Prinzipielle Frage zur Bestimmung von Diatomeen, Grünalgen, Ciliaten etc.

[Microbehunter]

Liebe Forums Mitglieder,

Ich bin mir nicht sicher, ob meine Fragen hier ins Forum gehören, ich versuche es trotzdem...

Ich komme aus der Ecke der Bakteriensystematik und für mich ist die Bestimmung von eukaryontischen Einzellern ein Neuland, möchte mich damit aber mehr befassen. Ich habe mir "Das Leben im Wassertropfen" (1988) besorgt. Die Autoren sagen richtigerweise (S. 42), dass eine Bestimmung der Bakterien aufgrund morphologiscer Kriterien aleine nicht möglich ist, denn selbst nah verwandte Bakterienarten können eine sehr unterschiedliche Form haben und auch entfernt Verwandte können ähnlich aussehen. Morphologie bei Bakterien ist eher ein beschreibendes Kriterium aber weniger für die Identifizierung geeignet.

Aufgrund dieser Tatsache, frage ich mich nun wie die Situation bei den eukaryontischen Mikroorganismen (wie Diatomeen, Grünalgen, Ciliaten) etc. aussieht. Wie aussagekräftig ist Morphologie bei den eukaryontischen Einzellern zur Bestimmung der Gattung oder der Spezies? Begründung meiner Frage: wie gesagt, ich möchte mich mehr in die Thematik einarbeiten, und möchte einige "philosophische" oder weltanschauliche Probleme aus der Welt schaffen. Es wiederstrebt mir (vielleicht ungerechtfertigt), aufgrund von von Morphologie alleine auf die Spezies zu schliessen, da bin ich wohl etwas aus der Bakteriologie vorbelastet.

Frage 1: Wiederspiegelt die Nomenklatur (Namensgebung) der Diatomeen etc. tatsächlich die phylogenetische Verwandtschaft? Beispiel: Im "Wassertropfen" werden 2 Arten der Gattung Cymatopleura Beschrieben: C. solea und C. elliptica. Kann man wirklich aufgrund der morphologischen Ähnlichkeit der beiden Arten auf eine phylogenetische Verwandtschaft schliessen (gleiche Gattung)? Oder ist basiert die Namensgebung der Algen (u.a.) auf einer künstlichen Systematik, wo natürliche Verwandschaftsgrade keine Rolle spielen? Nach dem Motto: "alles was äusserlich ähnlich ist gehört (per Definition) zusammen, unabhängig der genetischen/evolutionsbiologischen Verwandtschaft".

Frage 2: Nehmen wir an, dass ich einen Ciliaten anhand von Morphologie und mit Hilfe eines Bestimmungsbuches als Paramecium caudatum identifiziere. Kann es nicht sein, dass es sich tatsächlich um eine neue noch nicht beschriebene Spezies handelt, die aber P. caudatum morphologisch ähnelt? Um sicherzustellen, dass es sich um die gleiche Spezies handelt, müsste man eigentlich deren Fähigkeit sich sexuell miteinander fortzupflanzen (Speziesdefinition) überprüfen. Oder ist Morphologie alleine (in den meisten Fällen) tatsächlich aussagekräftig genug um diese Zuordnung zu einer Spezies zu machen?

Frage 3: Morphologische Stabilität: kann sich die Morphologie der Diatomeen, Grünalgen, Ciliaten etc. aufgrund von Umwelteinflüssen ändern, sodass eine Bestimmung nicht mehr möglich ist? Ich weiss, es kommt sicherlich auf die betreffende Art an, aber wie ist da die allgemeine Tendenz?

Frege 4: In der systematischen Bakteriologie kommt es sehr häufig zu Umbenennungen weil man zunehmends entdeckt, dass man früher "falsche" Kriterien für die Taxonomie verwendet hat (Kriterien welche die genetische Verwandschaft nicht wiederspiegeln). Wie stabil ist die Situation bei den Eukaryonten? In anderen Worten, kann es sein, dass in einer Neuauflage des "Wassertropfens" die Organismen anders benannt sind?

Ich weiss, dass sind viele Fragen, aber mich interessiert das.

Vielen Dank!
Oliver.

[Monsti]

Hallo Oliver,

zunächst hierzu:

Frage 2: Nehmen wir an, dass ich einen Ciliaten anhand von Morphologie und mit Hilfe eines Bestimmungsbuches als Paramecium caudatum identifiziere. Kann es nicht sein, dass es sich tatsächlich um eine neue noch nicht beschriebene Spezies handelt, die aber P. caudatum morphologisch ähnelt? Um sicherzustellen, dass es sich um die gleiche Spezies handelt, müsste man eigentlich deren Fähigkeit sich sexuell miteinander fortzupflanzen (Speziesdefinition) überprüfen. Oder ist Morphologie alleine (in den meisten Fällen) tatsächlich aussagekräftig genug um diese Zuordnung zu einer Spezies zu machen?

Ich stehe vor dem Problem, dass ich in Moosproben etliche Ciliaten finde, die im Streble/Krauter nicht beschrieben sind. Auch meine Suche im www brachte mich bisher nicht weiter. Viele Spezies, die ich hier ins Forum stellte, sind unbestimmt geblieben. Bei den Ciliaten ist es halt nicht so einfach wie bei Insekten, die man z.B. anhand des Geschlechtsapparats unter dem Bino untersuchen und differenzieren kann. Sooo sehr ins Detail gehe ich aber gar nicht. Ich habe speziell in Moosen schon viele Ciliaten entdeckt, die offenbar noch nie beschrieben wurden.

Frege 4: In der systematischen Bakteriologie kommt es sehr häufig zu Umbenennungen weil man zunehmends entdeckt, dass man früher "falsche" Kriterien für die Taxonomie verwendet hat (

Dies ist nicht nur ein Problem in der Bakteriologie, sondern auch in der gesamten Entomologie. Einst hatte ich mir sündhaft teure Bestimmungsliteratur (damals noch Studentin, da taten die Kosten wirklich weh) angeschafft. Die Viecher finde ich heute zwar auch weiterhin, doch unter z. T. vollkommen anderen Namen. Beispiel: Die Mistkäfer wurden früher noch den Blatthornkäfern (Scarabaedidae) zugeordnet. Mittlerweile bilden sie die eigene Ordnung Geotrupidae.

Damit müssen wir wohl leben ...

Liebe Grüße aus Tirol

Angie

[Rene]

Hi Oliver, all your questions are very valid and require a academic study in order 'to be sure'. Biology is a shop window in which all you can think of can be found in nature. To gain a full understanding one has to find patterns by wading through all available data and try to find the 'easiest' explanation for it's occurrence; or so evolution is thought to work.

For us, simple observers in a pond, we have to rely on our determination handbooks, and hand over material to experts if validity is in doubt...

Sorry, to hear this might be hard on the german soul 

René

[Eckhard]

Hallo Oliver und Angie,

bei den einzelligen Eukaryoten hat man es sich früher recht leicht gemacht. Fossilien, die geholfen hätten, eine Art Stammbaum zu bilden, gibt es ja nicht.

Sie wurden in 4 Gruppen eingeteilt, die sich durch die Art der Bewegung und der sexuellen Reproduktion unterschieden.

Ciliaten - alles, was Wimpern hat
Flagellaten - alles, was mindestens eine Geisel hat
Rhizpoden - die Amöben und Sonnentierchen
Sporozoen - Parasiten, die oftmals einen komplexen Lebenszyklus haben und in denen mehr als eine der obigen 3 Formen auftreten können

Erst durch die Möglichkeit, die Ultrastruktur (REM) und die DNA zu analysieren, hat man exakte Abstammungslinien bilden können. Dies hat viele Überraschungen ergeben und ist noch längst nicht abgeschlossen.

Aber für unser Hobby reicht die alte Unterteilung vollkommen aus.

Der "Wassertropfen" zeigt die häufigsten Arten und ist natürlich ein (gelungener) Kompromiss aus Handlichkeit und Vollständigkeit. Viele Einzeller sind unter dem Deckglas gequetscht, so dass es viel Erfahrung bedarf, das im Wassertropfen gezeigte Wesen auch zu erkennen.

Sagen wir mal so, einzellige Eukaryoten sind einfacher als Bakterien, aber ungleich schwerer als Elefanten zu identifizieren.

Herzliche Grüsse
Eckhard

[Detlef Kramer]

Hallo Oliver Nanobot,

Das ist ein Bündel von Fragen, das hier und heute Abend bestimmt nicht aufgelöst werden kann - jedenfalls nicht von  mir.

Das gehört hier, in einem Forum von Mikroskopie-Amateuren auch eigentlich nicht her.

Seit Systematik wissenschaftlich betrieben wird, haben sich die Abgrenzungskriterien ständig gewandelt. Von der Morphologie über die Anatomie hin zur Molekularbiologie. Letztlich bleiben die Abgrenzungen immer irgendwie willkürlich. Deine Frage, ob die Nomenklatur die Verwandtschaft wieder spiegelt, muss man insoweit bejahen, als dass nach bestem Wissen versucht wird. Da wird es auch in Zukunft, dirch bessere Methoden immer wieder Veränderungen geben, aber das Prinzip steht natürlich.

Frage 2: theoretisch denkbar, allerdings extrem unwahrscheinlich. Die Frage nach der Kreuzbarkeit ist ein wichtiges Kriterium, wird auf dem Gebiet der Einzeller aber etwas vernachlässigt, weil schlecht erschließbar.

Frage 3: nach derzeitigem Wissensstand klar: Nein

Frage 4: Umbenennungen wird es immer geben, schon allein, weil es Wissenschaftler gibt, die damit ihr Geld verdienen. In aller Regel sind diese Neu-Eingruppierungen aber auch gut begründet, eben weil neue Methoden, z. Zt. die Genanalyse die ermöglichen. Unzweideutig wird die Systematik nie sein.

So weit mal für heute. Ich will der Diskussion nicht ausweichen, aber hier gehört sie eigentlich nicht hin und es ist ein Thema für Spezialisten; ich gehöre eigentlich nicht dazu.

Herzliche Grüße

Detlef Kramer

[TPL]

Fossilien, die geholfen hätten, eine Art Stammbaum zu bilden, gibt es ja nicht.

Hallo Eckhard,
auch wenn wir damit den grundlegenden Fragen von nanobot nicht näher kommen: Eukaryoten-Fossilien gibt es zuhauf.
Bei denen ist die Systematik aber wohl noch in viel stärkerem Maße problematisch, weil außer der Morhologie der Hartteile nur unter außergewöhnlichen Bedingungen auch Details der Anatomie erhalten bleiben. Die Fähigkeit sich sexuell miteinander fortzupflanzen kann aus verständlichen Gründen überhaupt nicht als Arten-Kriterium herangezogen werden.

Mikropaläontologische Grüße, Thomas

[Michael Plewka]

hallo zusammen,

Das gehört hier, in einem Forum von Mikroskopie-Amateuren auch eigentlich nicht her.

Nachdem das Oberthema  dieser Rubrik deutlich ,,Bestimmungshilfe gesucht " lautet, ist  für mich ziemlich unverständlich, dass eine Reflexion über die Grundlagen der Bestimmung/ Bestimmungkriterien  hier fehl am Platz sein soll.
Zwar dürften  die hier von oliver/ nanobot aufgeworfenen Fragen  wohl kaum erschöpfend in diesem Forum beantwortet werden können, doch ist eine Diskussion sicherlich sinnvoll, selbst wenn die Gefahr besteht, dass der thread ausufert.  Hier zunächst  zwei Literaturquellen, die mir persönlich bezüglich der aufgeworfenen Fragen sehr viel Einsicht vermittelt haben:

Protisten:
Illustrated Guide to the Protozoa

Metazoen:
Westheide: Lehrbuch der Speziellen Zoologie


@ Herrn Kramer:

Frage 3: nach derzeitigem Wissensstand klar: Nein

Da die Frage allgemein  gestellt worden ist, muss sie m.E. mit einem klaren ,,Ja" beantwortet werden.  Insbesondere in der marinen Biologie ist es z.B. bei Schwämmen, aber auch Korallen teilweise unmöglich, diese aufgrund morphologischer  Merkmale zu bestimmen, da diese umgebungsabhängig sehr  variabel sind. Hier helfen nur biochemische Merkmale weiter.

Weiterhin verweise ich an dieser Stelle auf die sog. Kryptischen Arten. Darunter versteht man morphologisch praktisch identisch erscheinende Organismengruppen, die sich aber ganz klar auf biochemischer Ebenen als unterschiedliche Arten erweisen.

Zu guter letzt kann man hier ebenso die Konvergenz der  Buntbarsche aus den verschiedenen ostafrikanischen Seen als Beispiele morphologisch sehr ähnlicher Organismen, aber völlig unterschiedlicher Arten bzw. Gattungen  ansprechen.


@ Angie  :

Ich habe speziell in Moosen schon viele Ciliaten entdeckt, die offenbar noch nie beschrieben wurden.

Am Beispiel der Behandlung der colpodiden Ciliaten in diesem Forum sollte mittlerweile deutlich geworden sein, dass z.Zt. allen !!! (mir bekannten) Mitgliedern dieses Forums die technischen (EM, SEM) Möglichkeiten und methodischen Fähigkeiten (z.B. Protargol-Methode)   fehlen, Ciliaten überhaupt genau zu beschreiben. Zum Teil ist es auch fehlende Erfahrung, überhaupt die entscheidenen Merkmale zu erkennen können.   Insofern ist es völlig unmöglich zu beurteilen, ob bestimmte Fund bereits beschrieben worden sind oder nicht.


@ Eckhard

Aber für unser Hobby reicht die alte Unterteilung vollkommen aus.

Das ist sehr subjektiv.
Das Mikroskopie-Forum ist aus meiner Sicht dahingehend multikulturell, dass sich hier Freundinnen und Freunde völlig unterschiedlicher Sachthemen eines gemeinsamen Gerätes, des eben Mikroskops bedienen. Dennoch sind die ,,Hobbies" sehr unterschiedlich.  Obwohl mich persönlich Mineralien faszinieren, werde ich höchstwahscheinlich nicht meine zukünftige Zeit mit  Steineschleifen verbringen oder histologische Schnitte anfertigen. Andererseits hat mir die Beschäftigung mit dem Leben im Wassertropfen gerade die Augen geöffnet für die Kriterien, nach denen die Lebewesen systematisiert werden. Da muss zwangsläufig das Bütschli-System, auf dem der "Wassertropfen" basiert, hinderlich sein.




Des weiteren möchte ich noch etwas zu dem allseits beliebten ,,Wassertropfen"  anmerken:
Nachdem ich mich nun einige Jahre mit der Gewässerbiologie beschäftigt habe, hat sich auch ein gewisser Bestand an  Bestimmungsliteratur angesammelt. Hierdurch habe ich die Erfahrung machen müssen, dass sich viele Organismen mit sog. Spezial-Literatur wesentlich einfacher und genauer bestimmen lassen als mit dem ,,Wassertropfen".  Dieses liegt ganz einfach daran, dass die wesentlichen Merkmale zur Unterscheidung von Organismen nicht an den Zeichnungen erkennbar sind.  Gerade für Anfänger ist so der Bezug zwischen Text und dem zumeist einzigen Bild schwer herstellbar, wie auch ein großer Anteil fehlbestimmter Arten hier im Forum zeigt. Mein Fazit: Der "Wassertropfen" : als Nachschlagewerk: unverzichtbar. Als Bestimmungswerk für Anfänger: in vielen Fällen (konkret: Protisten, Rotifera, Gastrotrichen ): unbrauchbar.


beste Grüße Michael Plewka

[Detlef Kramer]

Hallo Herr Plewka,

Frage 3: nach derzeitigem Wissensstand klar: Nein

Da die Frage allgemein  gestellt worden ist, muss sie m.E. mit einem klaren ,,Ja" beantwortet werden.  Insbesondere in der marinen Biologie ist es z.B. bei Schwämmen, aber auch Korallen teilweise unmöglich, diese aufgrund morphologischer  Merkmale zu bestimmen, da diese umgebungsabhängig sehr  variabel sind. Hier helfen nur biochemische Merkmale weiter.

Weiterhin verweise ich an dieser Stelle auf die sog. Kryptischen Arten. Darunter versteht man morphologisch praktisch identisch erscheinende Organismengruppen, die sich aber ganz klar auf biochemischer Ebenen als unterschiedliche Arten erweisen.

Zu guter letzt kann man hier ebenso die Konvergenz der  Buntbarsche aus den verschiedenen ostafrikanischen Seen als Beispiele morphologisch sehr ähnlicher Organismen, aber völlig unterschiedlicher Arten bzw. Gattungen  ansprechen.

Ich behaupte mal, dass Sie die Frage 3 nicht richtig gelesen haben. Da steht:

kann sich die Morphologie der Diatomeen, Grünalgen, Ciliaten etc. aufgrund von Umwelteinflüssen ändern, sodass eine Bestimmung nicht mehr möglich ist? Ich weiss, es kommt sicherlich auf die betreffende Art an, aber wie ist da die allgemeine Tendenz?

Ich habe das so verstanden, dass sich dadurch eindeutige Bestimmungsmerkmale verändern, ja oder nein. Aber ich gebe zu, dass das interpretationsfähig ist. Das hat aber nichts mit konvergenten Entwicklungen zu tun. Oder stehe ich auf dem Schlauch?

Herzliche Grüße

Detlef Kramer

[Eckhard]

Hallo Thomas, Michael und Detlef,

ich habe mich etwas unpräzise ausgedrückt. Ich denke, wir meinen alle dasselbe.

Thomas, natürlich gibt es die Gehäuse mancher Arten als Fossilien. Aber es gibt keinen bekannten Vorfahren des Pantoffeltierchens oder eines anderen Ciliaten. Anders als bei Säugetieren, Fischen oder Dinosaurieren etc. konnte man sich deswegen nicht an einen Stammbaum versuchen Das System von Bütschli mag für einen Profi, und dazu zähle ich auch Dich, lieber Michael, mittlerweile nicht ausreichend sein, aber doch wohl für uns andere Dilettanten? Dilettanten ist nicht wertend gemeint!

Herzliche Grüsse
Eckhard

[Michael Plewka]

hallo  zusammen,

@ Herrn Kramer,

bezüglich des letzten Punktes haben Sie recht. Da bin ich übers Ziel hinausgeschossen. Bestimmungsmerkmale haben mit Konvergenz nichts zu tun. Bestimmungskriterien dagegen sehr wohl.  Soll heißen,  bei der Bestimmung von Organismen muss ich die Frage berücksichtigen, ob es sich evtl. um eine Konvergenz handelt.


@ Eckhard

Zitat aus der Wikipedia:

Der Dilettant übt eine Sache um ihrer selbst Willen aus, also aus privatem Interesse oder zum Vergnügen.

genau wegen letzterem machen wir doch das Ganze, oder ? Insofern sind wir alle Dilettanten/ innen...

beste Grüße Michael Plewka

[Rene]

Hello Eckhard and others,

Butschli's systematics might not be up to par with modern insights, but the drawings from his works are a joy to look at and still usefull for id purposes. It would be so nice to be able to follow true systematics during the identification process, but I'm afraid we passed that station a long time ago. Also, as far as Butschli's insights go,  I'm afraid to say we still do this pretty much in our daily monitoring for ciliates. Trees, shrubs, flowers, still a practical way to describe a landscape...

BTW, Butschli's work can be found on the biodiversity heritage site, hurrah for the modern times  Now a way to insert that damned umlaut.

Best wishes, René.

[Bernhard Lebeda]

Werte Kollegen

obwohl ich diesem thread einige Aussagen lese, mit denen ich ganz und gar nicht konform gehe, möchte ich diese aber nicht kommentieren, da sie nichts mit der Eingangsfrage zu tun haben. Wie schrieb Ephraim Kishon einst so schön: " Verehrte Zuhörer, gestatten Sie mir am Ende meiner Ausführungen ein paar Bemerkungen zum Thema selbst..." 

Lieber Oliver

Du schneidest ein hochaktuelles Thema an. Ich möchte Dir das Buch "Protistology" von Klaus Hausmann empfehlen. Da wirst Du in etwa den neuesten Stand der Dinge und auch die Entwicklung dahin lesen können. Ansonsten gibt es Spezialzeitschriften wie diese http://shop.elsevier.de/protist um sich auf dem laufenden zu halten! (Und es wird weiter laufen! Ich sage nur Epigenetik!!)



Viele Grüsse


Bernhard

[isoplexis]

Das Endziel wird sein, irgendwann einmal von jeder Species die 16 bzw. 18 S RNA Sequenz zu kennen.

Die Vorteile liegen auf der Hand:

Eine PCR kann heute jeder Depp machen und Thermocycler sowie Polymerasen sind (u. a. dank auslaufender Patente) billig wie nie. Die RNA Analyse erlaubt eine nahezu eindeutige und unzweifelhafte Bestimmung. Es braucht keinen Experten mit einer Bibliothek mehr, da diese Methoden jeder Biostudent und jede BTA ausführen kann und die Auswertung der Ergebnisse (Suche und Zuordnung) ein PC übernimmt.

Dazu kommt noch Metagenomics. Im Falle des Moosblattes würde es bedeuten:

Man bestimmt nicht 1 Species im Moosblatt, sondern alle auf einmal, je nach Methode sogar mit Mengenverteilung.

So bekommt man interessante Ergebnisse (z. B. Bifidobakterien sind nicht die dominierende Species der Darmflora bei Neugeborenen sondern nur ein Bruchteil).

Mikrokapillartechniken und Single-Cell-PCR würden es theoretisch sogar erlauben irgendso ein Viech direkt zu bestimmen.

Praktisch gesehen bekommt man bei solchen Projekten (gerade bei Prokaryoten) aber noch zu 95 % "unknown species" Ergebnisse, weil die Seqeunzen noch nicht zugeordnet werden können.