Ein Pantoffel für jeden Fall – Paramecium caudatum
Hinter diesem Titel verbirgt sich eine Aussage, die ganz schnell missverstanden werden kann. Es suggeriert, dass der kleine Organismus namens Paramecium caudatum (wegen seiner Form auch als Pantoffeltierchen bezeichnet) ein Ausnahmelebewesen ist, was alles kann. Das stimmt so nicht ganz. Zuerst einmal sollten wir uns bewusst machen, was sich hinter dem Namen verbirgt: Paramecium caudatum ist ein einzelliger Organismus. Es gehört zur Gruppe der Ciliata, die als Untergruppe der Alveolata zu den basal stehenden Protozoen (Einzellern), also zu den Eukaryoten gehören.
Ein einzelliger Organismus hat ein Problem:
er muss alle lebenswichtigen Funktionen in einer Zelle ausführen können. Der Mensch hat Millionen von Zellen, die aufgabenspezifisch sind. Eine Hautzelle kann keine Verdauungssäfte produzieren, eine Nervenzelle kann keine Blutkörperchen bilden, ein Herzmuskel kann keine Lichtreize verarbeiten. Das scheint sehr einleuchtend. Auch ist es logisch, dass ein einzelliger Organismus dies alles in einer einzigen Zelle bewältigen muss. Doch ist es so trivial?
Wer Paramecium caudatum schon einmal unter dem Mikroskop beobachten konnte weiß: Es ist schnell. Möglich machen das hunderte von Cilien, die sich durch Hydrodynamik rhythmisch bewegen. Wie durch Hochgeschwindigkeitskameras nachgewiesen werden konnte, vollziehen die Cilien eine richtige, peitschenartige Bewegung, bei der es zu einem aktiven Schlag kommt, auf die eine halbkreisförmige Rückziehbewegung folgt. Hierbei entsteht eine Drehbewegung um die eigene Achse, als auch eine Vorwärtsbewegung.
Doch Paramecium caudatum kann noch mehr. Es besitzt ein Mundfeld, dem sog. Peristom, das wie ein Trichter Nahrung aufnehmen kann. Diese wird am Ende des Trichters in Vakuolen verpackt. Diese Nahrungsvakuolen bewegen sich durch die gesamte Zelle, während Verdauungsenzyme die Nahrung aufspalten und Nährstoffe in den Zellinnenraum abgeben. Unverdauliches wird dann über Exocytose (Exo=außen, Cyte=Zelle) ausgeschieden. Bei der Nahrungsaufnahme wird auch eine ganze Menge Wasser aufgenommen. Die Zelle würde Platzen, weil sie das Wasser nicht so einfach wie unverdauliche Nahrung über Exocytose entfernen kann. Darum besitzt sie kontraktile Vakuolen, die das Wasser über Zuführkanäle aufnehmen und wenn sie prall gefüllt sind mit der Zellmembran verschmelzen. Sie entleeren sich und lösen sich wieder von der Membran. Jetzt können sie wieder Wasser aufnehmen.
Neben der Bewegung (es reagiert sogar auf Hindernisse; hierbei schwimmt es ein Stück zurück, korrigiert leicht die Richtung und versucht es erneut) und Nahrungsaufnahme kann es sich aber auch vermehren. Nun bilden die Ciliophora (= Ciliata) eine Ausnahme, zum uns bekannten Bild der Vermehrung. Genauer gehe ich in dem Beitrag: "Was ist eigentlich Sex" darauf ein. Es soll reichen, wenn ich erwähne, dass sich Paramecium caudatum durch Querteilung (also asexuell) vermehrt, das genetische Material aber durch Konjugation rekombiniert wird (sexueller Vorgang).
Gerade einmal zwischen 0,05 und 0,32 mm groß – winzig - und doch so komplex ausgestattet. Es ist alles vorhanden, was man zum Leben benötigt. Fast alle einzelligen Organismen sind in der Lage alles zu erledigen. Ausnahmen bilden einige parasitäre Formen, die meist keinen eigenen Stoffwechsel mehr besitzen, weil sie Energieträger und Nährstoffe von ihrem Wirt beziehen. Je nachdem wie man Leben definiert, trifft folgende Aussage zu, oder eben auch nicht: Kleinheit und Kompaktheit bedeutet nicht automatisch Primitivität. Es gibt mehr oder weniger klare Kriterien für das Leben, und Paramecium erfüllt die wichtigsten.
Ein einzelliger Organismus hat ein Problem:
er muss alle lebenswichtigen Funktionen in einer Zelle ausführen können. Der Mensch hat Millionen von Zellen, die aufgabenspezifisch sind. Eine Hautzelle kann keine Verdauungssäfte produzieren, eine Nervenzelle kann keine Blutkörperchen bilden, ein Herzmuskel kann keine Lichtreize verarbeiten. Das scheint sehr einleuchtend. Auch ist es logisch, dass ein einzelliger Organismus dies alles in einer einzigen Zelle bewältigen muss. Doch ist es so trivial?Wer Paramecium caudatum schon einmal unter dem Mikroskop beobachten konnte weiß: Es ist schnell. Möglich machen das hunderte von Cilien, die sich durch Hydrodynamik rhythmisch bewegen. Wie durch Hochgeschwindigkeitskameras nachgewiesen werden konnte, vollziehen die Cilien eine richtige, peitschenartige Bewegung, bei der es zu einem aktiven Schlag kommt, auf die eine halbkreisförmige Rückziehbewegung folgt. Hierbei entsteht eine Drehbewegung um die eigene Achse, als auch eine Vorwärtsbewegung.
Doch Paramecium caudatum kann noch mehr. Es besitzt ein Mundfeld, dem sog. Peristom, das wie ein Trichter Nahrung aufnehmen kann. Diese wird am Ende des Trichters in Vakuolen verpackt. Diese Nahrungsvakuolen bewegen sich durch die gesamte Zelle, während Verdauungsenzyme die Nahrung aufspalten und Nährstoffe in den Zellinnenraum abgeben. Unverdauliches wird dann über Exocytose (Exo=außen, Cyte=Zelle) ausgeschieden. Bei der Nahrungsaufnahme wird auch eine ganze Menge Wasser aufgenommen. Die Zelle würde Platzen, weil sie das Wasser nicht so einfach wie unverdauliche Nahrung über Exocytose entfernen kann. Darum besitzt sie kontraktile Vakuolen, die das Wasser über Zuführkanäle aufnehmen und wenn sie prall gefüllt sind mit der Zellmembran verschmelzen. Sie entleeren sich und lösen sich wieder von der Membran. Jetzt können sie wieder Wasser aufnehmen.
Neben der Bewegung (es reagiert sogar auf Hindernisse; hierbei schwimmt es ein Stück zurück, korrigiert leicht die Richtung und versucht es erneut) und Nahrungsaufnahme kann es sich aber auch vermehren. Nun bilden die Ciliophora (= Ciliata) eine Ausnahme, zum uns bekannten Bild der Vermehrung. Genauer gehe ich in dem Beitrag: "Was ist eigentlich Sex" darauf ein. Es soll reichen, wenn ich erwähne, dass sich Paramecium caudatum durch Querteilung (also asexuell) vermehrt, das genetische Material aber durch Konjugation rekombiniert wird (sexueller Vorgang).
Gerade einmal zwischen 0,05 und 0,32 mm groß – winzig - und doch so komplex ausgestattet. Es ist alles vorhanden, was man zum Leben benötigt. Fast alle einzelligen Organismen sind in der Lage alles zu erledigen. Ausnahmen bilden einige parasitäre Formen, die meist keinen eigenen Stoffwechsel mehr besitzen, weil sie Energieträger und Nährstoffe von ihrem Wirt beziehen. Je nachdem wie man Leben definiert, trifft folgende Aussage zu, oder eben auch nicht: Kleinheit und Kompaktheit bedeutet nicht automatisch Primitivität. Es gibt mehr oder weniger klare Kriterien für das Leben, und Paramecium erfüllt die wichtigsten.
Der Namensvetter unserer Hausschuhe ist vielleicht zehntausend Mal kleiner als wir, dennoch erfüllt es alle Kriterien des Lebens.
Glossar
- Cilien
- - kleine peitschenartige Anhängsel
- Hydrodynamik
- - eine vorgelagerte Cilie schlägt und zieht dabei die nächste mit
- - ein so genannter metachromer Schlag liegt hierbei vor
- - es kommt zum leicht zeitversetzten Schlagen der Cilien
- Vakuolen
- - blasige, transportfähige Zellkompartimente
- Exocytose
- - Verschmelzen der Vakuole mit der Zellmembran, wobei ihr Inhalt nach draußen gelangt
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