Paramecium ist ein einzelliger Organismus mit einer Form, die einer Schuhsohle ähnelt. Es ist zwischen 50 und 300 um groß und variiert von Art zu Art. Es ist meist in Süßwasser zu finden.

Es ist ein einzelliger Deukaryote, der zum Reich der Protista gehört und eine bekannte Gattung der Wimpertierchen ist.

Außerdem gehört es zum Stamm der Ciliophora. Ihr ganzer Körper ist mit kleinen haarähnlichen Fäden bedeckt, den Zilien, die bei der Fortbewegung helfen. Es gibt auch eine tiefe Mundrille, die nicht so deutliche Mundwimpern enthält. Die Hauptfunktion dieser Flimmerhärchen besteht darin, sowohl bei der Fortbewegung als auch beim Schleppen der Nahrung in die Mundhöhle zu helfen.

Klassifizierung von Paramecium

Paramecium kann aufgrund bestimmter Merkmale in die folgenden Stämme und Unterstämme eingeteilt werden.

• Phylum Protozoa
• Sub-Phylum Ciliophora
• Klasse Ciliaten
• Ordnung Hymenostomatida
• Gattung Paramecium
• Spezies Caudatum

Bei den Ciliaten handelt es sich um sehr bekannte Protozoen, Paramecium weist eine hochgradige zelluläre Differenzierung auf, die mehrere komplexe Organellen enthält, die eine spezifische Funktion erfüllen, um sein Überleben zu ermöglichen.

Neben einer hochspezialisierten Struktur besitzt es auch eine komplexe Reproduktionsaktivität. Von den insgesamt 10 Arten von Paramecium sind die beiden häufigsten P. aurelia und P. caudatum.

Struktur und Funktion

1. Form und Größe

P.cadatum ist ein amikroskopischer, einzelliger Protozoen. Seine Größe reicht von 170 bis 290 um oder bis zu 300 bis 350 um. Überraschenderweise ist das Paramecium mit bloßem Auge sichtbar und hat eine längliche, schlüpfende Form, weshalb es auch als Pantoffeltierchen bezeichnet wird.

Das hintere Ende des Körpers ist spitz, dick und kegelförmig, während der vordere Teil breit und stumpf ist. Die breiteste Stelle des Körpers befindet sich unterhalb der Mitte. Der Körper eines Parameciums ist asymmetrisch. Er hat eine gut ausgeprägte ventrale oder orale Oberfläche und eine konvexe aborale oder dorsale Körperoberfläche.

2. Pellikel

Ihr ganzer Körper ist mit einer flexiblen, dünnen und festen Membran bedeckt, die Pellikel genannt wird. Diese Pellikel sind von Natur aus elastisch und stützen die Zellmembran. Sie bestehen aus einer gallertartigen Substanz.

3. Flimmerhärchen

Flimmerhärchen bezeichnen die vielen kleinen haarähnlichen Fortsätze, die den ganzen Körper bedecken. Sie sind in Längsreihen mit gleichmäßiger Länge über den gesamten Körper des Tieres angeordnet. Dieser Zustand wird als holotrich bezeichnet. Auch am hinteren Ende des Körpers sind einige längere Zilien vorhanden, die ein kaudales Zilienbüschel bilden, das als caudatum bezeichnet wird.

Die Struktur der Zilien ist die gleiche wie die der Geißeln, eine Hülle aus Protoplast oder Plasmamembran mit neun länglichen Fibrillen in Form eines Rings. Die äußeren Fibrillen sind viel dicker als die inneren, und jedes Cilium entspringt aus einem Basalkörnchen.

4. Cytostom

Es enthält folgende Teile:

• Oralrinne: Auf der ventrio-lateralen Seite des Körpers befindet sich eine große schräge flache Vertiefung, die Peristom oder Mundfurche genannt wird. Diese Mundfurche verleiht dem Tier ein asymmetrisches Aussehen. Sie geht über einen kurzen konischen Trichter in eine Vertiefung über, die als Vestibulum bezeichnet wird. Dieses Vestibulum erstreckt sich durch eine ovale Öffnung weiter in das Zytostom, durch eine lange Öffnung, die Zytopharynx genannt wird, und dann führt der Ösophagus zur Nahrungsvakuole.
• Zytopyge: Auf der ventralen Oberfläche, direkt hinter dem Zytostom, befindet sich die Zytopyge, auch Zytoprokt genannt. Die gesamte unverdaute Nahrung wird durch die Cytopyge ausgeschieden.
• Zytoplasma:Das Zytoplasma ist eine gallertartige Substanz, die sich in das Ektoplasma unterteilt. Das Ektoplasma ist eine schmale Randschicht, eine dichte und klare Schicht mit einer inneren Masse aus Endoplasma oder halbflüssigem Plasmasol, das eine körnige Form hat.
• Ektoplasma:Das Ektoplasma bildet eine dünne, dichte und klare äußere Schicht, die Zilien, Trichocysten und fibrilläre Strukturen enthält. Dieses Ektoplasma ist außerdem durch eine äußere Hülle an das Pellikel gebunden.
• Endoplasma:Das Endoplasma ist einer der detailliertesten Teile des Zytoplasmas. Es enthält mehrere verschiedene Granula. Es enthält verschiedene Einschlüsse und Strukturen wie Vakuolen, Mitochondrien, Zellkerne, Nahrungsvakuole, kontraktile Vakuole usw.
• Trichozysten:Eingebettet in das Zytoplasma befinden sich kleine spindelartige Körperchen, die Trichozysten genannt werden. Die Trichozysten sind mit einer dichten, brechenden Flüssigkeit gefüllt, die gequollene Substanzen enthält. Am äußeren Ende des Stachels befindet sich ein konischer Kopf. Die Trichozysten stehen senkrecht zum Ektoplasma.

5. Kern

Der Kern besteht weiterhin aus einem Makronukleusund einem Mikronukleus.

• Makronukleus: Der Makronukleus ist nierenförmig oder ellipsoidisch geformt. Er ist dicht gepackt mit der DNA (Chromatinkörnchen). Der Makronukleus steuert alle vegetativen Funktionen des Parameciums und wird daher als vegetativer Kern bezeichnet.
• Mikronukleus: Der Mikronukleus befindet sich in der Nähe des Makronukleus. Er ist eine kleine und kompakte Struktur von kugelförmiger Gestalt. Die feinen Chromatinfäden und Granula sind gleichmäßig in der Zelle verteilt und steuern die Reproduktion der Zelle. Die Anzahl in einer Zelle variiert von Art zu Art. In caudatum ist kein Nukleolus vorhanden.

6. Vakuole

Paramecium besteht aus zwei Arten von Vakuolen: kontraktile Vakuole und Nahrungsvakuole.

• Kontraktile Vakuole: Es gibt zwei kontraktile Vakuolen in der Nähe der Dorsalseite, eine an jedem Ende des Körpers. Sie sind mit Flüssigkeit gefüllt und befinden sich an festen Stellen zwischen dem Endoplasma und dem Ektoplasma. Sie verschwinden periodisch und werden daher als temporäre Organe bezeichnet. Jede kontraktile Vakuole ist mit mindestens fünf bis zwölf Radikalkanälen verbunden. Diese Radikalkanäle bestehen aus einer langen Ampulle, einem Endstück und einem kurzen Injektorkanal, der direkt in die kontraktile Vakuole mündet. Durch diese Kanäle fließt die gesamte Flüssigkeit, die sich im gesamten Körper des Parameciums angesammelt hat, in die kontraktile Vakuole, die sich dadurch vergrößert. Diese Flüssigkeit wird durch eine permanente Pore nach außen abgeleitet. Die Kontraktion der beiden kontraktilen Vakuolen ist unregelmäßig. Die hintere kontraktile Vakuole befindet sich in der Nähe des Cytopharynx und zieht sich daher schneller zusammen, da mehr Wasser hindurchfließt. Zu den Hauptfunktionen der kontraktilen Vakuolen gehören Osmoregulation, Ausscheidung und Atmung.
• Nahrungsvakuole: Die Nahrungsvakuole ist nicht kontraktil und hat eine etwa kugelförmige Gestalt. Im Endoplasma variiert die Größe der Nahrungsvakuole und verdaut Nahrungspartikel, Enzyme sowie eine kleine Menge an Flüssigkeit und Bakterien. Diese Nahrungsvakuolen sind mit den Verdauungsgranula verbunden, die bei der Verdauung der Nahrung helfen.

Merkmale

1. Lebensweise und Lebensraum

Paramecium ist weltweit verbreitet und ein freilebender Organismus. Es lebt gewöhnlich in stehendem Wasser von Tümpeln, Seen, Gräben, Teichen, Süßwasser und langsam fließendem Wasser, das reich an verrottenden organischen Stoffen ist.

2. Bewegung und Ernährung

Sein äußerer Körper ist von winzigen haarähnlichen Strukturen bedeckt, die Flimmerhärchen genannt werden. Diese Flimmerhärchen sind ständig in Bewegung und helfen ihm, sich mit einer Geschwindigkeit fortzubewegen, die dem Vierfachen seiner Körperlänge pro Sekunde entspricht. So wie sich der Organismus vorwärts bewegt und um seine eigene Achse rotiert, hilft ihm dies auch, die Nahrung in die Speiseröhre zu schieben. Durch Umkehrung der Bewegung der Flimmerhärchen kann sich das Paramecium auch in umgekehrter Richtung bewegen.

Durch einen Prozess, der als Phagozytose bekannt ist, wird die Nahrung durch die Flimmerhärchen in die Speiseröhre geschoben, wo sie dann in die Nahrungsvakuolen gelangt.

Die Nahrung wird mit Hilfe bestimmter Enzyme und Salzsäure verdaut.Sobald die Verdauung abgeschlossen ist, wird der Rest des Nahrungsinhalts schnell in den Cytoprokt entleert, der auch als Pellikel bekannt ist.

Das durch Osmose aus der Umgebung aufgenommene Wasser wird mit Hilfe der kontraktilen Vakuolen, die an beiden Enden der Zelle vorhanden sind, kontinuierlich aus dem Körper ausgestoßen. P. bursaria gehört zu den Arten, die eine symbiotische Beziehung mit fotosynthetischen Algen eingehen.

In diesem Fall bietet das Paramecium den Algen einen sicheren Lebensraum, in dem sie wachsen und in ihrem eigenen Zytoplasma leben können; im Gegenzug kann das Paramecium diese Algen als Nahrungsquelle nutzen, wenn es in der Umgebung an Nahrung mangelt.

Das Paramecium ernährt sich auch von anderen Mikroorganismen wie Hefen und Bakterien. Um die Nahrung zu sammeln, benutzt es seine Flimmerhärchen und macht schnelle Bewegungen mit den Flimmerhärchen, um das Wasser zusammen mit den Beuteorganismen durch die Mundöffnung in den Mund zu ziehen.

Die Nahrung gelangt durch den Mund weiter in die Speiseröhre. Sobald sich genügend Nahrung angesammelt hat, bildet sich im Zytoplasma eine Vakuole, die durch die Zelle zirkuliert, wobei Enzyme durch das Zytoplasma in die Vakuole gelangen, um die Nahrung zu verdauen.

Wenn die Verdauung abgeschlossen ist, beginnt die Vakuole zu schrumpfen und die verdauten Nährstoffe gelangen in das Zytoplasma. Sobald die Vakuole mit allen verdauten Nährstoffen die Analpore erreicht hat, reißt sie auf und stößt ihr gesamtes Abfallmaterial in die Umwelt aus.

3. Symbiose

Symbiose bezeichnet die gegenseitige Beziehung zwischen zwei Organismen, die voneinander profitieren. Einige Arten von Pantoffeltierchen, darunter P. bursaria und P. chlorelligerum, gehen eine symbiotische Beziehung mit Grünalgen ein, von denen sie bei Bedarf nicht nur Nahrung und Nährstoffe erhalten, sondern auch einen gewissen Schutz vor bestimmten Räubern wie Didinium nasutum.

Es wurde über viele Endosymbiosen zwischen Grünalgen und Pantoffeltierchen berichtet. Ein Beispiel ist das Bakterium namens Kappa-Partikel, das Pantoffeltierchen die Fähigkeit verleiht, andere Pantoffeltierchen-Stämme zu töten, denen dieses Bakterium fehlt.

4. Fortpflanzung

Wie alle anderen Wimperntierchen besteht auch das Paramecium aus einem oder mehreren diploiden Mikrokernen und einem polypoiden Makrokern, der einen doppelten Kernapparat enthält.

Die Funktion des Mikrokerns besteht darin, die genetische Stabilität aufrechtzuerhalten und dafür zu sorgen, dass die erwünschten Gene an die nächste Generation weitergegeben werden. Er wird auch Keimbahn oder generativer Kern genannt.

Der Makronukleus spielt eine Rolle bei nicht-reproduktiven Zellfunktionen, einschließlich der Expression von Genen, die für das tägliche Funktionieren der Zelle benötigt werden.

Paramecium reproduziert sich geschlechtlich durch binäre Spaltung. Die Mikrokerne werden während der Vermehrung einer Mitose unterzogen, während sich die Makronuklei durch Amitose teilen. Jede neue Zelle enthält schließlich eine Kopie von Makrokernen und Mikrokernen, nachdem die Zelle eine Querteilung durchlaufen hat. Die Fortpflanzung durch Binärspaltung kann spontan erfolgen.

Unter bestimmten Bedingungen kann sie auch Autogamie (Selbstbefruchtung) betreiben. Es kann auch ein sexueller Fortpflanzungsprozess stattfinden, bei dem es zu einem Austausch von genetischem Material durch die Paarung zweier Paramecien kommt, die durch eine vorübergehende Verschmelzung miteinander kompatibel sind.

Bei der Konjugation kommt es zu einer meiotischen Teilung der Mikronukleide, die haploide Gameten hervorbringt und von Zelle zu Zelle weitergegeben wird. Die alten Makronuklei werden zerstört und es entsteht ein diploider Mikronukleus, wenn die Gameten zweier Organismen miteinander verschmelzen.

Paramecium vermehrt sich durch Konjugation und Autogamie, wenn die Bedingungen ungünstig sind und es einen Mangel an Nahrung gibt.

5. Alterung

Es kommt zu einem allmählichen Energieverlust durch klonale Alterung während der mitotischen Zellteilung in der asexuellen Spaltungsphase des Wachstums von Paramecium.

P. tetraurelia ist eine gut untersuchte Spezies, und es ist bekannt, dass die Zelle bereits nach 200 Spaltungen abstirbt, wenn sie sich nur auf die asexuelle Klonierung anstelle von Konjugation und Autogamie verlässt.

Bei der klonalen Alterung kommt es zu einer Zunahme der DNS-Schäden, insbesondere der DNS-Schäden im Makronukleus, wodurch die Alterung in P. tetraurelia verursacht wird; gemäß der Theorie der DNS-Schäden ist der gesamte Alterungsprozess bei einzelligen Protisten derselbe wie bei mehrzelligen Eukaryonten.

6. Genom

Nach der Sequenzierung des Genoms der Spezies P. tetraurelia wurden eindeutige Beweise für die drei Verdoppelungen des gesamten Genoms erbracht. In einigen Ciliaten, darunter Stylonychia und Paramecium, werden UAA undUAG als Sinncodons und UGA als Stoppcodon bezeichnet.

7. Lernen

Es gibt einige uneindeutige Ergebnisse, die auf unterschiedlichen Experimenten basieren, ob Paramecium ein Lernverhalten zeigt oder nicht.

Eine 2006 veröffentlichte Studie zeigte, dass P. causatum durch einen elektrischen Strom von 6,5 Volt darauf trainiert werden kann, zwischen verschiedenen Helligkeitsstufen zu unterscheiden. Für einen Organismus ohne Nervensystem wird diese Art des Lernens als ein starkes mögliches Beispiel für epigenetisches Lernen oder Zellgedächtnis angeführt.

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