PROTOZOOLOĢIJA: VĒSTURE, STUDIJU UN PĒTĪJUMU JOMA - BIOLOĢIJA - 2025

Protozoología ir filiāle zooloģija, ka pētījumos protozoju, liela un neviendabīga grupa vienšūnas organismu, mobilo un heterotrofie. Termina etimoloģija nāk no grieķu vārdiem proto (pirmais) un zoo (dzīvnieks). Euglena, Paramecium un Amoeba ir plaši pazīstamas mikroorganismu ģintis, kuras pētījusi protozooloģija.

Protozooloģijas definēšana ir sarežģīts uzdevums, jo šīs zināšanu nozares, tas ir, vienšūņu, izpētes objekta definīcija kopš tās pirmsākumiem ir strīdīgs jautājums.

Euglena gracilis. Euglenophyceae ir vienīgie fotosintētiskie vienšūņi. Avots: Ellis O'Neill, izmantojot Wikimedia Commons

Šīs disciplīnas vēsture aizsākās 17. gadsimta otrajā pusē, kad, pateicoties pirmo optisko instrumentu izgudrošanai, mikroskopiskā pasaule sāka kļūt redzama cilvēka acij.

Protozooloģiju uzskata par integrējošu zinātni, kas cita starpā risina pamatpētījumus taksonomijas, sistemātikas, evolūcijas, fizioloģijas, ekoloģijas, molekulārās bioloģijas, šūnu bioloģijas jomā.

Kamēr turpinās strīdi par grupas definīciju, jaunākie pētījumi turpina risināt vecos jautājumus, kas veido klasifikācijas pamatu. Tādējādi tiek apskatītas šobrīd ļoti būtiskās tēmas, piemēram, naftas meklēšana vai bioremediācija.

Vēsture

Pirmie novērojumi un apraksti

Agrākie vienšūņu novērojumi un apraksti tiek attiecināti uz holandiešu dabaszinātnieku A. van Leuvenhoeku, kurš 17. gadsimta otrajā pusē uzbūvēja vienkāršus mikroskopus dabas pasaules novērošanai.

Glezna: A. van Leeuwenhoek, 1686. Avots: Autora lapu skatiet, izmantojot Wikimedia Commons

Pirmo sistemātisko vienšūņu organismu aprakstu 1786. gadā sastādīja dāņu zinātnieks OF Mīlers.

1818. gadā Georgs Goldfuss ierosināja terminu vienšūņi, lai grupētu vienšūnu organismus, kurus viņš uzskatīja par primitīviem.

1841. gadā Dujardina pētījumi par sarkodu (vēlāk pazīstamu kā protoplazmu) ļāva interpretēt šūnu struktūru, kas vēlāk ļāva vieglāk saprast, ka vienšūņi ir vienšūnas organismi.

No 1880. līdz 1889. gadam Otto Bütschli publicēja trīs sējumus par vienšūņiem, kas viņam piešķīra protozooloģijas arhitekta kvalifikāciju, piešķirot struktūru modernai protozooloģijai.

Protozooloģija kā disciplīna

Deviņpadsmitā gadsimta vidū notika nozīmīgi notikumi protozooloģijas vēsturē, kas šai zooloģijas nozarei piešķīra atzinību un prestižu.

1947. gadā Jenā, Vācijā, tika dibināts pirmais protozooloģijas žurnāls; Archiv für Protistenkunde. Tajā pašā gadā Čikāgas pilsētā, ASV, dzima Protozoology Society. Vēl viens svarīgs notikums bija Pirmā Starptautiskā protozooloģijas kongresa rīkošana Prāgā, Čehoslovākijā, 1961. gadā.

Mikroskopu uzlabojumi 20. gadsimta sākumā palielināja zināmo mikroorganismu skaitu un ļāva paplašināt zināšanas par šo organismu grupu.

Elektronisko mikroskopu izmantošana, dažādošana un masveidība 20. gadsimta vidū veicināja lielus sasniegumus vienšūņu taksonomijas, sistemātikas, morfoloģijas un fizioloģijas izpētē.

Vienšūņi pirmajās klasifikācijās

Organismu klasifikācija, ko veica senie grieķu filozofi, neietvēra mikroskopiskos organismus. Pēc nemitīgiem dabiskās klasifikācijas meklējumiem, pateicoties tehnoloģijām un zināšanu pilnveidošanai, kļuva arvien jauni klasifikācijas priekšlikumi.

1860. gadā Hogs ierosināja Protoktistu valstību, lai grupētu primitīvos augus un dzīvniekus. Vēlāk Hakels (1866) ierosināja Protista Karalisti grupēt vienšūnu organismus.

1938. gadā HF Copeland ierosināja izmantot četras karaļvalstis: Monera, Protista, Plantae un Animalia. Monera Karaliste grupē zilaļģes un baktērijas, kuras Hekkels bija iekļāvis Protista apgabalā. Šīs pārgrupēšanas pamatā bija tās kodolīgais raksturs, ko atklāja Čattons.

Sākot no Koperlandes klasifikācijas, RH Whittaker atdalīja sēnes no Protista un izveidoja Sēnīšu karalisti, izveidojot piecu karaļvalstu tradicionālo klasifikāciju.

Voiss 1977. gadā atzina tikai trīs evolūcijas līnijas: Archaea, baktērijas un Eukarya. Pēc tam Mairs 1990. gadā ierosināja domēnus Prokariota un Eukariota.

Margulis un Šveiks 1998. gadā atkārtoti ieviesa piecu karaļvalstu sistēmu ar divām super karaļvalstīm.

Klasifikācijas 21. gadsimtā

XXI gadsimtā, nepārtraukti meklējot filoģeniju, kuras pamatā ir evolūcijas attiecības, ir parādījušies jauni priekšlikumi dzīvo būtņu klasifikācijai.

Projekta ar nosaukumu Dzīves sistēmas katalogs (2015. gads) rezultāti atbalsta divu super karaļvalstu - Prokariota un Eukaryota - priekšlikumu. Pirmajā superkingdomā ir iekļautas Archaea un Baktērijas. Otrajā - karaļvalstis Protista, Chromista, Sēnes, Plantae un Animalia.

Šajā klasifikācijā vienšūņi ir visu eikariotu, un ne tikai dzīvnieku, priekšteči, kā sākotnēji tika ierosināts.

Studiju virzieni

Vienšūņi kā izpētes objekts

Vienšūņi ir eikarioti organismi. Tos veido viena šūna ar diferencētu kodolu, kas veic visas pilnīga organisma funkcijas.

Viņu vidējais izmērs var svārstīties no 2 vai 3 mikroniem līdz 250 mikroniem garš. Tomēr Spirostomun, izliekts vienšūnis, var sasniegt 3 mm, un Porospora gigantea, sporozoan, var būt 16 mm garš.

Vienšūņi galvenokārt ir heterotrofiski un var būt fagotrofi, plēsēji vai detritivori. Svarīgs izņēmums ir Euglenophyceae - vienīgie fotosintētiskie vienšūņi, kas savus hloroplastus iegūst no sagūstītajām un izsauktajām zaļajām aļģēm.

Viņu reprodukcija galvenokārt notiek aseksuāli, izmantojot divkāršu vai vairāku dalīšanos. Tomēr mazākumam ir seksuāla reprodukcija ar singamijas vai autogamijas palīdzību (haploīdu gametu saplūšana) vai ar ģenētiskā materiāla apmaiņu (konjugācija).

Tie ir kustīgi organismi, kuriem ir pārvietošanās orgāni, piemēram, flagella, cilia vai pseudopods. Viņi var arī pārvietoties, izmantojot amoeboidālas kustības, kas raksturīgas šūnai, ko panāk, to saraujot un atslābinot.

Tie ir izplatīti visās mitrās vidēs uz Zemes. Piemēram, mēs tos varam atrast starp smilšu graudiem pludmalē, upēs, jūrās, kanalizācijā, avotos, mežu pakaišos, bezmugurkaulnieku un mugurkaulnieku zarnās vai cilvēku asinīs.

Viņi spēj izdzīvot mitruma trūkuma dēļ; tām ir pretestības struktūras, kas ļauj tām nostiprināties, līdz tās atkal nonāk saskarē ar ūdens vidi.

Tie var dzīvot brīvi vai uzturēt simbiotiskas attiecības ar citām sugām, piemēram, kommensālismu, savstarpēju izturēšanos vai parazītismu. Parazīti ir augu, dzīvnieku un cilvēku slimību izraisītāji.

Modeļu sistēmas

Vienšūņi ir ideāli kā pētījumu modeļi, kas ļauj pievērsties dažādiem jautājumiem bioloģijā. Dažas pazīmes, kas padara tās noderīgas, ir: īss paaudzes laiks, liela pamata īpašību un dzīves ciklu daudzveidība, vispārināts ģeogrāfiskais izplatība un vadāmā ģenētika.

Pamata studijas

Protozooloģija ietver vienšūņu dabas vēstures izpēti. Tas ietver zināšanas par šo organismu struktūru, taksonomiju, uzvedību, dzīves cikliem un fizioloģiju.

Vienšūņu ekoloģiskie pētījumi aptver dinamiku vienas sugas indivīdos un starp dažādu sugu indivīdiem. Pēdējam ir īpaša nozīme, jo pastāv parazītu vienšūņi.

Lietišķās studijas

Protozooloģija pievēršas nozīmīgām lietišķo pētījumu jomām tik dažādās jomās kā medicīna, veterinārmedicīna, petroķīmija, biotehnoloģija un daudzās citās cilvēci interesējošās jomās.

Protozooloģija pēta vienšūņus kā cilvēku, dzīvnieku un augu slimību izraisītājus. Tādējādi tas pārklājas ar pamata vienšūņiem parazītisko vienšūņu dabas vēstures izpētē.

Tajā tiek pētītas pašas slimības, izmantojot zināšanas par veselīgu saimnieku parazītu kolonizācijas mehānismiem, infekcijas procesiem, šo slimību diagnostiku, ārstēšanu un profilaksi.

Naftas ķīmijas jomā vienšūņu izpēte ir noderīga naftas izpētē. Dažu sugu klātbūtnes identificēšana var atklāt naftas klātbūtni šajā izpētes slānī.

Tāpat vienšūņu sastāvs var būt indikators ekosistēmas atjaunošanās stāvoklim pēc naftas noplūdes gadījumiem.

No otras puses, vienšūņu populāciju pārvaldība var palīdzēt piesārņoto ūdenstilpņu un augsnes bioloģiskajā atjaunošanā. Vienšūņu spēja norīt cietās daļiņas paātrina toksisko atkritumu un bīstamo aģentu sadalīšanos.

Jaunāko pētījumu piemēri

Vienšūņu daudzveidība tropu mežos

Plaši zināms, ka tropu mežos ir liela augu un dzīvnieku sugu daudzveidība.

2017. gada laikā Mahé un līdzstrādnieki publicēja pētījumu projekta rezultātus, kura mērķis bija uzzināt par meža mikroorganismu lielo daudzveidību, kas dzīvo mikrobu mērogā.

Projekts tika izstrādāts mežos Kostarikā, Panamā un Ekvadorā, kur viņi paņēma ziedu un lianas paraugus, kas nokrituši uz zemes. Rezultāti parādīja, ka vienšūņi ir daudz daudzveidīgāki nekā meža mikroorganismi.

Parazītu vienšūņu vīrusi cilvēkiem

Parazītu un to saimnieku mijiedarbība ir saņēmusi lielu uzmanību medicīnas protozooloģijā. Tomēr ir atklāta jauna mijiedarbība, kas sarežģī studiju sistēmu un prasa vēl vairāk pētījumu.

Nesen Grybchuk un līdzstrādnieki (2017) publicēja darbu, kurā identificēti vairāki Totiviridae dzimtas vīrusi, kas saistīti ar trypanosomu grupas vienšūņu patogenitātes palielināšanos, kas saistīti ar cilvēka parazītu Leishmania.

Rezultāti parāda vairākus iepriekš neidentificētus vīrusus. Viņi arī sniedz svarīgu informāciju par vīrusu izcelsmi, daudzveidību un izplatību protistu grupā.

Atsauces

1. Beltrans, E. (1941). Fēlikss Dujardins un viņa «histoire naturelle des zoophytes. Infusoires », 1841. gads. Soc. Meks. Hist. Nat., II. (2-3): 1941. gada 221.-232.
2. Beltrán, E. 1979. Protozooloģijas vēstures piezīmes V. Protozooloģijas septiņu auglīgo lustrumu atdzimšana: 1941. – 1976. Mex. Hist. Zinātne. un Tec., Nr. 5: 91-114.
3. Corliss, JO (1989). Protozons un šūna: īss divdesmitā gadsimta pārskats. Bioloģijas vēstures žurnāls, 22. sēj., 2. lpp. 307-323.
4. Grybchuk, D et al. (2017). Vīrusu atklāšana un dažādība trypanosomatid vienšūņos, koncentrējoties uz cilvēka parazīta Leishmania radiniekiem. PNAS 28: E506-E5015.
5. Iturbe, U. un Lazcano, A. Dabiskā klasifikācijas metode un universālā salīdzinājuma īpašības. In: Contreras-Ramos, A., Cuevas-Cardona, MC, Goyenechea, I. un Iturbe U., (redaktori). Sistemātika, bioloģiskās daudzveidības zināšanu bāze. Hidalgo štata autonomā universitāte, 2007. gads. Pačuka, Hidalgo, Meksika.
6. Leadbeater, BSC un McCready, SMM Fagellates: vēsturiskās perspektīvas. edited by Barry SC Leadbeater, John C. Green. Flagellates: Vienotība, dažādība un evolūcija.
7. Mahe, F. et al. (2017). Neotropisko lietusmežu virszemes daudzveidīgo augsnes protistu kopienās dominē parazīti. Dabas ekoloģija un evolūcija 1 (91): 1-8
8. Rodrigess, DJG, JL Olivaress un J. Arece. (2010). Vienšūņu evolūcija. Svētais dzīvnieks. 32. sējums Nr. 2: 118–120.
9. Rotšilds, LJ (2004). Ievada piezīmes: Protozooloģija (protistoloģija) 21. gadsimta rītausmā. The Journal of Eukaryotic Microbiology 51 (1).