علم البروتوزولوجي: التاريخ ، مجال الدراسة وأمثلة من البحث
البروتوزولوجي هو فرع من علم الحيوان يدرس البروتوزوا ، وهي مجموعة متعددة وغير متجانسة من الكائنات أحادية الخلية ومتحولة وغير متجانسة. أصل مصطلحات المصطلح يأتي من الكلمات اليونانية proto (أولاً) وحديقة الحيوان (الحيوانية). Euglena و Paramecium و Amiba هي أجناس من الكائنات الحية الدقيقة المعروفة على نطاق واسع ، والتي درستها علم البروتوزولولوجيا.
يعتبر تعريف البروتوزولوجي مهمة معقدة ، لأن تعريف موضوع دراسة هذا الفرع من المعرفة ، أي البروتوزوا ، كان موضوعًا مثيرًا للجدل منذ نشأته.
يعود تاريخ هذا التخصص إلى النصف الثاني من القرن السابع عشر ، عندما بدأ العالم المجهري في الظهور للعين البشرية ، وذلك بفضل اختراع الأجهزة البصرية الأولى.
يُعتبر علم البروتوزولوجي علمًا متكاملًا يتناول البحث الأساسي في مجالات التصنيف ، والنظاميات ، والتطور ، وعلم وظائف الأعضاء ، والبيئة ، والبيولوجيا الجزيئية ، وبيولوجيا الخلية ، وغيرها.
في حين يستمر الجدل حول تعريف المجموعة ، تستمر الأبحاث الحديثة في معالجة القضايا القديمة التي توفر الأساس المنطقي للتصنيف. وبالتالي ، تتم معالجة القضايا ذات الأهمية العالية في الوقت الحالي ، مثل التنقيب عن النفط أو المعالجة البيولوجية.
تاريخ
الملاحظات الأولى والأوصاف
تنسب الملاحظات والأوصاف الأولى للبروتوزوا إلى عالم الطبيعة الهولندي أ. فان لوينهوك ، الذي بنى مجاهر بسيطة لمراقبة العالم الطبيعي خلال النصف الثاني من القرن السابع عشر.
تم تقديم أول وصف منهجي للكائنات الأولية من قبل العالم الدنماركي مولر ، في عام 1786.
في عام 1818 ، اقترح جورج جولدفوس مصطلح protozoario لتجميع الكائنات أحادية الخلية التي يعتبرها بريمنيوس.
في عام 1841 ، سمحت دراسات دوجاردين حول الساركودا (التي عرفت فيما بعد باسم البروتوبلازم) بتفسير التركيب الخلوي ، مما سهل في وقت لاحق فهم أن البروتوزوا هي كائنات أحادية الخلية.
بين عامي 1880 و 1889 نشر أوتو بوتشلي ثلاثة مجلدات على البروتوزوا والتي جعلته جديراً بتأهيل مهندس البروتوزولوجي ، مع إعطاء بنية لعلم الأوليات الحديث.
علم البروتوزولوجي كنظام
في منتصف القرن التاسع عشر ، عُقدت أحداث مهمة في تاريخ علم الحيوان الذي أعطى التقدير والهيبة لهذا الفرع من علم الحيوان.
في عام 1947 تأسست أول مجلة أولية في يينا بألمانيا. Archiv für Protistenkunde. في نفس العام ولدت جمعية علم البروتوزولوجي في مدينة شيكاغو بالولايات المتحدة الأمريكية. كان الحدث المهم الآخر هو تحقيق المؤتمر الدولي الأول لعلم الأوليات الذي عقد في براغ ، تشيكوسلوفاكيا ، في عام 1961.
أدى تحسين المجاهر ، في بداية القرن العشرين ، إلى زيادة عدد الكائنات الحية الدقيقة المعروفة والسماح لها بتوسيع المعرفة حول هذه المجموعة من الكائنات الحية.
أدى إنشاء وتنويع وتوسيع استخدام المجاهر الإلكترونية في منتصف القرن العشرين ، إلى إحراز تقدم كبير في دراسة التصنيف ، والنظاميات ، والتشكيل وعلم وظائف الأعضاء للبروتوزوا.
البروتوزوا في التصنيفات الأولى
لم تتضمن تصنيفات الكائنات الحية من جانب فلاسفة اليونان القديمة الكائنات الحية المجهرية. أدت التقنيات والتقدم المعرفي إلى ظهور مقترحات تصنيفية جديدة بشكل متزايد ، في أعقاب البحث المستمر عن التصنيف الطبيعي.
في عام 1860 ، اقترح هوغ على مملكة البروتكت أن تجمع النباتات والحيوانات البدائية. اقترح هيجل في وقت لاحق (1866) المملكة بروتيستا لتجميع الكائنات أحادية الخلية.
في عام 1938 ، اقترح HF Copeland استخدام أربع ممالك: Monera و Protista و Plantae و Animalia. تضم مملكة Monera مملكة البكتيريا الزرقاء والبكتيريا التي تم تضمينها بواسطة هيكل في البروتيستا. استندت عملية إعادة التجميع هذه إلى شخصيتها غير المستقرة ، التي اكتشفها تشاتون.
بناءً على تصنيف Coperland ، قام RH Whittaker بفصل الفطريات عن Protista وإنشاء مملكة للفطريات ، مما أنشأ التصنيف التقليدي لخمس ممالك.
Woese ، في عام 1977 ، لم يعترف سوى ثلاثة سلالات تطورية: الأركيا والبكتيريا و Eukarya. في وقت لاحق ، اقترح ماير في عام 1990 مجالات Prokaryota و Eukaryota.
أعاد مارغوليس وشوارتز ، في عام 1998 ، تطبيق نظام الممالك الخمس ، بمملكتين عظميين.
التصنيفات في القرن الحادي والعشرين
خلال القرن الحادي والعشرين ، برزت مقترحات جديدة لتصنيف الكائنات الحية في البحث الدؤوب عن نسيلة قائمة على العلاقات التطورية.
تدعم نتائج مشروع يسمى نظام كتالوج الحياة (2015) اقتراح اثنين من superreinos: Prokariota و Eukaryota. في superreino الأولى أنها تشمل الممالك Archaea والبكتيريا. في الثانية تشمل الممالك Protista و Chromista و Fungi و Plantae و Animalia.
في هذا التصنيف ، البروتوزوا هي سلف مشترك لجميع حقيقيات النوى ، وليس فقط للحيوانات ، كما ذكر في الأصل.
مجالات الدراسة
البروتوزوا ككائن للدراسة
البروتوزوا هي كائنات حقيقية النواة. تتشكل من خلية واحدة مع نواة متباينة تؤدي جميع وظائف الكائن الحي الكامل.
يمكن أن يتراوح متوسط حجمها من 2 أو 3 ميكرون إلى 250 ميكرون في الطول. ومع ذلك ، يمكن أن يصل طول سبيروستومون ، وهو بروتوزوان مهدب ، إلى 3 مم ، ويمكن أن يصل طول بوروسبورا جيجانتيا ، وهو سبوروزون ، إلى 16 ملم.
البروتوزوا عبارة عن تغاير بشكل رئيسي ، وتكون قادرة على أن تكون متوهجة أو مفترسة أو مخلفات. الاستثناء المهم هو Euglenophyceae ، البروتوزوا الضوئي الوحيد الذي يحصل على البلاستيدات الخضراء من الطحالب الخضراء التي تم التقاطها واستخراجها.
استنساخه هو أساسا asexual من خلال الانشطار الثنائي أو الانشطار متعددة. ومع ذلك ، فإن الأقلية تمتلك التكاثر الجنسي من قِبل singamia أو autogamy (اندماج الأمشاج الفردية) ، أو عن طريق تبادل المواد الوراثية (الاقتران).
هي كائنات متحركة ، لها أعضاء في الحركة مثل فلاجيليا أو أهداب أو كاذبة. يمكنهم أيضًا التحرك من خلال حركات أميبية ، نموذجية للخلية ، تتحقق عن طريق الانكماش والاسترخاء.
يتم توزيعها في جميع البيئات الرطبة على الأرض. على سبيل المثال ، يمكن أن نجدها بين حبيبات الرمل على الشاطئ ، أو في الأنهار ، أو في البحار ، أو في المجاري ، أو في الينابيع ، أو في فضلات الغابات الورقية ، أو في أمعاء اللافقاريات والفقاريات أو في دم البشر.
انهم قادرون على البقاء على قيد الحياة نقص الرطوبة. لديهم هياكل مقاومة تسمح لهم بأن يصبحوا مغلفين حتى يعودوا إلى ملامسة الوسط المائي.
يمكن أن تكون خالية من الحياة أو الحفاظ على علاقات تكافلية مع الأنواع الأخرى مثل التبادلية ، المتبادلة أو التطفل. الطفيليات هي العوامل المسببة للأمراض في النباتات والحيوانات والبشر.
نظم النموذج
تعتبر البروتوزوا مثالية كنماذج للدراسة تتيح لنا معالجة مختلف الأسئلة في علم الأحياء. بعض الخصائص التي تجعلها مفيدة: أوقات الأجيال القصيرة ، التنوع الكبير في الخصائص الأساسية ودورات الحياة ، التوزيع الجغرافي المعمم وعلم الوراثة القابل للإدارة.
الدراسات الأساسية
يشمل علم البروتوزولوجي دراسة التاريخ الطبيعي للبروتوزوا. وهذا يشمل المعرفة حول هيكل وتصنيف والسلوك ودورات الحياة وعلم وظائف الأعضاء من هذه الكائنات.
تشمل الدراسات البيئية الأساسية على البروتوزوا ديناميات الأفراد من نفس النوع وبين الأفراد من الأنواع المختلفة. هذا الأخير له أهمية خاصة بسبب وجود البروتوزوا الطفيلية.
الدراسات التطبيقية
يتناول علم البروتوزولوجي مجالات مهمة من البحوث التطبيقية في مجالات متنوعة مثل الطب والعلوم البيطرية والبتروكيماويات والتكنولوجيا الحيوية والعديد من المجالات الأخرى التي تهم البشرية.
يدرس علم البروتوزوا البروتوزوا كعوامل مسببة للأمراض في البشر والحيوانات والنباتات. وبالتالي ، فإنه يتداخل مع protozoology الأساسية في دراسة التاريخ الطبيعي للطفيليات الطفيلية.
دراسة الأمراض بأنفسهم من خلال معرفة آليات استعمار الطفيليات في المضيفين الأصحاء ، والعمليات المعدية ، والتشخيص والعلاج والوقاية من هذه الأمراض.
في مجال البتروكيماويات ، تعتبر دراسة البروتوزوا مفيدة في التنقيب عن النفط. تحديد وجود بعض الأنواع يمكن أن يلقي الضوء على وجود الزيت في طبقة الاستكشاف تلك.
وبالمثل ، يمكن أن يكون تكوين البروتوزوا مؤشرا على حالة استرداد النظام البيئي بعد أحداث تسرب النفط.
من ناحية أخرى ، يمكن لإدارة السكان الأوائل أن يساعدوا في المعالجة الحيوية للأجسام المائية والتربة الملوثة. قدرة البروتوزوا على استيعاب جزيئات صلبة تسرع من تدهور النفايات السامة والعوامل الخطرة.
أمثلة على البحوث الحديثة
تنوع البروتوزوا في الغابات الاستوائية
من المعروف على نطاق واسع أن الغابات المدارية لها تنوع كبير في الأنواع النباتية والحيوانية.
خلال عام 2017 ، نشر ماهي والمتعاونون معه نتائج مشروع بحثي يهدف إلى معرفة التنوع الكبير في الكائنات الحية الدقيقة في الغابة التي تعيش على نطاق ميكروبي.
تم تطوير المشروع في غابات كوستاريكا وبنما والإكوادور ، حيث أخذوا عينات من الزهور وليناس سقطت على الأرض. أظهرت النتائج أن البروتوزوا أكثر تنوعًا من الكائنات الحية الحرجية.
طفيليات فيروس البروتوزوان في البشر
تلقى التفاعل بين الطفيليات والمضيفين الكثير من الاهتمام من علم أوليات الطب. ومع ذلك ، هناك تفاعلات جديدة تم اكتشافها والتي تعقد نظام الدراسة وتتطلب المزيد من الأبحاث.
في الآونة الأخيرة ، نشر Grybchuk et al. (2017) عملاً يحدد العديد من فيروسات عائلة Totiviridae المتورطة في زيادة التسبب في بروتوزوا مجموعة مجموعة المثقبيات ، المرتبطة بطفيليات الليشمانيا البشرية.
تظهر النتائج العديد من الفيروسات التي لم يتم تحديدها من قبل. كما أنها تقدم معلومات مهمة حول أصل الفيروسات وتنوعها وتوزيعها في مجموعة من المحتجين.
