PROTOZOOLOGY: HISTORIA, OPISKELU- JA TUTKIMUSALUE - BIOLOGIA - 2025

Protozoología on haara eläintieteen että tutkimukset alkueläin, suuri ja heterogeeninen yksisoluisia organismeja, mobiili ja heterotrofinen. Termin etymologia tulee kreikan sanoista proto (ensimmäinen) ja eläintarha (eläin). Euglena, Paramecium ja Amoeba ovat laajalti tunnettuja mikro-organismien suvuja, joita tutkitaan protozoolologialla.

Alkueläintutkimuksen määritteleminen on monimutkainen tehtävä, koska tämän tietoryhmän, ts. Alkueläinten, tutkimuskohteen määrittely on ollut kiistanalainen aihe siitä lähtien.

Euglena gracilis. Euglenophyceae ovat ainoat fotosynteettiset alkueläimet. Lähde: Ellis O'Neill, Wikimedia Commonsin kautta

Tämän oppiaineen historia juontaa juurensa 1700-luvun jälkipuoliskoon, jolloin mikroskooppinen maailma alkoi tulla näkyväksi ihmisen silmälle ensimmäisten optisten välineiden keksintöjen ansiosta.

Protozoologiaa pidetään integroivana tieteenä, joka käsittelee perustutkimusta muun muassa taksonomian, systematiikan, evoluution, fysiologian, ekologian, molekyylibiologian, solubiologian aloilla.

Vaikka kiista ryhmän määritelmästä jatkuu, tuoreessa tutkimuksessa käsitellään edelleen vanhoja kysymyksiä, jotka luovat perustan luokittelulle. Siksi käsitellään tällä hetkellä erittäin merkityksellisiä aiheita, kuten öljyn etsintä tai bioremedikaatio.

Historia

Ensimmäiset havainnot ja kuvaukset

Varhaisimmat alkueläinten havainnot ja kuvaukset johtuvat hollantilaisesta luonnontieteilijästä A. van Leuwenhoekista, joka rakensi yksinkertaiset mikroskoopit luonnon tarkkailuun 1500-luvun jälkipuoliskolla.

Maalaus: A. van Leeuwenhoek, 1686. Lähde: Katso tekijän sivu Wikimedia Commonsin kautta

Müllerin tanskalainen tutkija teki vuonna 1786 ensimmäisen järjestelmällisen kuvauksen alkueläimistä.

Vuonna 1818 Georg Goldfuss ehdotti termiä alkueläin ryhmittelemään yksisoluisia organismeja, joita hän piti primitiivisinä.

Vuonna 1841 Dujardinin sarkoda-tutkimukset (myöhemmin nimeltään protoplasma) sallivat solujen rakenteen tulkinnan, mikä myöhemmin helpotti ymmärtämistä, että alkueläimet ovat yksisoluisia organismeja.

Vuosina 1880–1889 Otto Bütschli julkaisi alkueläimistä kolme osaa, jotka antoivat hänelle protozoologian arkkitehdin tutkinnon antamalla rakenteen nykyaikaiselle protozoologylle.

Protozoolologia oppiaineena

Yhdeksännentoista vuosisadan puolivälissä tapahtui protozoologian historiassa tärkeitä tapahtumia, jotka antoivat tunnustusta ja arvovaltaa tälle eläintieteen osa-alueelle.

Vuonna 1947 Jenassa, Saksassa, perustettiin ensimmäinen protozoologian päiväkirja; Archiv für Protistenkunde. Samana vuonna Protozoology Society syntyi Chicagon kaupungissa, Yhdysvalloissa. Toinen tärkeä tapahtuma oli ensimmäisen kansainvälisen protozoologian kongressin järjestäminen Prahassa, Tšekkoslovakiassa, vuonna 1961.

Mikroskooppien parantaminen 1900-luvun alussa lisäsi tunnettujen mikro-organismien määrää ja antoi mahdollisuuden laajentaa tietoa tästä organismiryhmästä.

Elektronisten mikroskooppien luominen, monipuolistaminen ja käytön lisääminen 1900-luvun puolivälissä edisti suurta edistystä alkueläinten taksonomian, systematiikan, morfologian ja fysiologian tutkimuksessa.

Alkueläimet ensimmäisissä luokituksissa

Muinaiskreikkalaisten filosofien organismi-luokitukset eivät sisältäneet mikroskooppisia organismeja. Teknologiat ja tiedon kehitys johtivat yhä uusiin luokitusehdotuksiin luonnollisen luokituksen jatkuvan etsinnän jälkeen.

Vuonna 1860 Hogg ehdotti Protoctist Kingdom -ryhmää primitiivisten kasvien ja eläinten ryhmittelemiseksi. Myöhemmin Haeckel (1866) ehdotti Protista-valtakuntaa yksisoluisten organismien ryhmittelemiseksi.

Vuonna 1938 HF Copeland ehdotti neljän valtakunnan käyttöä: Monera, Protista, Plantae ja Animalia. Monera Kingdom ryhmittelee sinilevät ja bakteerit, jotka Haeckel oli sisällyttänyt Protistaan. Tämä uudelleenryhmittely perustui Chattonin löytämään sen ydinsisältöön.

Coperland-luokituksesta lähtien RH Whittaker erotti sienet Protistasta ja perusti Sienivaltakunnan, perustaen viiden valtakunnan perinteisen luokituksen.

Woese tunnisti vuonna 1977 vain kolme evoluutiolinjaa: Archaea, bakteerit ja Eukarya. Myöhemmin Mayr ehdotti vuonna 1990 Prokaryota- ja Eukaryota-alueita.

Margulis ja Schwartz ottivat vuonna 1998 uudelleen käyttöön viiden valtakunnan järjestelmän, jossa oli kaksi supervaltakuntaa.

Luokitukset 2000-luvulla

XXI-luvun aikana evoluutiosuhteisiin perustuvan fylogenian jatkuvassa etsinnässä on syntynyt uusia ehdotuksia elävien olentojen luokittelusta.

Elämäjärjestelmän katalogi (2015) -hankkeen tulokset tukevat kahden supervaltakunnan: Prokariota ja Eukaryota ehdotusta. Ensimmäisessä superkunnassa he sisältävät valtakunnat Archaea ja bakteerit. Toisessa he sisältävät valtakunnat Protista, Chromista, sienet, planetaat ja Animalia.

Tässä luokituksessa alkueläimet ovat kaikkien eukaryoottien yhteinen esi-ikä eikä vain eläimille, kuten alunperin ehdotettiin.

Opintoalat

Alkueläimet tutkimuskohteena

Alkueläimet ovat eukaryoottisia organismeja. Ne muodostuu yhdestä solusta, jolla on erilaistunut ydin, joka suorittaa kaikki täydellisen organismin toiminnot.

Niiden keskikoko voi vaihdella välillä 2 tai 3 mikronia - 250 mikronia. Spirostomun, silmämääräinen alkueläin, voi kuitenkin ulottua 3 mm: iin ja Porospora gigantea, itiömäinen, voi olla 16 mm pitkä.

Alkueläimet ovat pääosin heterotrofisia ja voivat olla fagotrofia, saalistajia tai detritivoreja. Tärkeä poikkeus on Euglenophyceae, ainoa fotosynteettinen alkueläin, joka saa kloroplastinsa sieppatuista ja huuhtelevista vihreistä levistä.

Heidän lisääntymisensä tapahtuvat pääasiassa aseksuaalisesti binaarifission tai moninkertaisen fission kautta. Vähemmistöllä on kuitenkin seksuaalinen lisääntyminen syngaamian tai autogaamian (haploidisten sukusolujen fuusion) tai geneettisen materiaalin vaihdon (konjugaation) avulla.

Ne ovat liikkuvia organismeja, joilla on liikuntaelimiä, kuten silput, siliat tai pseudopodit. Ne voivat myös liikkua solulle tyypillisten ameeboidisten liikkeiden kautta, jotka saadaan aikaan niiden supistumisella ja rentoutumisella.

Ne ovat levinneet kaikissa kosteissa ympäristöissä maapallolla. Voimme esimerkiksi löytää niitä hiekanjyvistä rannalla, joissa, merissä, viemäreissä, lähteissä, metsien roskissa, selkärangattomien ja selkärankaisten suolistossa tai ihmisten veressä.

He selviytyvät kosteuden puutteesta; niillä on vastusrakenteita, jotka antavat niiden juurttua, kunnes ne tulevat takaisin kosketuksiin vesipitoisen väliaineen kanssa.

Ne voivat olla vapaasti eläviä tai ylläpitää symbioottisia suhteita muihin lajeihin, kuten kommensalismi, keskinäisyys tai loislääke. Loiset ovat sairauksien aiheuttajia kasveissa, eläimissä ja ihmisissä.

Mallijärjestelmät

Alkueläimet ovat ihanteellisia tutkimusmalleina, joiden avulla voidaan puuttua biologian erilaisiin kysymyksiin. Joitakin ominaisuuksia, jotka tekevät niistä hyödyllisiä, ovat: lyhyet sukupolvien ajat, perusominaisuuksien ja elinkaarien suuri monimuotoisuus, yleinen maantieteellinen jakauma ja hallittavissa oleva genetiikka.

Perusopinnot

Alkueläintiede kattaa alkueläinten luonnonhistorian tutkimuksen. Tähän sisältyy tietoa näiden organismien rakenteesta, taksonomiasta, käyttäytymisestä, elinkaareista ja fysiologiasta.

Alkueläinten ekologiset perustutkimukset kattavat dynamiikan samojen lajien yksilöissä ja eri lajien yksilöiden välillä. Jälkimmäisellä on erityinen merkitys loisten alkueläinten olemassaolon vuoksi.

Soveltavat opinnot

Protozoology käsittelee tärkeitä sovellettavan tutkimuksen alueita niin monimuotoisilla aloilla kuin lääketiede, eläinlääketiede, petrokemia, bioteknologia ja monet muut ihmiskunnalle kiinnostavat.

Protozoolologia tutkii alkueläimiä ihmisten, eläinten ja kasvien tautien aiheuttajina. Siten se on päällekkäinen peruseläinlääketieteen kanssa loisten alkueläinten luonnollisen historian tutkimuksessa.

Se tutkii itse sairauksia tietämällä terveiden isäntien loisten kolonisaatiomekanismeista, tartuntaprosesseista, näiden tautien diagnosoinnista, hoidosta ja ehkäisystä.

Petrokemikaalien alalla alkueläinten tutkiminen on hyödyllistä öljytutkimuksessa. Joidenkin lajien esiintymisen tunnistaminen voi paljastaa öljyn esiintymisen kyseisessä tutkimuskerroksessa.

Samoin alkueläinten koostumus voi olla indikaattori ekosysteemin toipumisesta öljyvuotojen jälkeen.

Toisaalta alkueläinpopulaatioiden hallinta voi auttaa saastuneiden vesistöjen ja maaperien biologisessa kunnostamisessa. Alkueläinten kyky niellä kiinteitä hiukkasia nopeuttaa myrkyllisten jätteiden ja vaarallisten aineiden hajoamista.

Viimeaikaiset tutkimusesimerkit

Alkueläinten monimuotoisuus trooppisissa metsissä

On yleisesti tiedossa, että trooppisissa metsissä on suuri kasvi- ja eläinlajien monimuotoisuus.

Vuoden 2017 aikana Mahé ja yhteistyökumppanit julkaisivat tutkimushankkeen tulokset, joiden tarkoituksena oli oppia mikrobimittakaavassa elävien metsämikro-organismien suurta monimuotoisuutta.

Hanke kehitettiin Costa Rican, Panaman ja Ecuadorin metsissä, joissa he ottivat näytteitä maassa pudonneista kukista ja lianoista. Tulokset osoittivat, että alkueläimet ovat paljon monimuotoisempia kuin metsän mikro-organismit.

Parasiittiset alkueläinvirukset ihmisillä

Loisten ja niiden isäntien välinen vuorovaikutus on saanut paljon huomiota lääketieteellisessä alkueläintutkimuksessa. Löytyi kuitenkin uusia vuorovaikutuksia, jotka vaikeuttavat opintojärjestelmää ja vaativat vielä enemmän tutkimusta.

Äskettäin Grybchuk ja yhteistyökumppanit (2017) julkaisivat työn, joka tunnistaa useita Totiviridae-perheen viruksia, jotka liittyvät trypanosomiryhmän alkueläinten patogeenisyyden lisääntymiseen, joka liittyy ihmisen loiseen Leishmaniaan.

Tulokset osoittavat useita aiemmin tuntemattomia viruksia. Ne esittävät myös tärkeää tietoa virusten alkuperästä, monimuotoisuudesta ja leviämisestä protistien ryhmässä.

Viitteet

1. Beltran, E. (1941). Felix Dujardin ja hänen «histoire naturelle des zoophytes. Infusoires », 1841. Rev. Soc. Mex. Hist. Nat., II. (2-3): 221 - 232, 1941.
2. Beltrán, E. 1979. Alkueläintutkimuksen historiaa koskevat huomautukset V. Protozoolologian seitsemän hedelmällisen lustrumin uudestisyntyminen: 1941-1976. Mex. Hist. Science. ja Tec., nro 5: 91-114.
3. Corliss, JO (1989). Ensisäke ja solu: Lyhyt 2000-luvun yleiskatsaus. Journal of History of Biology, osa 22, nro 2 s. 307-323.
4. Grybchuk, D et ai. (2017). Viruksen löytäminen ja monimuotoisuus trypanosomatid-alkueläimissä keskittyen ihmisen loisen Leishmanian sukulaisille. PNAS 28: E506-E5015.
5. Iturbe, U. ja Lazcano, A. Luonnollinen luokitusmenetelmä ja yleisen vertailun ominaisuudet. Julkaisussa: Contreras-Ramos, A., Cuevas-Cardona, MC, Goyenechea, I. ja Iturbe U., (toimittajat). Systemaattisuus, biologisen monimuotoisuuden tietopohja. Hidalgon osavaltion autonominen yliopisto, 2007. Pachuca, Hidalgo, Meksiko.
6. Leadbeater, BSC ja McCready, SMM Fagellates: historialliset näkökulmat. toimittanut Barry SC Leadbeater, John C. Green. Flagellates: Ykseys, monimuotoisuus ja evoluutio.
7. Mahé, F. et ai. (2017). Parasiitit hallitsevat hyperdiversiteettisia maaperän protistiyhteisöjä neotrooppisissa sademetsissä. Luontoekologia ja evoluutio 1 (91): 1-8
8. Rodríguez, DJG, JL Olivares ja J. Arece. (2010). Alkueläinten evoluutio. Rev. Salud Anim. Voi 32, nro 2: 118 - 120.
9. Rothschild, LJ (2004). Alkuhuomautukset: Protozoology (protistologia) 2000-luvun kynnyksellä. The Journal of Eukaryotic Microbiology 51 (1).