PROTOZOOLÓGIA: HISTÓRIA, ŠTUDIJNÝ ODBOR A VÝSKUM - BIOLÓGIE

Protozoologie je odvetvie zoológie že štúdiách prvoky, veľká a heterogénne skupina jednobunkových organizmov, mobilných a heterotrofné. Etymológia tohto pojmu pochádza z gréckych slov proto (first) a zoo (animal). Euglena, Paramecium a Amoeba sú všeobecne známe rody mikroorganizmov študovaných protozoológiou.

Definovanie protozoológie je komplexná úloha, pretože definícia predmetu štúdia tejto oblasti vedomostí, tj protozoov, bola kontroverznou témou od jej vzniku.

Euglena gracilis. Euglenophyceae sú jediným fotosyntetickým prvokom. Zdroj: Ellis O'Neill, prostredníctvom Wikimedia Commons

História tejto disciplíny siaha až do druhej polovice 17. storočia, keď sa mikroskopický svet začal objavovať ľudským okom vďaka vynálezu prvých optických prístrojov.

Protozoológia sa považuje za integračnú vedu, ktorá sa okrem iného zaoberá základným výskumom v oblasti taxonómie, systematiky, evolúcie, fyziológie, ekológie, molekulárnej biológie, bunkovej biológie.

Zatiaľ čo spor o definíciu skupiny pokračuje, nedávny výskum sa naďalej venuje starým otázkam, ktoré sú základom klasifikácie. Týka sa to v súčasnosti veľmi dôležitých tém, ako je vyhľadávanie ropy alebo bioremediácia.

histórie

Prvé pozorovania a opisy

Najstaršie pozorovania a popisy prvokov sa pripisujú holandskému prírodovedcovi A. van Leuwenhoeku, ktorý zostavil jednoduché mikroskopy na pozorovanie prírodného sveta v druhej polovici 17. storočia.

Obraz A. van Leeuwenhoek, 1686. Zdroj: Pozri autorskú stránku, prostredníctvom Wikimedia Commons

Prvý systematický opis prvokových organizmov vypracoval dánsky vedec OF Müller v roku 1786.

V roku 1818 Georg Goldfuss navrhol termín protozoan na zoskupenie jednobunkových organizmov, ktoré považoval za primitívne.

V roku 1841 Dujardinove štúdie sarkody (neskôr známe ako protoplazma) umožnili interpretáciu bunkovej štruktúry, čo neskôr uľahčilo pochopenie toho, že protozoá sú jednobunkové organizmy.

V rokoch 1880 - 1889 Otto Bütschli publikoval tri zväzky o prvokoch, ktoré mu vyniesli kvalifikáciu architekta protozoológie tým, že poskytli štruktúru modernej protozoológii.

Protozoológia ako disciplína

V polovici devätnásteho storočia sa uskutočnili významné udalosti v histórii protozoológie, ktoré dali uznanie a prestíž tejto oblasti zoológie.

V roku 1947 bol v nemeckom Jene založený prvý protozoologický časopis; Archiv für Protistenkunde. V tom istom roku sa v Chicagu v USA narodila Protozoologická spoločnosť. Ďalšou významnou udalosťou bolo usporiadanie prvého medzinárodného protozoologického kongresu, ktorý sa konal v Prahe v Československu v roku 1961.

Zlepšenie mikroskopov na začiatku 20. storočia zvýšilo počet známych mikroorganizmov a umožnilo rozšíriť znalosti o tejto skupine organizmov.

Vytvorenie, diverzifikácia a masifikácia využívania elektronických mikroskopov v polovici 20. storočia podporili veľké pokroky v štúdiu taxonómie, systematiky, morfológie a fyziológie protozoov.

Protozoa v prvej klasifikácii

Klasifikácia organizmov podľa starogréckych filozofov nezahŕňala mikroskopické organizmy. Technológie a rozvoj vedomostí vyústili do stále nových nových klasifikačných návrhov, ktoré nasledovali po neustálom hľadaní prirodzenej klasifikácie.

V roku 1860 Hogg navrhol Protoctistické kráľovstvo na zoskupenie primitívnych rastlín a zvierat. Neskôr Haeckel (1866) navrhol Protista Kingdom na zoskupenie jednobunkových organizmov.

V roku 1938 HF Copeland navrhol použitie štyroch kráľovstiev: Monera, Protista, Plantae a Animalia. Monera Kingdom zoskupuje cyanobaktérie a baktérie, ktoré Haeckel zaradil do Protista. Toto preskupenie bolo založené na jeho enukleovanom charaktere, ktorý objavil Chatton.

Od klasifikácie Coperland RH Whittaker oddelila huby od Protista a vytvorila Fungi Kingdom, čím sa ustanovila tradičná klasifikácia piatich kráľovstiev.

Woese v roku 1977 uznal iba tri vývojové línie: Archaea, Bacteria a Eukarya. Následne Mayr v roku 1990 navrhol domény Prokaryota a Eukaryota.

Margulis a Schwartz v roku 1998 znovu zaviedli systém piatich kráľovstiev s dvoma super kráľovstvami.

Klasifikácia v 21. storočí

Počas XXI storočia sa objavili nové návrhy na klasifikáciu živých bytostí v neustálom hľadaní fylogenézy založenej na evolučných vzťahoch.

Výsledky projektu s názvom Katalóg životných systémov (2015) podporujú návrh dvoch super-kráľovstiev: Prokariota a Eukaryota. V prvej superkingdome zahŕňajú kráľovstvá Archaea a Baktérie. V druhom sú kráľovstvá Protista, Chromista, Fungi, Plantae a Animalia.

V tejto klasifikácii sú prvoky spoločným predkom všetkých eukaryotov a nielen zvierat, ako sa pôvodne navrhovalo.

Oblasti štúdia

Protozoa ako predmet štúdia

Protozoa sú eukaryotické organizmy. Tvoria ich jedna bunka s diferencovaným jadrom, ktoré vykonáva všetky funkcie kompletného organizmu.

Ich priemerná veľkosť sa môže pohybovať od 2 alebo 3 mikrónov do 250 mikrónov. Avšak Spirostomun, riasovitý prvok, môže dosiahnuť 3 mm a sporosoan Porospora gigantea môže merať 16 mm na dĺžku.

Protozoi sú väčšinou heterotrofné a môžu to byť fagotrofy, dravce alebo detritivory. Dôležitou výnimkou je Euglenophyceae, jediný fotosyntetický prvok, ktorý získava svoje chloroplasty zo zachytených a exlavizovaných zelených rias.

Ich reprodukcia je prevažne asexuálna pomocou binárneho štiepenia alebo viacnásobného štiepenia. Menšina má však sexuálnu reprodukciu syngamiou alebo autogamiou (fúzia haploidných gamét) alebo výmenou genetického materiálu (konjugácia).

Sú to pohyblivé organizmy, ktoré majú pohybové orgány, ako sú bičíky, riasy alebo pseudopody. Môžu sa tiež pohybovať amoeboidálnymi pohybmi typickými pre bunku, dosiahnuteľnými kontrakciou a relaxáciou.

Sú distribuované vo všetkých vlhkých prostrediach na Zemi. Napríklad ich nájdeme medzi zrnkami piesku na pláži, v riekach, moriach, stokách, prameňoch, vo vrhu lesov, v črevách bezstavovcov a stavovcov alebo v krvi ľudí.

Sú schopní prežiť nedostatok vlhkosti; majú odolnostné štruktúry, ktoré im umožňujú, aby sa zakorenili, až kým sa nevrátia do kontaktu s vodným médiom.

Môžu to byť voľne žijúce zvieratá alebo môžu udržiavať symbiotické vzťahy s inými druhmi, ako je napríklad komenzalizmus, vzájomný vzťah alebo parazitizmus. Paraziti sú pôvodcami chorôb rastlín, zvierat a ľudí.

Modelové systémy

Protozoá sú ideálne ako študijné modely, ktoré umožňujú riešiť rôzne otázky v biológii. Niektoré vlastnosti, ktoré ich robia užitočnými, sú: krátka doba generácie, veľká rozmanitosť základných vlastností a životných cyklov, všeobecné geografické rozšírenie a zvládnuteľná genetika.

Základné štúdie

Protozoológia zahŕňa štúdium prirodzenej histórie protozoov. Patria sem poznatky o štruktúre, taxonómii, správaní, životných cykloch a fyziológii týchto organizmov.

Základné ekologické štúdie protozoov pokrývajú dynamiku u jedincov toho istého druhu a medzi jedincami rôznych druhov. Ten má osobitný význam z dôvodu existencie parazitických prvokov.

Aplikované štúdie

Protozoológia sa zameriava na dôležité oblasti aplikovaného výskumu v takých rozmanitých oblastiach, ako je medicína, veterinárne lekárstvo, petrochémia, biotechnológia a mnoho ďalších, ktoré sú predmetom záujmu ľudstva.

Protozoologické štúdie protozoov ako pôvodcov chorôb u ľudí, zvierat a rastlín. Tak sa prekrýva so základnými protozoológiami pri štúdiu prírodných dejín parazitických protozoov.

Študuje samotné choroby prostredníctvom znalosti mechanizmov kolonizácie parazitov u zdravých hostiteľov, infekčných procesov, diagnostiky, liečby a prevencie týchto chorôb.

V oblasti petrochemikálie je štúdium protozoov užitočné pri prieskume ropy. Identifikácia prítomnosti niektorých druhov môže objasniť prítomnosť oleja v prieskumnej vrstve.

Podobne zloženie prvokov môže byť indikátorom stavu regenerácie ekosystému po udalostiach úniku ropy.

Na druhej strane, riadenie protozoálnych populácií môže pomôcť pri bioremediácii kontaminovaných vodných útvarov a pôd. Schopnosť protozoov prehltnúť tuhé častice urýchľuje degradáciu toxického odpadu a nebezpečných látok.

Príklady nedávneho výskumu

Diverzita prvokov v tropických lesoch

Je všeobecne známe, že tropické pralesy majú veľkú rozmanitosť rastlinných a živočíšnych druhov.

Počas roku 2017 Mahé a spolupracovníci zverejnili výsledky výskumného projektu, ktorého cieľom bolo zistiť, o veľkej rozmanitosti lesných mikroorganizmov, ktoré žijú v mikrobiálnom meradle.

Projekt bol vyvinutý v lesoch v Kostarike, Paname a Ekvádore, kde odobrali vzorky kvetov a lian spadnutých na zem. Výsledky ukázali, že prvoky sú oveľa rozmanitejšie ako lesné mikroorganizmy.

Parazitárne protozoálne vírusy u ľudí

Interakcii medzi parazitmi a ich hostiteľmi sa v lekárskej protozoológii venovala veľká pozornosť. Objavili sa však nové interakcie, ktoré komplikujú systém štúdia a vyžadujú ešte viac výskumu.

Grybchuk a spolupracovníci (2017) nedávno publikovali prácu, ktorá identifikuje niekoľko vírusov z čeľade Totiviridae, ktoré sa podieľajú na zvýšení patogenity protozoov zo skupiny trypanozómov, ktorá je spojená s ľudským parazitom Leishmania.

Výsledky ukazujú niekoľko predtým neidentifikovaných vírusov. Poskytujú tiež dôležité informácie o pôvode, rozmanitosti a distribúcii vírusov v skupine protistov.

Referencie

Beltran, E. (1941). Felix Dujardin a jeho «histoire naturelle des zoophytes. Infusoires », 1841. Rev. Soc. Mex. Hist. Nat., II. (2-3): 221 - 232, 1941.
Beltrán, E. 1979. Poznámky o protozoologickej histórii V. Znovuzrodenie protozoológie sedem úrodných lustrií: 1941-1976. Mex. Hist. Science. a Tec., č. 5: 91-114.
Corliss, JO (1989). Protozoon a bunka: Stručný prehľad dvadsiateho storočia. Journal of History of Biology Vol. 22, No. 2 pp. 307-323.
Grybchuk, D a kol. (2017). Objavovanie vírusov a diverzita v trypanosomatidných prvokoch so zameraním na príbuzných ľudského parazita Leishmania. PNAS 28: E506-E5015.
Iturbe, U. a Lazcano, A. Prirodzená metóda klasifikácie a vlastnosti univerzálneho porovnania. In: Contreras-Ramos, A., Cuevas-Cardona, MC, Goyenechea, I. a Iturbe U., (redaktori). Systematika, vedomostná základňa biodiverzity. Autonómna univerzita štátu Hidalgo, 2007. Pachuca, Hidalgo, Mexiko.
Leadbeater, BSC a McCready, SMM Fageláty: historické perspektívy. editoval Barry SC Leadbeater, John C. Green. Flagellates: Unity, Diversity and Evolution.
Mahé, F. a kol. (2017). V neotropických dažďových pralesoch dominujú parazity nadpriemerne rozmanitými pôdnymi komunitami. Nature Ecology & Evolution 1 (91): 1-8
Rodríguez, DJG, JL Olivares a J. Arece. (2010). Vývoj prvokov. Salud Anim. Zväzok 32 č. 2: 118-120.
Rothschild, LJ (2004). Úvodné poznámky: Protozoológia (Protistológia) na úsvite 21. storočia. The Journal of Eukaryotic Microbiology 51 (1).

PROTOZOOLÓGIA: HISTÓRIA, ŠTUDIJNÝ ODBOR A VÝSKUM - BIOLÓGIE - 2026