Was sind Protisten?

Protisten sind eine vielfältige Ansammlung von Organismen. Während Ausnahmen existieren, sind sie hauptsächlich mikroskopisch und einzellig oder bestehen aus einer einzelnen Zelle. Die Zellen von Protisten sind hoch organisiert mit einem Kern und spezialisierten zellulären Maschinen, die Organellen genannt werden.

Zu einer Zeit wurden einfache Organismen wie Amöben und einzellige Algen in einer einzigen taxonomischen Kategorie zusammengefasst: dem Königreich Protista. Das Aufkommen besserer genetischer Informationen hat jedoch seitdem zu einem klareren Verständnis der evolutionären Beziehungen zwischen verschiedenen Gruppen von Protisten geführt, und dieses Klassifizierungssystem wurde außer Kraft gesetzt. Das Verständnis der Protisten und ihrer Evolutionsgeschichte ist weiterhin eine Frage der wissenschaftlichen Entdeckung und Diskussion.

Eigenschaften

Alle lebenden Organismen lassen sich grob in zwei Gruppen einteilen — Prokaryoten und Eukaryoten —, die sich durch die relative Komplexität ihrer Zellen auszeichnen. Im Gegensatz zu prokaryotischen Zellen sind eukaryotische Zellen hoch organisiert. Bakterien und Archaeen sind Prokaryoten, während alle anderen lebenden Organismen — Protisten, Pflanzen, Tiere und Pilze — Eukaryoten sind.Viele verschiedene Organismen, einschließlich Algen, Amöben, Ciliaten (wie Paramecium), passen zum allgemeinen Spitznamen von Protist. „Die einfachste Definition ist, dass Protisten alle eukaryotischen Organismen sind, die keine Tiere, Pflanzen oder Pilze sind“, sagte Alastair Simpson, Professor am Department of Biology der Dalhousie University. Die überwiegende Mehrheit der Protisten sind einzellig oder bilden Kolonien, die aus einer oder ein paar verschiedenen Arten von Zellen, nach Simpson. Er erklärte weiter, dass es Beispiele für mehrzellige Protisten unter Braunalgen und bestimmten Rotalgen gibt.

Zellen

Wie alle eukaryotischen Zellen haben die von Protisten ein charakteristisches zentrales Kompartiment, den Kern, in dem sich ihr genetisches Material befindet. Sie haben auch spezialisierte zelluläre Maschinerie namens Organellen, die definierte Funktionen innerhalb der Zelle ausführen. Photosynthetische Protisten wie die verschiedenen Algenarten enthalten Plastiden. Diese Organellen dienen als Ort der Photosynthese (der Prozess der Ernte von Sonnenlicht, um Nährstoffe in Form von Kohlenhydraten zu produzieren). Die Plastiden einiger Protisten ähneln denen von Pflanzen. Laut Simpson haben andere Protisten Plastiden, die sich in der Farbe, dem Repertoire photosynthetischer Pigmente und sogar der Anzahl der Membranen unterscheiden, die die Organelle einschließen, wie im Fall von Kieselalgen und Dinoflagellaten, die Phytoplankton im Ozean bilden. Die meisten Protisten haben Mitochondrien, die Organelle, die Energie für die Zellen erzeugt. Die Ausnahmen sind einige Protisten, die in anoxischen Bedingungen oder Umgebungen ohne Sauerstoff leben, so eine Online-Ressource der University of California, Los Angeles. Sie verwenden eine Organelle namens Hydrogenosom (eine stark modifizierte Version der Mitochondrien) für einen Teil ihrer Energieproduktion. Zum Beispiel enthält der sexuell übertragbare Parasit Trichomonas vaginalis, der die menschliche Vagina infiziert und Trichomoniasis verursacht, Ribosomen.

Ernährung

Protisten ernähren sich auf verschiedene Arten. Laut Simpson können Protisten photosynthetisch oder heterotroph sein (Organismen, die außerhalb von Nahrungsquellen in Form von organischem Material suchen). Heterotrophe Protisten fallen wiederum in zwei Kategorien: Phagotrophe und Osmotrophe. Phagotrophe nutzen ihren Zellkörper, um Nahrung zu umgeben und zu schlucken, oft andere Zellen, während Osmotrophe Nährstoffe aus der Umgebung aufnehmen. „Einige der photosynthetischen Formen sind auch phagotroph“, sagte Simpson gegenüber Live Science. „Dies gilt wahrscheinlich zum Beispiel für die meisten“Algen“ -Dinoflagellaten. Sie haben ihre eigenen Plastiden, fressen aber auch gerne andere Organismen.“ Solche Organismen werden Mixotrophe genannt, was die gemischte Natur ihrer Ernährungsgewohnheiten widerspiegelt.

Fortpflanzung

Die meisten Protisten reproduzieren sich laut Simpson hauptsächlich durch asexuelle Mechanismen. Dies kann eine binäre Spaltung umfassen, bei der sich eine Elternzelle in zwei identische Zellen aufteilt, oder eine Mehrfachspaltung, bei der aus der Elternzelle mehrere identische Zellen entstehen. Simpson fügte hinzu, dass die meisten Protisten wahrscheinlich auch eine Art Sexualzyklus haben, Dies ist jedoch nur in einigen Gruppen gut dokumentiert.

Klassifizierung: von Protozoen zu Protisten und darüber hinaus

Die Klassifikationsgeschichte der Protisten zeichnet unser Verständnis dieser vielfältigen Organismen nach. Oft komplex, führte die lange Geschichte der protistischen Klassifikation zwei Begriffe, die heute noch verwendet werden, in das wissenschaftliche Lexikon ein: Protozoen und Protisten. Die Bedeutung dieser Begriffe hat sich jedoch im Laufe der Zeit weiterentwickelt.

Die beobachtbare lebende Welt war einst sauber zwischen Pflanzen und Tieren aufgeteilt. Aber die Entdeckung verschiedener mikroskopischer Organismen (einschließlich dessen, was wir heute als Protisten und Bakterien kennen) brachte die Notwendigkeit mit sich, zu verstehen, was sie waren und wo sie taxonomisch passen.

Der erste Instinkt der Wissenschaftler bestand darin, diese Organismen anhand morphologischer Merkmale mit Pflanzen und Tieren in Beziehung zu setzen. Der Begriff Protozoen (Plural: Protozoen oder Protozoen), was „frühe Tiere“ bedeutet, wurde 1820 vom Naturforscher Georg A. Goldfuss eingeführt, laut einem Artikel aus dem Jahr 1999, der in der Zeitschrift International Microbiology veröffentlicht wurde. Dieser Begriff wurde verwendet, um eine Sammlung von Organismen einschließlich Ciliaten und Korallen zu beschreiben. Bis 1845 wurden Protozoen vom deutschen Wissenschaftler Carl Theodor von Seibold als Stamm oder Untergruppe des Tierreichs etabliert. Zu diesem Stamm gehörten bestimmte Ciliaten und Amöben, die von Seibold als einzellige Tiere beschrieben wurden. 1860 wurde das Konzept der Protozoen weiter verfeinert und vom Paläontologen Richard Owen auf die Ebene eines taxonomischen Königreichs erhoben. Die Mitglieder dieser Königreichsprotozoen hatten nach Owens Ansicht Merkmale, die sowohl Pflanzen als auch Tieren gemeinsam waren. Obwohl die wissenschaftliche Begründung hinter jeder dieser Klassifikationen implizierte, dass Protozoen rudimentäre Versionen von Pflanzen und Tieren waren, gab es keine wissenschaftlichen Beweise für die evolutionären Beziehungen zwischen diesen Organismen (International Microbiology, 1999). Nach Simpson, heutzutage „Protozoen“ ist ein Begriff der Bequemlichkeit in Bezug auf eine Untergruppe von Protisten verwendet, und ist keine taxonomische Gruppe. „Um als Protozoen bezeichnet zu werden, müssen sie nicht photosynthetisch und nicht sehr pilzartig sein“, sagte Simpson gegenüber Live Science.

Der Begriff protista, was „der erste von allen oder ursprünglich“ bedeutet, wurde 1866 vom deutschen Wissenschaftler Ernst Haeckel eingeführt. Er schlug Protista als drittes taxonomisches Königreich vor, zusätzlich zu Plantae und Animalia, bestehend aus allen „primitiven Formen“ von Organismen, einschließlich Bakterien (International Microbiology, 1999).

Seitdem wurde das Königreich Protista viele Male verfeinert und neu definiert. Verschiedene Organismen bewegten sich ein und aus (insbesondere Bakterien bewegten sich in ein eigenes taxonomisches Königreich). Der amerikanische Wissenschaftler John Corliss schlug in den 1980er Jahren eine der modernen Iterationen von Protista vor. Seine Version enthielt die vielzelligen Rot- und Braunalgen, die auch heute noch als Protisten gelten.

Wissenschaftler haben oft gleichzeitig über Königreichsnamen diskutiert und welche Organismen in Frage kamen (zum Beispiel wurden Versionen eines weiteren Königreichs, Protoctista, im Laufe der Jahre vorgeschlagen). Es ist jedoch wichtig, die fehlende Korrelation zwischen Taxonomie und evolutionären Beziehungen in diesen Gruppierungen zu beachten. Laut Simpson waren diese Gruppierungen nicht monophyletisch, was bedeutet, dass sie keinen einzigen, ganzen Zweig des Baumes des Lebens repräsentierten; das heißt, ein Vorfahr und alle seine Nachkommen.Die heutige Klassifikation hat sich von einem auf Morphologie basierenden System zu einem System verschoben, das auf genetischen Ähnlichkeiten und Unterschieden basiert. Das Ergebnis ist eine Art Stammbaum, der evolutionäre Beziehungen zwischen verschiedenen Organismen abbildet. In diesem System gibt es drei Hauptzweige oder „Domänen“ des Lebens: Bakterien, Archaeen (beide prokaryotisch) und Eukarya (die Eukaryoten).

Innerhalb der eukaryotischen Domäne sind die Protisten keine einzige Gruppe mehr. Sie wurden auf verschiedene Zweige des Stammbaums verteilt. Laut Simpson, Wir kennen jetzt die meisten evolutionären Beziehungen zwischen Protisten, und diese sind oft nicht intuitiv. Als Beispiel nannte er Dinoflagellatenalgen, die enger mit dem Malariaparasiten verwandt sind als mit Kieselalgen (einer anderen Algengruppe) oder sogar mit Landpflanzen.

Dennoch gibt es drängende Fragen, die bleiben. „Wir wissen einfach nicht, was die früheste Spaltung zwischen den Linien war, die zu lebenden Eukaryoten führten“, sagte Simpson gegenüber Live Science. Dieser Punkt wird als „Wurzel“ des eukaryotischen Lebensbaums bezeichnet. Die Lokalisierung der Wurzel wird das Verständnis der eukaryotischen Ursprünge und ihrer nachfolgenden Entwicklung festigen. Wie der Autor Tom Williams in einem 2014 in der Zeitschrift Current Biology veröffentlichten Artikel sagte: „Für den eukaryotischen Baum ist die Wurzelposition entscheidend, um die Gene und Merkmale zu identifizieren, die möglicherweise im angestammten Eukaryoten vorhanden waren, um die Entwicklung dieser Merkmale im gesamten eukaryotischen Stamm zu verfolgen und um die tiefen Beziehungen zwischen den wichtigsten eukaryotischen Gruppen herzustellen.“

Bedeutung

Protisten sind für eine Vielzahl von menschlichen Krankheiten verantwortlich, darunter Malaria, Schlafkrankheit, Amöbenruhr und Trichomoniasis. Malaria beim Menschen ist eine verheerende Krankheit. Es wird von fünf Arten des Parasiten Plasmodium verursacht, die von weiblichen Anopheles-Mücken auf den Menschen übertragen werden, so die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC). Die Art Plasmodium falciparum infiziert rote Blutkörperchen, vermehrt sich schnell und zerstört sie. Eine Infektion kann auch dazu führen, dass rote Blutkörperchen an den Wänden kleiner Blutgefäße haften bleiben. Dies führt zu einer potenziell tödlichen Komplikation namens zerebrale Malaria (laut CDC). Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) gibt an, dass Plasmodium falciparum für den Menschen am häufigsten und tödlichsten ist. Laut ihrem jüngsten Malaria-Factsheet gab es 2015 weltweit schätzungsweise 438.000 Todesfälle aufgrund von Malaria, von denen die meisten (90 Prozent) in Afrika auftraten. Einige Fortschritte wurden bei der Verringerung der Inzidenzraten (Auftreten neuer Fälle) und der Sterblichkeitsraten erzielt, zum Teil durch die Lieferung von mit Insektiziden behandelten Moskitonetzen, das Besprühen von Moskitos und die Verbesserung der Diagnostik. Zwischen 2000 und 2015 sank die Inzidenzrate weltweit um 37 Prozent und die Sterblichkeitsrate weltweit um 60 Prozent. Die WHO hat sich zum Ziel gesetzt, Malaria bis 2030 in mindestens 35 Ländern zu eliminieren.

Protisten spielen auch in der Umwelt eine wichtige Rolle. Laut einem Übersichtsartikel aus dem Jahr 2009, der auf der Website der Encyclopedia of Life Sciences (eLS) veröffentlicht wurde, werden fast 50 Prozent der Photosynthese auf der Erde von Algen durchgeführt. Protisten wirken als Zersetzer und helfen beim Recycling von Nährstoffen durch Ökosysteme, so ein Übersichtsartikel aus dem Jahr 2002, der in der Zeitschrift ACTA Protozoologica veröffentlicht wurde. Darüber hinaus ernähren sich Protisten in verschiedenen aquatischen Umgebungen, einschließlich offener Gewässer, Wasserwerke und Abwasserentsorgungssysteme, von Bakterienpopulationen und kontrollieren diese (ACTA Protozoologica, 2002). „Wenn Sie alle Protisten aus der Welt nehmen würden, würde das Ökosystem sehr schnell zusammenbrechen“, sagte Simpson.

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