Protistoloģijas pētījumu objekti ir vienšūnu organismi un organismi, kas veido kolonijas, taču neveido specializētus audus. Protisti ir eikarioti organismi. To izcelšanās ir polifilētiska, kas nozīmē, ka tiem pieskaita gan heterotrofus, gan autotrofus, gan saprotrofus, gan miksotrofus organismus. Pastāv definīcija, ka protisti ir eikarioti organismi, kas nav pieskaitāmi ne dzīvniekiem, ne augiem, ne sēnēm. Protistu sistemātika ir sarežģīta un mainīga. Dažas aļģes (piemēram, kramaļģes) pieskaita protistiem, savukārt citas (piemēram, zaļaļģes) – nepieskaita. Ir vienšūņi (piemēram, zaļā hlorella), kuri pārvietojas ar vicas palīdzību kā dzīvnieki, bet kuriem šūnā ir hloroplasti kā augiem. Pie protistiem pieskaita arī parazītiskos vienšūņus, piemēram, malārijas plazmodijus, dizentērijas amēbu un citus.
protistoloģija
Saistītie šķirkļi
Nozares un apakšnozares
- augu fizioloģija
- bioģeogrāfija
- bioinformātika
- biomatemātika
- biomedicīna
- biometrija
- cilvēka un dzīvnieku fizioloģija
- dendroloģija
- dipteroloģija
- ekoloģija
- evolūcija, bioloģijā
- helmintoloģija
- hidrobioloģija
- izziņas bioloģija
- kinezioloģija
- limnoloģija
- molekulārā ģenētika
- neirobioloģija
- pedobioloģija
- protistoloģija
- zooloģija
Saldūdenī brīvi peldoša amēba. Mikroskopa attēls.
Satura rādītājs
Protistoloģijas teorētiskā nozīme ir izzināt, kā šādi vienšūnu/koloniāli organismi var pastāvēt. Protistiem raksturīga organisma homeostāze, kad viena šūna vai šūnu kolonija spēj nodrošināt tādas pašas organisma funkcijas, kādas piemīt daudzšūnu organismiem, – metabolismu, vairošanos un citas. Vienā šūnā ir koncentrētas visas organisma funkcijas. Protista šūna var dalīties un radīt daudzus pēcnācējus – klonus. Tādā veidā protisti var veidot milzu biomasu, piemēram, aļģu ziedēšanu. Protisti ir svarīgi producenti ekosistēmās – tie ir trofisko ķēžu pamatelements. Pasaulē ir zināmas apmēram 60 000 protistu sugu. Parazītisko protistu (piemēram, malārijas plazmodiju) izpēte ir nozīmīga medicīnā, jo tie izraisa visvairāk parazitāro nāves gadījumu.
Protistoloģija ir bioloģijas zinātņu nozare. Pēc Roberta Vitakera (Robert Harding Whittaker) 1969. gadā izveidotās klasifikācijas protisti ir viena no piecām dzīvo organismu valstīm. Šajā valstī ir iekļauti dzīvniekiem tuvākie vienšūņi, vienšūnas aļģes un gļotsēnes. Protistu sistemātikas izveide vēl aizvien ir pilnveides procesā. Tradicionāli atsevišķās protistu grupas ir protozooloģijas, medicīniskās parazitoloģijas, algoloģijas jeb fikoloģijas un mikoloģijas pētījumu objekti.
Viena no pamatteorijām protistoloģijā ir evolūcijas teorija. Protisti ir evolucionāri seni organismi, kas bija daudzšūnu organismu evolūcijas priekšnosacījums. Tajā pašā laikā protisti saglabā evolūcijas pirmsākuma ķermeņa īpašības. Endosimbiozes teorija apraksta šūnu organellu izcelšanos no senām arhebaktērijām, kā rezultātā veidojas eukatiotiskas šūnas. Protisti evolucionēja, sākotnēji vienkāršām šūnām, piemēram, amēbām, piemērojoties noteiktai dzīves videi un barošanās veidam. Vienšūņi var būt gan brīvi dzīvojoši ūdens vidē, gan parazītiski dzīvojoši dzīvniekos, gan simbionti dzīvnieku zarnu traktā. Protistu evolūcijas teorija apraksta, ka protistiem evolūcija norit straujāk nekā daudzšūnu organismiem, jo īsā laikā notiek paaudžu maiņa gan daloties, gan dzimumceļā. Vairumam protistu ir miera stadija (cista vai spora), un šūnas aktivējas tikai noteiktu vides faktoru ietekmē (temperatūras, pH, mitruma, gaismas, specifisku organisko vielu un citu). Brīvi dzīvojošie protisti ir nozīmīgi baktēriju populāciju lieluma regulētāji. Protistu sabiedrībās novēro strauju sugu sukcesiju. Sugu sastāvs var mainīties diennakts laikā. Pasaules okeānā planktoniskās aļģes ir nozīmīgas ogļskābās gāzes uztveršanā un skābekļa ražošanā, taču barības vielu pārbagātība var izraisīt “aļģu ziedēšanu”. Parazītiskie vienšūņi dzīves ciklus ir pielāgojuši saimnieka sekmīgai invadēšanai un evolucionē līdz ar saimnieka atbildes reakcijām uz parazīta klātbūtni.
Protistoloģijā vēl aizvien ir aktuālas klasiskās metodes: dabas paraugu mikroskopēšana, selektīvā krāsošana, fiksācija un jaunu protistu sugu identifikācija. Šīs metodes tiek plaši izmantotas ūdens vienšūņu un aļģu izpētē, kā arī parazītisko vienšūņu identifikācijā. Protisti ir hidrobionti jeb t. s. fizioloģiskie hidrobionti – tie aktivējas tikai tad, kad atrodas ūdens/dzīvnieka šķidrā vidē. Hidrobiontu izpētei izmanto planktona tīkliņus ar dažādu acu izmēru (20–250 µm). Caur tīkliņu izkāš noteiktu daudzumu ūdens, tad paraugu fiksē ar reaģentiem. Laboratorijā ar mikroskopu nosaka sugas, saskaita tās noteiktā tilpuma vienībā un aprēķina populāciju blīvumu ievāktajā tilpuma paraugā. Lai pētītu augsnes vienšūņus, augsni pārlej ar ūdeni, lai vienšūņi aktivizētos, pēc tam paraugu mikroskopē. Gļotsēnes nosaka pēc to veidotajiem makroskopiskajiem augļķermeņiem. Parazītiskie vienšūņi attīstās saimnieka ķermeņa šķidrumos vai šūnās, tāpēc to konstatēšanai visbiežāk izmanto asins vai fēču uztriepes, audu paraugus. Vēl precīzāk tos var noteikt pēc antivielu klātbūtnes saimniekā. Brīvi dzīvojošo protistu genoma izpētē, līdzīgi kā baktēriju izpētē, svarīgi iegūt “tīrkultūru”, tāpēc izolē vienu šūnu un ļauj tai barotnē savairoties. “Tīrkultūrās” iegūtos protistus izmanto šūnu struktūru, fizioloģijas, filoģenēzes un citos pētījumos.
Eikariotiska infuzorija Nassula spp. ar apēstām zaļaļģēm un cianobaktērijām. Mikroskopa attēls.
Protistoloģijas pirmsākumi meklējami 17.–18. gs. mijā, kad Antonijs van Lēvenhuks (Antonie Philips van Leeuwenhoek) pilnveidoja mikroskopu, kas ļāva novērot vienšūnu organismus. A. van Lēvenhuks tos nosauca par “maziem dzīvniekiem” (animalcules), attiecinot šo nosaukumu uz protistiem un baktērijām. A. van Lēvenhuka vēstules ar atklājumiem Londonas Karaliskajai biedrībai dabaszinību attīstībai (Royal Society of London for Improving Natural Knowledge) tika publicētas, un tas deva stimulu vienšūnu organismu izpētei. 19.–20. gs. mijā nozīmīgu ieguldījumu deva Ernsts Hekels (Ernst Heinrich Philipp August Haeckel). E. Hekels aprakstīja tūkstošiem jaunu sugu, tostarp protistus. E. Hekels veica pētījumus arī par organismu morfoloģiju, ekoloģiju, filoģenēzi un citām. Viņš dzīvos organismu iedalīja trīs valstīs: dzīvniekos, augos un protistos (Proteus). 20. gs. ievērojamākais protistologs bija R. Vitakers, kas sadalīja visus dzīvos organismus piecās valstīs, ieskaitot protistu (Protista) valsti. Tādējādi R. Vitakers kļuva par mūsdienu protistoloģijas pamatlicēju. Vēlākajos gados termins “protistoloģija” guva plašu pielietojumu, lai gan mūsdienās atsevišķus protistus vēl klasificē kā vienšūnu dzīvniekus (pēta protozooloģija), aļģes (pēta algoloģija), sēnes (pēta mikoloģija).
Antonijs van Lēvenhuks. 17.–18. gs.
Ernsts Hekels. Vācija, 20. gs. sākums.
Mūsdienās aizvien tiek atklātas jaunas protistu sugas. Nepietiekami izpētīti ir tropisko augšņu un saldūdeņu, kā arī okeānu gultņu protisti. Turpinās gan ekonomiski nozīmīgu, gan savvaļas protistu ekoloģijas, fizioloģijas, bioķīmijas, evolūcijas, ģenētikas un citu protistu dzīves aspektu pētījumi. Pētījumos plaši tiek izmantotas molekulārās metodes, lai noteiktu genomu ģenētiskās atšķirības starp protistiem un to evolūciju. Tiek veikti plaši pētījumi par fotosintezējošiem protistiem (vienšūnu aļģēm) producentiem, ogļskābās gāzes piesaistītājiem, ūdens kvalitātes bioindikatoriem un to lomu trofiskajos tīklos. Protistus izmanto arī augsnes kvalitātes bioindikācijai. Medicīniskajā parazitoloģijā turpinās patogēno vienšūņu vispusīga izpēte ar uzsvaru uz saimnieka rezistences palielināšanu un patogēna spēju invadēt saimnieku samazināšanu. 21. gs. 20. gados aktualizējusies zīdītāju mikrobioma (zīdītāju gremošanas trakta apdzīvotāju – mikroorganismu un vienšūņu) izpēte.
Lielākie pētījumu centri, kuros tiek pētītas visas protistu taksonomiskās grupas: Ostravas Universitāte (Ostravská univerzita) Čehijā, Heidelbergas Universitāte (Universität Heidelberg) Vācijā, Šefīldas Universitāte (University of Sheffield) Lielbritānijā, Krievijas Zinātņu akadēmijas Citoloģijas institūts (Институт цитологии РАН), Nacionālais fundamentālās bioloģijas institūts (National Institute for Basic Biology, 基礎生物学研究所) Japānā. Vairākas pētniecības iestādes ir specializējušās noteiktai taksonu grupai, piemēram, Arkanzasas Universitātē (University of Arkansas) pēta gļotsēnes, Ķīnas Okeāna universitātes Evolūcijas un jūras biodaudzveidības institūtā (Institute of Evolution & Marine Biodiversity, Ocean University of China) pēta galvenokārt jūru protistus. Daudzus protistus ar medicīnisku un veterināru nozīmi visā pasaulē pēta Londonas Universitātes Londonas higiēnas un tropiskās medicīnas skolā (London School of Hygiene & Tropical Medicine, University of London).
Laika gaitā daudziem žurnāliem ir mainīti nosaukumi, īpaši pēc 1969. gada, kad R. Vitakers ieviesa terminu “protisti”. Žurnālos iekļautās tēmas paplašinājās. Nozīmīgākie žurnāli, kuros tiek aplūkoti pētījumi par vienšūņiem: European Journal of Protistology (kopš 1968. gada; Elsevier); International Journal on Algae (kopš 1999. gada; BegellHouse); International Journal on Protistology (kopš 1954. gada; Jagiellonian University Press); Journal of Eukaryotic Microbiology (kopš 1993. gada; Wiley); Protist (kopš 1902. gada; Elsevier); Protistology. An International Journal (kopš 1999. gada; Protozoological Society Affiliated with Russian Academy of Sciences); Soil Biology and Biochemistry (kopš 1969. gada; Elsevier); The Journal of Protozoology Research (kopš 1990. gada; National Research Center for Protozoan Diseases, Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine).
Katrā valstī ir protistu pētnieku grupas, tomēr šīs pētnieku grupas ne vienmēr aptver visas protistu sistemātiskās un trofiskās grupas. Daži nozīmīgākie no plašās protistologu saimes: Džordžs Makmanuss (George McManus) no Konnektikutas Universitātes (University of Connecticut) ASV – pēta ūdeņu protistus, to lomu trofiskajās ķēdēs; Tomāss Pāneks (Tomás Pánek) no Ostravas Universitātes Čehijā – pēta saldūdeņu protistus; Džons Dolans (John Dolan) no Sorbonas Universitātes (Sorbonne Université) Francijā – pēta jūras protistus; Mišels Melkonians (Michael Melkonian) no Ķelnes Universitātes (Universität zu Köln) Vācijā – pēta mikroskopiskās aļģes; Džoels Dakss (Joel Dacks) no Ņūkāslas Universitātes (Newcastle University) Lielbritānijā – pēta medicīniski nozīmīgos vienšūņus; Roberts Dokampo (Roberto Docampo) no Džordžijas Universitātes (University of Georgia) ASV – pēta medicīniski nozīmīgu protistus; Grems Klārks (Graham Clark) no Rokfellera Universitātes (Rockefeller University) Ņujorkā, ASV – pēta mikrobiomu, parazītisku vienšūņu evolūciju; Lora Parfreja (Laura Parfrey) no Britu Kolumbijas universitātes (University of British Columbia) Vankūverā, Kanādā – pēta cilvēka mikrobiomu; Sergejs Skarlato (Сергей Орестович Скарлато) no Citoloģijas institūta (Института цитологии РАН) Sanktpēterburgā, Krievijā – pēta protistu šūnas un molekulāro ekoloģiju; Andrejs Gudkovs (Андрей Владимирович Гудков) no Citoloģijas institūta Sanktpēterburgā, Krievijā – pēta protistu šūnas struktūru, evolūciju, ekoloģiju.
Multivide
Saldūdenī brīvi peldoša amēba. Mikroskopa attēls.
Eikariotiska infuzorija Nassula spp. ar apēstām zaļaļģēm un cianobaktērijām. Mikroskopa attēls.
Antonijs van Lēvenhuks. 17.–18. gs.
Ernsts Hekels. Vācija, 20. gs. sākums.