Einführung
Wimpertiere, die "Ciliaten", bilden eine große Gruppe einzelliger Lebewesen mit etwa 56 Familien, die nach aktuellen Schätzungen in 5.000-18.000 Arten zerfallen dürften. Deren Bestimmung ist nicht immer einfach. Die Gattung Paramecium wird im Volksmund auch als "Pantoffeltierchen" bezeichnet aufgrund ihres einzigartigen, äußeren Aussehens, das gewisse Ähnlichkeit mit einem Pantoffel besitzt.
Wer vor der Aufgabe steht, Paramecium bis auf die Art zu bestimmen, der sollte auf ein paar Details achten: Größe und Morphologie der Individuen, die Form, Lage und Anzahl der Micronuclei sowie die Gestalt der kontraktilen Vakuolen. Eine Übersetzung eines Bestimmungsschlüssels von Fokin (2010) habe ich hier hinterlegt. Da ständig neue Arten hinzukommen oder wieder entdeckt werden, pflege ich diesen Bestimmungsschlüssel, um stets den aktuellsten Stand der Wissenschaft zur Bestimmung für den interessierten Amateur und Biologen bereit zu stellen.
Merkmale von Paramecium caudatum
Paramecium caudatum ist eine von derzeit 14 bekannten Arten der Gattung Paramecium. Ciliaten besitzen zwei verschiedene Typen von Zellkernen mit verschiedener Form: Ein oder mehrere somatische Großkerne, auch Macronucleus genannt (Mehrzahl Macronuclei), ist für die Steuerung der Zellfunktionen verantwortlich. Er beinhaltet sehr viel DNA, die in vielfachen Kopien verpackt vorliegt, teils tausendfach kopiert. Ein oder mehrere kleine Zellkerne, in der Fachwelt Micronucleus genannt, tragen das für die Vermehrung durch Zellteilung verantwortliche Erbgut.
Paramecium caudatum besitzt neben dem sehr großen, geutlich erkennbaren Zellkern, auch einen einzigartigen, einfach zu bestimmenden Mirconucleus. Wie Fokin (2010) beschreibt, besitzt dieser Micronucleus die Form einer Tonne bzw. eines Footballs und besitzt eine transparente "Kappe" an einem Ende. Fokin beschreibt hier in seiner Abhandlung eine kleine Ausbuchtung innerhalb des Micronucleus, in der (fast) kein Chromatin zu finden ist. Lichtmikroskopisch und auch mit dem DIC ist dieses Detail mitunter sehr schwer zu erkennen, da viele Zellorganellen und auch die Trichocysten den Blick auf die Details verstellen können. Eine leichte Quetschpräparation erleichtert die Bestimmung, um den Blick auf den kleinen Zellkern frei zu machen.
Man muss genau wissen, was man sucht. In einem kleinen Bereich des Micronucleus befindet sich solch eine Blase, in der tatsächlich keine DNA gefärbt wird. Dies wird vor allem mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie deutlich. Eine Abweichung von dieser Gestalt der Art Paramecium caudatum wurde in der Literatur berichtet: Ein bestimmter Stamm dieser Spezies verlor offenbar in Kultur seinen Micronucleus. Über solche Abweichungen bei freilebenden Paramecien ist bis dato jedoch nichts berichtet worden.
Abbildung 1: Paramecium caudatum, frei schwimmendes Individuum mit seiner typischen Pantoffelform. In diesem gelungenen, optischen Schnitt durch das "Pantoffeltier" erkennt man das gewundene Peristom (Zellmund) mit seiner inneren Bewimperung, welches in ein Phagosom (Nahrungsvakuole) mündet, eine kleine Blase in der Zelle, die einem Magen gleicht. Das Phagsom wird im Verlauf der Zeit, sobald es mit Nahrung gefüllt ist, am Zellmund abgeschnürt. Sodann wandert es durch die Zelle, während die Nahrung, meist Bakterien und andere kleine Organismen, in dieser Vakuole enzymatisch verdaut wird. Häufig besitzen gut genährte Paramecien viele solcher Phagosome in denen sich die Nahrung in unterschiedlichen Stadien der Verdauung befindet. Entsprechend können sogar Unterschiede im pH-Wert dieser Nahrungsvakuolen festgestellt werden. Auch in meiner Aufnahme sind weitere, mit Bakterien gefüllte Phagosome zu erkennen, die hier leicht bräunlich erscheinen.
Abbildung 2: Paramecium caudatum, Darstellung der Zellkerne mit Quetschpräparation. Der kleine, tonnenförmige Micronucleus besitzt an einem Ende eine transparente "Kappe", in der auch lichtmikroskopisch kein Chromatin (DNA) erkennbar ist.
Abbildung 3: Paramecium caudatum, Doppelfärbung mit einem DNA Fluorochrom. Die Fluoreszenzfärbung ist in diesem Fall überzeugender: Der kleine Micronucleus zeigt vor allem in der Fluoreszenzfärbung, dass innerhalb der "Kappe" in der Tat keine DNA vorhanden ist, also eine kleine Blase innerhalb des Micronucleus besteht, in der kein Chromatin eingelagert ist. Ein weiterer Beleg dafür, dass die entwickelte Doppelfärbung eine rasche Diagnose der Arten anhand mikroskopischer Merkmale ermöglicht. Gelbgrün erscheinen hier übrigens die mit Nahrung gefüllten, sauren Nahrungsvakuolen.