Ciliaten: Familie Actinobolinidae KAHL, 1930 ein sehr seltener Ciliat

[M.Butkay]

Actinobolina smalli HOLT, LYNN & CORLISS, 1973

Liebe Tümplerfraktion und Foristen,

heute möchte ich euch einen Ciliaten Vorstellen, der einem das Tümplerherz höherschlagen lässt, aber auch immer wieder Fragen offenlässt. Wenn wir diesen Ciliaten unter dem Mikroskop haben, erinnert er einem durch seine Tentakeln, etwas an die Sauginfusorien. In der Hoffnung ein paar mehr zu finden, zerschlägt sich sehr schnell, wenn man seine Untersuchungsprobe durchgeschaut hat. Er ist wie so oft in der Literatur als ein extrem seltener Ciliat angegeben. MAYER P. 1998, hat in einer Probe etwa 100 Exemplare Actinobolina radians in einem Weiher in der Nähe von St. Peter im Schwarzwald, gefunden. Bei so einem Fund, hat man die gute Chance an ihm wissenschaftliche Untersuchen vorzunehmen, ohne Angst dabeizuhaben, etwas falsch zu machen. Ich selber habe Actinobolina in über 30 Jahren Tümpeln nur 3x gefunden. Je nur einmal im Steinhuder Meer, bei der weißen Dünne (2015) und zweimal im Hausteich in Appelhagen (2019/20) (Abb. 1) und jedes Mal A. smalli. Beim Fund im Steinhuder Meer 2015 dachte ich zuerst A. wenrichii (Abb. 2) gefunden zu haben, jetzt, nachdem ich die Funde von 2015 nochmals ausgewertet und vermessen habe, kam ich zu dem Ergebnis, dass es sich auch bei diesem Fund, um A. smalli handelte. Die Actinobolina gehören zur Klasse der Gymnostomatea Bütschli, 1889. Ihr verbindendes Merkmal zu der Klasse ist, ihre vereinfachte Mundbewimperung, ein Feld spezialisierter Wimpern mit wahrscheinlich sensorischen Funktionen und die mit Gift gefüllten Extrusome (Toxicysten), mit denen sie ihre Beute, lähmen und töten. Gymnostomatiden sind gefräßige Räuber.





Abb. 1, zeigt die beiden Fundstellen von Actinobolina smalli. Beide Gewässer sind als eutrophe einzustufen und bieten in allen ,,Futterrichtungen" sehr viel Beute.






Abb. 2, zeigt A. smalli in seiner Schwimmphase. Man achte hier auf den Makronucleus, der je nach Rotation eine andere Form zeigt. CV= Kontraktile Vakuole; Ma= Makronucleus; Mi= Mikronucleus; Mt= Mund; TT= Tentakeln; Zc= Zoochlorellen.


Erscheinungsbild von Actinobolina smalli nach eigenen Beobachtungen

Sein Erscheinungsbild ist gewöhnlich eiförmig, oder ellipsoid, in Lauerstellung rund (Abb. 3a-d), Größe 40-60 x 26-42 µm; die Extrusome (Toxicysten) (E) 9 - 13 µm, Tentakeln (TT) >70 µm/lang, eigene Messungen. In der Literatur werden die TT bis 150 µm, KRAINER 1988, angegeben, was ich nicht beobachten konnte. Actinobolina radians z.Bsp. kann während der Lauerstellung seine TT bis zum dreifachen seiner Körpergröße ausstrecken, was einer Länge von 150 µm entsprechen würde. Der Makronucleus (Ma) ist in seiner Art länglich, zeigt sich aber auch in einer erstaunlichen Mannigfaltigkeit in der Schwimmphase (Abb.2), von ellipsoid, bis leicht reniform, auch manchmal kugelförmig. Der Mikronucleus ist groß und liegt dicht am Ma an (Abb. 4). Eine Kontraktile Vakuole (Cv) ist etwas seitlich am Hinterende zu finden. Sein Mund besteht wie in dieser Klasse aus feinen Reusenstäben. Sein Cilienkleid besteht aus kurzen, etwa 1,5 µm und etwa 22µm langen Cilien (C) und etwa 19 – 24 Cilienreihen, was auch mit meinen Beobachtungen übereinstimmt. In der Familie Actinobolinidae haben nur A. wenrichii und A. smalli symbiontische Zoochlorellen (Zc).





Abb.3a, Actinobolina smalli, während der Schwimmenphase sieht er aus wie eine Stachelbeere, seine Tentakeln sind dabei fast völlig retahiert, 3a. Nach erneutem Platzwechsel, legt sich A. smalli in Lauerstellung, meist von hinten gesehen und stellt seine Tentakeln (TT) wieder aus, mit zum Teil angeheftete Bakterien (Ba), 3d-3e. Abbk.: . CV= Kontraktile Vakuole; Ba= Bakterien; C= Cilien; E= Extrusome; Ma= Makronucleus; Mt= Mund; TT= Tentakeln; Zc= Zoochlorellen.





Abb. 4, Actinobolina smalli Habitusbild, Ventralansicht. C= Cilien; cV= Kontraktile Vakuole; Ma= Makronucleus; Mi= Mikronucleus; Mt= Mund; TT= Tentakeln; Zc= Zoochlorellen.


Unter dem Deckglas

Bei genügend Wasser unter dem Deckglas, werden ihre Tentakeln bedingt voll ausstreckt. Voll ausgestreckte Tentakeln können am besten ohne Deckglas beobachtet werden, oder in der Mikrokammer nach M. MÜLLER, 2019. Alle Actinobolina-Arten haben stark kontraktierbare Tentakeln, vergleichbar mit den Tentakeln der Sauginfusorien. Im distalen Bereich, konnten kleine kugelig angeschwollene (,,Köpfchen") der Tentankel (Abb. 5), erkannt werden. Das sind spezielle Extrusome, Toxoicysten, die zur Nahrungsgewinnung dienen. Diese mit Gift gefüllten Extrusome (Toxicysten), vergleichbar mit den Haptocysten der Sauginfusorien, lähmen und töten ihre Beute. Dieses Verhalten der Tentakeln beruht auf eine spezifische Kombination von chemischen Informationen die zur Nahrungsgewinnung dient, ausgelöst durch Berührungsreize. Im Gegensatz zu den Sauginfusorien, der Name sagt es schon, die Beute wird ausgesaugt, ertastet Actinobolina mit seinen langen Cilien (C) >22 µm, die unentwegt in Bewegung sind, um seine Beute mit deren Hilfe sie direkt zum Mund zu führen. Dieses Verhalten lässt daraus schließen, dass die langen Cilien sensorische Funktionen haben, um die Beute direkt zum Mund zu befördern, um sie zu verschlingen. Bei Nahrungsplatzwechsel werden die Tentakeln bei A. smalli in einem inneren Ring zurückgezogen (Abb. 7), oder wie bei anderen Actinobolina-Arten, über die Funktion der Mikrotubili eingeschmolzen. In rotierenden Bewegungen um die eigene Achse, sucht A. smalli einen neuen Fangplatz auf, Abb. 3a. Diese Ortswechsel geschehen unter Deckglas meist schneller als in der freien Natur, bzw. Pertischale, nach eigenen Beobachtungen. Ist ein neuer Fangplatz gefunden, werden die Tentakeln wieder ausgefahren bzw. über die Funktion der Mikrotubili, neu aufgebaut. Beim Ausfahren der Tentakeln konnte beobachtet werden, wie stäbchenförmige Bakterien (Ba), mit angeheftet wurden (Abb. 3d-e). Wo kamen die her? Legt man den Fokus auf die Oberfläche, so konnten jede Menge Bakterien beobachtet werden. Man kann annehmen, dass sie als Köder für bakterienfressende Beute dient und so den Bakterien eine Mitfahrgelegenheit gewährt wird. Vielleicht Leben sie auch in Symbiose mit A. smalli, sowie z.Bsp., Kerona pediculus oder Trichodina pediculus, die auf der Hydra leben, allerdings hier nicht zum Beutefang dienen.





Abb. 5, vergrößerter Ausschnitt zeigt die Tentakeln, wo die Bakterien mit angeheftet wurden. Am Ende der Extrusome (E), hier weiß markiert, sind die Kröpfchen zu erkennen, siehe Pfeile >.




Abb. 6, Fluoreszenzaufnahme vom Makronucleus. Die bunten Pfeile zeigen auf die eingezogenen Tentakeln, nur schwer erkennbar. Auf der Oberfläche können die kleinen Bakterien erahnt werden.





Abb. 7, A. smalli in zurückgezogener Ruhestellung. Die Pfeile zeigen auf den "inneren Ring", die nicht ganz so gut zu erkennen sind, wo die Tentakeln hineingezogen werden. Sehr gut sind auch im Randbereich die Bakterien (Ba) zu erkennen.


Verwechselungen

Beim ersten Sichten in der Petrischale oder unter dem Deckglas mit genügend Wasser, kann schnell auf ein Sonnentierchen, getippt werden. Ist die Wasserschicht zu dünn und das Deckglas drückt, sind die langen Tentakeln kaum sichtbar, sondern wir sehen einen Ciliaten, der aussieht wie eine ,,Stachelbeere"! Ist aber sonst durch seine Auffällige Art, kaum mit anderen Ciliaten zu verwechseln. Die bisherigen Beobachtungen und Ergebnisse meiner Untersuchungen, weichen zum Teil von anderen Autoren ab, was die verschiedenen Längen- und Größenangaben betreffen und vor allem aber der Makronucleus (Ma), der einiges an Fragen aufwirft. So habe ich den Ma in der Schwimmphase, als länglich, reniform und manchmal rund, beobachten können.

Man kann auch vermuten, dass die Größe der Ciliaten in Zusammenhang mit seiner Nahrung steht, viel Futter = Große Exemplare, wenig Futter = kleine Exemplare. Und dass hier leicht
Actinobolina wenrichii mit A. smalli verwechselt werden kann. Von A. wenrichii liegen bisher nur Zeichnungen aus vergangenen Tagen vor, keine Originalbilder.
Originalbilder sind meines Wissens bis auf die Doktorarbeit von Karl-Heinz Krainer 1988, über A. smalli, nicht publiziert worden. Auch hier liegen nur die Zeichnungen aus älterer Literatur vor.


Zur Familie der Actinobolinidae gehören noch:

Actinobolina radians (STEIN, 1897) STRAND, 1928. Größe: 65-90 x 50-65 µm; Makronucleus (Ma) strickförmig und starke verschlungen; die Tentakeln (TT) 30-120 µm lang mit ca. 12 µm langen Toxicysten am Ende. Wurde oft mit Belonophrya radians MAYER 1998, verwechselt.

Actinobolina vorax (WENRICH, 1929) KAHL, 1930. Größe: 100-200 x 50-150 µm; Makronucleus lang, Schildkrötenförmig, Vakuole dorsal, am Hinterende; Größe der Tentakeln (TT) 30-180 µm;  ohne Zoochlorellen.

Actinobolina wenrichii WANG & NIE, 1933, Größe: 80-125 x 30x55 µm. Hat zwei kugelige Makronucleus-Teile. Seine Tentakeln (TT) sind nach Literaturangaben > 57µm lang; mit Zoochlorellen (Zc).

Belonophrya pelagica ANDRÉ, 1914. Größe: 40-70 x 25-35 µm; Makronucleus breit ellipsoid bis leicht reniform; Größe der Tentakeln > 120 µm; ohne Zoochlorellen, sind aber manchmal mit grünen Einschlüssen zu finden, möglicherweise Beutereste.


Schlußbetrachtung und Probleme bei der Differenzierung

Betrachtet man den Makronucleus in Bild 4, kommt man zu den Schluss, dass er eigentlich aussieht wie der von Belonophrya pelagica. C-förmig, mit den leicht verdickten Enden. In der Literatur steht: Makronucleus ,,longish, not studies in detail". Was nicht sehr hilfreich für die Bestimmung ist. Eine weitere Ungereimtheit gibt es bei den Tentakeln. Was irritiert und nicht aus der Literatur von A. smalli hervorgeht, sind die knopfartigen Enden der Tentakeln. Diese sprechen auch eigentlich eher für B. pelagica, da dessen Tentakeln nach der Explosion ,,lampenförmig" sein sollen. Bleibt nur noch die Frage der Zoochlorellen offen. Kann man als, ,,mit Zoochlorellen", oder ,,ohne Zoochlorellen" als Bestimmungsmerkmal gelten lassen? Machen wir einen Gedankensprung zu Frontonia leucas, wir finden diesen Ciliaten mit und ohne Zoochlorellen (Abb. 8 u. 9). Actinobolina cf. smalli wäre hier vielleicht angebrachter.




Abb.8-9, zeigt Frontonia leucas einmal mit Zoochlorellen und einmal ohne Zoochlorellen. Sie werden häufig gleichzeitig am Grund gefunden.




Literaturangaben:


FOISSNER, W., BERGER, H., BLATTERER, H. & KOHMANN, F. (1995): Taxonomische und ökologische Revision der Ciliaten des Saprobiensystems- Band IV: Gymnostomatea, Loxodes, Suctoria. - Informationsberichte des Bayer. Landesamtes für Wasserwirtschaft, 1/95: l-540. pp. 243-250

Foissner, W., Berger, H., Schaumburg, J. (1999): Identification and Ecology of Limnetic Plankton Ciliates. Informationsberichte des Bayer. Landesamtes für Wasserwirtschaft, Heft 3 199, 793 pp.

KAHL, A. ( 1935): Urtiere oder Protozoa I: Wimpertiere oder Ciliata (Infusoria) 4. Familie Actinobolinidae KENT, 1880. – pp. 138-139

KRAINER, K.-H. (1988): Alpha-Taxonomie und Ökologie neuer sowie mehrerer wenig bekannter pelagischer Ciliaten (Protozoa: Ciliophora aus den Klassen Kinetofragminophora, Oligohymenophora, Polyhymenophora) einiger Grundwasserbaggerteiche des nördlichen Leibnitzer Feldes (Steiermark, Österreich. 1. Dissertation Universität Graz. l-lll, l-209, I-XLI.

MAYER, P. (1998): Actinobolina-Arten sind Ciliaten mit langen Tentakeln zum Beutefang. - Mikrokosmos, ST: 129-133.


Ich hoffe, dass ich einen Einblick in einem sehr seltenen und mit Problemen behafteten Ciliaten geben konnte und würde mich freuen, wenn ich von euch ein Feedback bekommen könnte, bzgl. eigene Beobachtungen oder auch Bilder, die hier ergänzt werden dürfen.


Verzeiht die manchmal etwas schlechte Bildqualität, ohne viel Wasser unterm Deckglas, sind hier keine guten Beobachtungen an Actinibolina möglich.

Viel Spaß beim Lesen,

Michael

[Jürgen Boschert]

Hallo Michael,

... Verzeiht die manchmal etwas schlechte Bildqualität, ohne viel Wasser unterm Deckglas, sind hier keine guten Beobachtungen an Actinibolina möglich. ...

also wirklich, wie kannst Du solche Bilder abliefern !

Wenn das bisher schlechte waren, dann müssen die guten ja geradezu aus dem Monitor herausspringen.

Nein, wirklich herzlichen Dank für diesen wieder einmal vorbildlich zusammengestellten und hervorragend bebilderten Beitrag !

[Michael]

Hallo Michael,

vielen Dank für diesen super Beitrag, der mein Wissen über dieses interessante Tier vervielfacht hat!
In der schwimmenden Phase habe ich den kleinen Freund auch schon mal gesehen (ich werde mal die Fotos heraussuchen). Aber ich glaube, die sessile Phase habe ich mit einem Suctor verwechselt (wegen des kleinen "Knopfes" am Ende der Tentakeln) und nicht als Actinobolida erkannt.
Da muss ich in Zukunft mal genauer beobachten!

Ein schönes Wochenende,

Michael

[steffenclauss]

Hallo Michael,

Wow, ein phantastischer Beitrag! Ich kann mir vorstellen wieviel Zeit und Arbeit du investiert hast.

Herzlichen Dank!

Viele Grüße
Steffen

[Michael]

Hallo Michael,

da Du explizit um ergänzende Bilder gebeten hast, hänge ich hier noch zwei (die sich nicht mit Deiner Bildqualität messen können) an. Kann man sagen, um welche Art es sich handeln könnte?

Viele Grüße

Michael

[M.Butkay]

DANKE für euer Lob, dass kann man gut gebrauchen

@ Jürgen, Danke für die sehr schnelle Rückmeldung von Dir, dass baut auf!

@ Steffen, Deine Vermutung ist richtig, ich habe ungefähr 14 Tage daran gearbeitet und gefeilt. Ich kann nur zum Glück sagen, dass ich Literaturtechnisch halbwegs gut ausgestattet bin. Die Autoren Karl-Heinz Krainer und auch Philipp Mayer kenne ich persönlich gut. Im Beitrag selbst könnte auf noch soviel eingegangen werden, aber wo hört man auf? Es ist immer noch Luft nach oben!

@ Michael, Danke, dass Du zwei Bilder eingestellt hast. Nachdem ich soviel Literatur gewälzt habe, würde ich im ersten Moment auf Belonophrya pelagica tippen, da auch die Größe passt. Um sicher zu sein, müsste man noch die Kontraktile Vakuole und den Makronucleus etwas besser sehen können. Die beiden Aufnahmen zeigen hier den Ciliaten in seiner Schwimmphase. Hast Du noch Bilder, wo seine Tentakeln halbwegs ausgesteckt sind? Dann sieht er in seinem Habitus so ähnlich aus wie Actinobolina radians.

Was die schiefe Beleuchtung betrifft, da musst Du dich nicht für entschuldigen, die Bilder zeigen alles was man sehen muss und eine DIC-Einrichtung ist ja auch nicht gerade billig 

Viele Grüße an alle,

Michael

[Martin Kreutz]

Hallo Michael,

mit Deinem Beitrag über Actinobolina smalli hast Du Dir wirklich sehr viel Mühe gegeben! Wie wir schon telefonisch besprochen haben, ist die Abgrenzung zu Belonophrya in anbetracht der sichtbaren Merkmale auf Deinen Fotos und der dürftigen Literatur zu A. smalli schwierig. Die geringe Größe Deines Fundes spricht jedoch dafür, dass es eine dieser beiden Arten ist. Solltest Du noch weitere Exenplare finden, wären Aufnahmen eines gequetschten Exemplares bei hoher Vergrößerung sinnvoll. Dann könnte man nicht nur den Ma besser erkennen, sondern auch die Form die Extrusome am Ende der Tentakel. Beim Quetschen explodieren diese manchmal und man könnte dann erkennen, ob diese dann lampenförmig werden.

Was die Häufigkeit von Actinobolina angeht, so habe ich früher Vertreter dieser Gattung auch nur sehr selten gefunden. Inzwischen weiß ich, dass ich an der falschen Stelle gesucht habe. Ich finde Actinobolina (wahrscheinlich A. vorax) sehr häufig im Plankton eines stark eutrophierten Weihers (also eine echt braungrüne Brühe). Im Gewusel der Planktonprobe gehen diese kleinen Ciliaten jedoch schnell unter.  Die Exemplare konzentrieren sich jedoch nach wenigen Minuten in der Nähe der Oberfläche der Probe. Dann hat man eher die Chance die Exemplare zu entdecken. Um das herauspipettieren für eine genaue Betrachtung kommt man jedoch nicht herum.

Martin

[M.Butkay]

Hallo Martin,

soweit ich mich erinnern kann, habe ich Actinobolina immer in den Oberflächenproben gefunden, genauso wie der letzte Fund aus Appelhagen. Ab Montag (Morgen) bin ich wieder in MäcPom und sollte ich diesen seltenen Ciliaten wiederfinden, ich verspreche Dir, ich werde ihn gegen meinen Willen, quetschen! Und dann, so hoffe ich, können wir Actinobolina eingrenzen und richtig zuordnen, mangels dürftiger Literatur. Der Teich ist im Moment so richtig braungrün und voller Ciliaten. Es ist und bleibt spannend!

Michael

PS. Der U-UCD8 ist unterwegs, bin gespannt, ob er diesmal heile ankommt, werde Dir berichten!   

[Bernd]

Liebe Actinobolina-Freunde,

da ich Actinobolina letzte Woche im Idsteiner Schloßteich erbeutet habe, möchte ich ein paar Bilder zu Michaels Beitrag hinzufügen. Da die morphologischen Details von Michael bestens erläutert wurden, kann ich mir diesbezügliche Kommentare und Beschriftungen sparen. Die Bilder zeigen Actinobolina in der Lauerstellung und in der Schwimmphase.













Nur bei hoher Schichtdicke begab sich der Ciliat in Lauerstellung. Als die Schichtdicke langsam geringer wurde, bewegte sich der Ciliat nur noch schwimmend fort.

Auch auf die Schwierigkeiten bei der Artbestimmung ist Michael ausführlich eingegangen. Obwohl auf keiner meiner Aufnahmen der Makronukleus eindeutig zu erkennen ist, halte ich mein Exemplar für A. smalli, weil es Zoochlorellen besitzt und mit einer Größe in der Schwimmphase von ca. 49 µm x 29 µm deutlich zu klein für A. wenrichii ist.

Viele Grüße,
Bernd

[M.Butkay]

Hallo Bernd und Actinobolina-Freunde,

@ Bernd: Vielen Dank für Deine Bild- Ergänzung zum Beitrag, die sehr gut gelungenen sind. Ich denke auch, dass es sich bei Deinen Bildern um A. smalli handelt.

Aber dennoch wirft Actinobolina nach einem weiteren Fund in Appelhagen, weitere Fragen auf. Aus einer jetzigen Probe, ich habe bestimmt an die 20 Liter Wasser in Appelhagen durchgemustert, habe ich nur einen einzigen Actinobolina gefunden und dieses Mal ohne Zoochlorellen und viel größer. Je nach gequetschtem Zustand zw. 170 – 200 µm lang. Und hier wieder: der Großkern passt eher zu Belonophrya pelagica, aber von seiner Zellgröße her, zu A. vorax. Martin Kreutz meint an dem freischwimmenden Exemplar eine beginnende Teilung zu erkennen und es sich hier um einen Teiler handeln könnte, angelegt durch die Ausbildung einer zweiten Vakuole, Bild 5, ist nicht von der Hand zu weisen, dann könnte es sich hier evtl. um A. smalli ohne Zoochlorellen handeln. Vielleicht werden die Zoochlorellen je nach Nahrungsgrundlage an- oder nicht angelegt. Actinobolina ist auf jeden Fall ein Kandidat, den wir Tümpler auf jedem Fall im Auge (Okular) behalten sollten und soviel über ihn Daten zu sammeln wie möglich!

Bild 1: Ich habe den Kern etwas grün- und eine Toxycyste schwarz markiert. Die Tentakeln sind fast vollständig eingezogen.




Bild 2: Actinobolina zeigt in der Rotation eine Einbuchtung, die auch gut in dem kleinem Bild zu erkennen ist. Ist mir bisher noch nicht aufgefallen.




Bild 3: Actinobolina in Lauerstellung, die Tentakeln sind hier nicht lang ausgestellt worden.




Bild 4: Fokus auf die Zelloberfläche wo sehr gut das Cilienkleid, das gerade verläuft, zu erkennen ist.




Bild 5: Zeigt eine Kerbe?, die evt. der Anfang eines Teilers sein kann. Freischwimmendes Exemplar ohne Deckglas!





Auf jeden Fall sind hier noch weiter Untersuchungen zu machen, um diese Arten besser zuordnen zu können. Daten- und Bildersammlung ist angesagt!

Weiterhin viel Spaß mit diesem Ciliaten,
Michael