PROTOZOOLOGIA: HISTORIA, KIERUNEK I BADANIA - BIOLOGIA - 2026

Protozoología jest gałęzią zoologii że badaniach pierwotniak, duża i niejednorodna grupa organizmów jednokomórkowych, telefony i heterotroficznych. Etymologia tego terminu pochodzi od greckich słów proto (pierwszy) i zoo (zwierzę). Euglena, Paramecium i Amoeba to szeroko znane rodzaje mikroorganizmów badane przez protozoologię.

Zdefiniowanie pierwotniaków jest zadaniem złożonym, gdyż określenie przedmiotu badań tej gałęzi wiedzy, czyli pierwotniaków, od początku budziło kontrowersje.

Euglena gracilis. Euglenophyceae to jedyne fotosyntetyzujące pierwotniaki. Źródło: Ellis O'Neill, za Wikimedia Commons

Historia tej dyscypliny sięga drugiej połowy XVII wieku, kiedy to dzięki wynalezieniu pierwszych instrumentów optycznych świat mikroskopijny zaczął być widoczny dla ludzkiego oka.

Protozoologia jest uważana za naukę integracyjną, która zajmuje się badaniami podstawowymi w obszarach między innymi taksonomii, systematyki, ewolucji, fizjologii, ekologii, biologii molekularnej, biologii komórki.

Podczas gdy kontrowersje wokół definicji grupy trwają, ostatnie badania nadal dotyczą starych pytań, które stanowią podstawę klasyfikacji. W związku z tym poruszane są obecnie bardzo istotne tematy, takie jak poszukiwanie ropy naftowej lub bioremediacja.

Historia

Pierwsze obserwacje i opisy

Pierwsze obserwacje i opisy pierwotniaków przypisuje się holenderskiemu przyrodnikowi A. van Leuwenhoekowi, który w drugiej połowie XVII wieku zbudował proste mikroskopy do obserwacji świata przyrody.

Obraz A. van Leeuwenhoek, 1686. Źródło: Zobacz stronę dla autora, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Pierwszego systematycznego opisu organizmów pierwotniaków dokonał w 1786 r. Duński naukowiec OF Müller.

W 1818 roku Georg Goldfuss zaproponował określenie pierwotniak, aby zgrupować organizmy jednokomórkowe uważane przez niego za prymitywne.

W 1841 roku badania Dujardina nad sodą (później znaną jako protoplazma) pozwoliły na interpretację struktury komórki, co później ułatwiło zrozumienie, że pierwotniaki są organizmami jednokomórkowymi.

W latach 1880–1889 Otto Bütschli opublikował trzy tomy o pierwotniakach, dzięki którym uzyskał kwalifikacje architekta pierwotniaków, nadając strukturę współczesnej protozoologii.

Protozoologia jako dyscyplina

W połowie XIX wieku miały miejsce ważne wydarzenia w historii protozoologii, które nadały uznanie i prestiż tej gałęzi zoologii.

W 1947 r. W Jenie w Niemczech założono pierwsze czasopismo poświęcone protozoologii; Archiv für Protistenkunde. W tym samym roku w Chicago w USA narodziło się Towarzystwo Protozoologiczne. Innym ważnym wydarzeniem było zorganizowanie I Międzynarodowego Kongresu Protozoologicznego, który odbył się w Pradze w Czechosłowacji w 1961 roku.

Udoskonalenie mikroskopów na początku XX wieku zwiększyło liczebność znanych mikroorganizmów i pozwoliło poszerzyć wiedzę o tej grupie organizmów.

Stworzenie, zróżnicowanie i umasowienie wykorzystania mikroskopów elektronicznych w połowie XX wieku przyczyniło się do wielkiego postępu w badaniach taksonomii, systematyki, morfologii i fizjologii pierwotniaków.

Pierwotniaki w pierwszych klasyfikacjach

Klasyfikacje organizmów starożytnych filozofów greckich nie obejmowały organizmów mikroskopijnych. Technologie i postęp wiedzy zaowocowały coraz nowatorskimi propozycjami klasyfikacyjnymi, będącymi następstwem nieustannych poszukiwań naturalnej klasyfikacji.

W 1860 roku Hogg zaproponował Królestwu Protoktystów zgrupowanie prymitywnych roślin i zwierząt. Później Haeckel (1866) zaproponował, aby Królestwo Protistowskie zgrupowało organizmy jednokomórkowe.

W 1938 roku HF Copeland zaproponował użycie czterech królestw: Monera, Protista, Plantae i Animalia. Królestwo Monera grupuje cyjanobakterie i bakterie, które zostały włączone przez Haeckela do Protisty. To przegrupowanie było oparte na jego wyłuszczonym charakterze, odkrytym przez Chattona.

Rozpoczynając od klasyfikacji Coperland, RH Whittaker oddzielił grzyby od Protista i stworzył Królestwo Grzybów, ustanawiając tradycyjną klasyfikację pięciu królestw.

Woese w 1977 roku rozpoznał tylko trzy linie ewolucyjne: Archaea, Bacteria i Eukarya. Następnie Mayr w 1990 roku zaproponował domeny Prokaryota i Eukaryota.

Margulis i Schwartz w 1998 roku ponownie wprowadzili system pięciu królestw z dwoma superkrólestwami.

Klasyfikacje w XXI wieku

W XXI wieku pojawiły się nowe propozycje klasyfikacji istot żywych w nieustannym poszukiwaniu filogenezy opartej na związkach ewolucyjnych.

Wyniki projektu o nazwie Catalog of Life System (2015) wspierają propozycję dwóch superkrólestw: Prokariota i Eukaryota. W pierwszym królestwie królestwa obejmują królestwa Archaea i Bacteria. W drugiej są to królestwa Protista, Chromista, Fungi, Plantae i Animalia.

W tej klasyfikacji pierwotniaki są wspólnym przodkiem wszystkich eukariontów, a nie tylko zwierząt, jak pierwotnie proponowano.

Kierunki studiów

Pierwotniaki jako przedmiot badań

Pierwotniaki to organizmy eukariotyczne. Tworzy je pojedyncza komórka ze zróżnicowanym jądrem, które pełni wszystkie funkcje całego organizmu.

Ich średni rozmiar może wynosić od 2 lub 3 mikronów do 250 mikronów długości. Jednak Spirostomun, orzęsiony pierwotniak, może osiągnąć 3 mm, a Porospora gigantea, sporozoan, może mieć 16 mm długości.

Pierwotniaki są głównie heterotroficzne i mogą być fagotrofami, drapieżnikami lub szkodnikami. Ważnym wyjątkiem są Euglenophyceae, jedyne fotosyntetyzujące pierwotniaki, które uzyskują chloroplasty ze schwytanych i wykluczonych zielonych alg.

Ich rozmnażanie jest głównie bezpłciowe poprzez rozszczepienie binarne lub wielokrotne. Jednak mniejszość posiada rozmnażanie płciowe przez syngamię lub autogamię (fuzja haploidalnych gamet) lub przez wymianę materiału genetycznego (koniugacja).

Są to organizmy ruchliwe, które posiadają narządy ruchu, takie jak wici, rzęski czy rzekomonogi. Mogą również poruszać się poprzez ruchy ameboidalne, typowe dla komórki, osiągane poprzez ich skurcz i rozluźnienie.

Występują we wszystkich wilgotnych środowiskach na Ziemi. Na przykład możemy je znaleźć wśród ziaren piasku na plaży, w rzekach, morzach, kanałach, źródłach, w ściółce leśnej, w jelitach bezkręgowców i kręgowców czy we krwi ludzi.

Są w stanie przetrwać brak wilgoci; mają struktury oporowe, które pozwalają im okopać się do ponownego kontaktu z ośrodkiem wodnym.

Mogą swobodnie żyć lub utrzymywać symbiotyczne relacje z innymi gatunkami, takie jak komensalizm, mutualizm lub pasożytnictwo. Pasożyty są przyczyną chorób roślin, zwierząt i ludzi.

Systemy modelowe

Pierwotniaki są idealne jako modele badawcze, które pozwalają odpowiedzieć na różne pytania z biologii. Niektóre cechy, które czynią je użytecznymi, to: krótki czas pokolenia, duża różnorodność podstawowych właściwości i cykli życiowych, uogólnione rozmieszczenie geograficzne i możliwa do zarządzania genetyka.

Studia podstawowe

Protozoologia obejmuje badanie historii naturalnej pierwotniaków. Obejmuje to wiedzę o strukturze, taksonomii, zachowaniu, cyklach życiowych i fizjologii tych organizmów.

Podstawowe badania ekologiczne pierwotniaków obejmują dynamikę w obrębie osobników tego samego gatunku oraz między osobnikami różnych gatunków. To ostatnie ma szczególne znaczenie ze względu na istnienie pasożytniczych pierwotniaków.

Studia stosowane

Protozoologia zajmuje się ważnymi obszarami badań stosowanych w tak różnorodnych dziedzinach, jak medycyna, weterynaria, petrochemia, biotechnologia i wiele innych interesujących ludzkość.

Protozoologia bada pierwotniaki jako czynniki wywołujące choroby ludzi, zwierząt i roślin. Tym samym pokrywa się to z podstawową prozoologią w badaniu historii naturalnej pasożytniczych pierwotniaków.

Bada same choroby poprzez znajomość mechanizmów kolonizacji pasożytów u zdrowych żywicieli, procesów zakaźnych, diagnostyki, leczenia i zapobiegania tym chorobom.

W dziedzinie petrochemii badanie pierwotniaków jest przydatne w poszukiwaniach ropy naftowej. Identyfikacja obecności niektórych gatunków może rzucić światło na obecność ropy naftowej w tej warstwie eksploracyjnej.

Podobnie skład pierwotniaków może być wskaźnikiem stanu odbudowy ekosystemu po wycieku ropy.

Z drugiej strony zarządzanie populacjami pierwotniaków może pomóc w bioremediacji skażonych zbiorników wodnych i gleb. Zdolność pierwotniaków do wchłaniania cząstek stałych przyspiesza rozkład toksycznych odpadów i niebezpiecznych czynników.

Najnowsze przykłady badań

Różnorodność pierwotniaków w lasach tropikalnych

Powszechnie wiadomo, że lasy tropikalne charakteryzują się dużą różnorodnością gatunków roślin i zwierząt.

W 2017 roku Mahé i współpracownicy opublikowali wyniki projektu badawczego, którego celem było poznanie wielkiej różnorodności mikroorganizmów leśnych żyjących na skalę mikrobiologiczną.

Projekt powstał w lasach Kostaryki, Panamy i Ekwadoru, gdzie pobrano próbki kwiatów i liany, które spadły na ziemię. Wyniki pokazały, że pierwotniaki są znacznie bardziej zróżnicowane niż mikroorganizmy leśne.

Wirusy pasożytnicze pierwotniaków u ludzi

Interakcje między pasożytami a ich żywicielami wzbudzają duże zainteresowanie w protozoologii medycznej. Jednak odkryto nowe interakcje, które komplikują system badań i wymagają dalszych badań.

Niedawno Grybchuk i współpracownicy (2017) opublikowali pracę, w której zidentyfikowano kilka wirusów z rodziny Totiviridae związanych ze wzrostem patogenności pierwotniaków z grupy trypanosomów, powiązanych z ludzkim pasożytem Leishmania.

Wyniki pokazują kilka wcześniej niezidentyfikowanych wirusów. Przedstawiają także ważne informacje o pochodzeniu, różnorodności i rozmieszczeniu wirusów w grupie protistów.

Bibliografia

1. Beltran, E. (1941). Felix Dujardin i jego «histoire naturelle des zoophytes. Infusoires ”, 1841. Rev. Soc. Mex. Hist. Nat., II. (2-3): 221-232,1941.
2. Beltrán, E. 1979. Zapiski z historii pierwotniaków V. Odrodzenie pierwotniaka siedem żyznych lustrów: 1941-1976. Mex. Hist. Nauka. i Tec., nr 5: 91-114.
3. Corliss, JO (1989). Protozoon i komórka: krótki przegląd dwudziestego wieku. Journal of the History of Biology Vol. 22, nr 2 str. 307-323.
4. Grybchuk, D i in. (2017). Odkrycie i różnorodność wirusów u pierwotniaków trypanosomatycznych, ze szczególnym uwzględnieniem krewnych ludzkiego pasożyta Leishmania. PNAS 28: E506-E5015.
5. Iturbe, U. i Lazcano, A. Naturalna metoda klasyfikacji i charakterystyka uniwersalnego porównania. W: Contreras-Ramos, A., Cuevas-Cardona, MC, Goyenechea, I. and Iturbe U., (redaktorzy). Systematyka, baza wiedzy o różnorodności biologicznej. Autonomiczny Uniwersytet stanu Hidalgo, 2007. Pachuca, Hidalgo, Meksyk.
6. Leadbeater, BSC i McCready, SMM Fagellates: historyczne perspektywy. pod redakcją Barry SC Leadbeater, John C. Green. Wiciowce: jedność, różnorodność i ewolucja.
7. Mahé, F. i in. (2017). Pasożyty dominują w hiper-wszechświatowych społecznościach protistów glebowych w neotropikalnych lasach deszczowych. Nature Ecology & Evolution 1 (91): 1-8
8. Rodríguez, DJG, JL Olivares i J. Arece. (2010). Ewolucja pierwotniaków. Ks. Salud Anim. Vol. 32 nr 2: 118-120.
9. Rothschild, LJ (2004). Uwagi wstępne: Protozoologia (protistologia) u zarania XXI wieku. The Journal of Eukaryotic Microbiology 51 (1).