprünglich angegeben.
Fachgebiete
Die Protozoen als Untersuchungsgegenstand
Protozoen sind eukaryotische Organismen. Sie bestehen aus einer einzelnen Zelle mit einem differenzierten Zellkern, der alle Funktionen eines vollständigen Organismus erfüllt.
Seine durchschnittliche Größe kann von 2 oder 3 Mikrometer bis 250 Mikrometer Länge variieren. Spirostomun, ein ciliiertes Protozoon, kann jedoch 3 mm und Porospora gigantea, ein Sporozoon, 16 mm lang sein.
Protozoen sind hauptsächlich Heterotrophen, wobei es sich um Fagotrophen, Raubtiere oder Detritivoren handeln kann. Eine wichtige Ausnahme bilden die Euglenophyceae, die einzigen photosynthetischen Protozoen, die ihre Chloroplasten aus gefangenen und ausgegrenzten Grünalgen gewinnen.
Seine Reproduktion ist hauptsächlich durch binäre Spaltung oder Mehrfachspaltung asexuell. Eine Minderheit besitzt jedoch eine sexuelle Fortpflanzung durch Singamia oder Autogamie (Fusion von haploiden Gameten) oder durch Austausch von genetischem Material (Konjugation).
Sie sind bewegliche Organismen, die Bewegungsorgane wie Flagellen, Zilien oder Pseudopodien aufweisen. Sie können sich auch durch zelltypische amöboidale Bewegungen bewegen, die durch Kontraktion und Relaxation derselben erreicht werden.
Sie sind in allen feuchten Umgebungen der Erde verbreitet. Zum Beispiel können wir sie zwischen Sandkörnern am Strand, in Flüssen, Meeren, Abwasserkanälen, Quellen, im Laub von Wäldern, im Darm von Wirbellosen und Wirbeltieren oder im Blut von Menschen finden.
Sie sind in der Lage, den Mangel an Feuchtigkeit zu überleben; Sie haben Widerstandsstrukturen, die es ihnen ermöglichen, eingeschlossen zu werden, bis sie wieder mit dem wässrigen Medium in Kontakt kommen.
Sie können ein freies Leben führen oder symbiotische Beziehungen zu anderen Arten wie Kommensalismus, Gegenseitigkeit oder Parasitismus unterhalten. Parasiten sind Krankheitserreger bei Pflanzen, Tieren und Menschen.
Modellsysteme
Protozoen eignen sich ideal als Studienmodelle, um verschiedene Fragen der Biologie zu beantworten. Einige Eigenschaften, die sie nützlich machen, sind: kurze Generationszeiten, große Vielfalt grundlegender Eigenschaften und Lebenszyklen, verallgemeinerte geografische Verteilung und handhabbare Genetik.
Grundstudium
Die Protozoologie umfasst das Studium der Naturgeschichte von Protozoen. Dazu gehören Kenntnisse über Struktur, Taxonomie, Verhalten, Lebenszyklen und Physiologie dieser Organismen.
Grundlegende ökologische Studien zu Protozoen umfassen die Dynamik von Individuen derselben Art und von Individuen verschiedener Arten. Letzteres ist aufgrund des Vorhandenseins parasitärer Protozoen von besonderer Bedeutung.
Angewandte Studien
Die Protozoologie befasst sich mit wichtigen Bereichen der angewandten Forschung in so unterschiedlichen Bereichen wie Medizin, Tiermedizin, Petrochemie, Biotechnologie und vielen anderen Bereichen, die für die Menschheit von Interesse sind.
Die Protozoologie untersucht Protozoen als Erreger von Krankheiten bei Menschen, Tieren und Pflanzen. Daher überschneidet es sich mit der grundlegenden Protozoologie bei der Untersuchung der Naturgeschichte parasitärer Protozoen.
Untersuchen Sie die Krankheiten selbst, indem Sie die Mechanismen der Besiedlung von Parasiten in gesunden Wirten, Infektionsprozesse, Diagnose, Behandlung und Prävention dieser Krankheiten kennen.
Auf dem Gebiet der Petrochemie ist die Untersuchung von Protozoen beim Aufsuchen von Öl nützlich. Die Identifizierung des Vorhandenseins einiger Arten kann Aufschluss über das Vorhandensein von Öl in dieser Explorationsschicht geben.
Ebenso kann die Zusammensetzung von Protozoen ein Indikator für den Erholungszustand eines Ökosystems nach Ölunfällen sein.
Andererseits kann das Management von Protozoenpopulationen bei der biologischen Sanierung kontaminierter Gewässer und Böden helfen. Die Fähigkeit von Protozoen, feste Partikel aufzunehmen, beschleunigt den Abbau von Giftmüll und gefährlichen Stoffen.
Beispiele neuerer Forschung
Artenvielfalt von Protozoen in tropischen Wäldern
Es ist allgemein bekannt, dass tropische Wälder eine große Vielfalt an Pflanzen- und Tierarten aufweisen.
Im Jahr 2017 veröffentlichten Mahé und Mitarbeiter die Ergebnisse eines Forschungsprojekts, das darauf abzielte, die große Vielfalt von Mikroorganismen im Wald, die im mikrobiellen Maßstab leben, zu kennen.
Das Projekt wurde in Wäldern von Costa Rica, Panama und Ecuador entwickelt, in denen Blumen und Lianen aus dem Boden gefallen sind. Die Ergebnisse zeigten, dass Protozoen viel vielfältiger sind als Waldmikroorganismen.
Protozoen-Virus-Parasiten beim Menschen
Die Wechselwirkung zwischen Parasiten und ihren Wirten hat in der medizinischen Protozoologie viel Aufmerksamkeit erhalten. Es gibt jedoch neu entdeckte Wechselwirkungen, die das Studiensystem komplizieren und noch mehr Forschung erfordern.
Kürzlich veröffentlichten Grybchuk et al., (2017), eine Arbeit, die mehrere Viren der Familie Totiviridae identifiziert, die an der Erhöhung der Pathogenität von Protozoen der Gruppe der Trypanosomen beteiligt sind, die mit dem menschlichen Parasiten Leishmania in Verbindung stehen .
Die Ergebnisse zeigen mehrere bisher nicht identifizierte Viren. Sie enthalten auch wichtige Informationen zu Herkunft, Diversität und Verbreitung von Viren in einer Gruppe von Protisten.
