Einzeller – vielfältige komplexe Lebewesen

Vielfältige komplexe Lebewesen – Einzeller in der Biologie

Bestimmt hast du dich schon einmal gefragt, was Einzeller sind und welche Einzeller es gibt. Bislang hast du wahrscheinlich einzellige Lebewesen nur mit Prokaryoten – Bakteria und Archaea – verbunden. Allerdings gibt es auch eukaryotische Einzeller. Aber was ist der Unterschied zwischen Einzellern und Vielzellern bei den Eukaryoten? Die Antworten auf die Fragen werden im folgenden Text beantwortet.

Definition der Einzeller

Einzeller sind Organismen, die aus einer einzigen Zelle bestehen. Eukaryotische Einzeller haben einen großen Artenreichtum und werden in die folgenden vier Klassen eingeteilt:

• Ciliata (Wimperntierchen)
• Flagellata (Geißeltierchen)
• Rhizopoda (Wurzelfüßer)
• Sporozoa (Sporentierchen)

Beispiele für bekannte Einzeller sind Amöben, die zu den Rhizopoda gehören, die Pantoffeltierchen, gehören zur Klasse der Ciliata, und die Augentierchen. Augentierchen werden zu der Klasse der Flagellata gezählt.

Der wichtigste Unterschied zu den Vielzellern ist, dass es keine differenzierten Zellen oder Organe gibt und die einzelne Zelle alle lebensnotwendigen Funktionen übernehmen muss.

In den nachfolgenden Steckbriefen über Einzeller kannst du die Eigenschaften dreier typischer Einzellerarten miteinander vergleichen. Doch zuvor wollen wir wichtige Begriffe klären.

Begriffserweiterung: Phagozytose, Pinozytose, Konjugation, Endoplasma und Ektoplasma

Phagozytose:
Die Phagozytose beschreibt die Aufnahme von festen Stoffen (Nahrung) in das Zellinnere. Hierbei stülpt sich die Membran des Einzellers um den Nahrungspartikel und schnürt sich dann ein. Das entstandene Vesikel befindet sich nun im Zellinneren und enthält den Nahrungspartikel. Daher auch die Bezeichnung Nahrungsvakuole. Die Nahrungsvakuole verschmilzt im Weiteren mit dem Lysosom. Lysosomen enthalten alle Enzyme, um die in der Nahrung enthaltenen Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette zu spalten und so für die Zelle zur Energiegewinnung zugänglich zu machen. Die Nährstoffe werden direkt in das Zytoplasma abgegeben. Unverdauliche Bestandteile werden in der Vakuole aus der Zelle heraustransportiert. Diesen Vorgang bezeichnet man als Exozytose.

Pinozytose:
Im Gegensatz zur Phagozytose definiert die Pinozytose die Aufnahme von Flüssigkeiten bzw. von löslichen Nahrungspartikeln in die Zelle. Die Flüssigkeit gelangt ebenfalls über Vakuolen in die Zellen.

Konjugation:
Unter Konjugation versteht man bei den Ciliaten, zu denen das Pantoffeltierchen zählt, die sexuelle Fortpflanzung und den damit verbundenen Austausch von genetischem Material. Jedes Pantoffeltierchen besitzt mindestens zwei Kerne: einen Großkern und (mindestens) einen diploiden Kleinkern. Bei der sexuellen Fortpflanzung des Pantoffeltierchens wird eine Zytoplasmaverbindung ausgebildet. Beide Fortpflanzungspartner werden so miteinander verbunden. Die Kleinkerne teilen sich mehrfach durch Meiose und die Großkerne werden aufgelöst. In jeder Zelle überleben nur zwei haploide Kleinkerne. Davon gelangt je einer durch die Zytoplasmaverbindung in die andere Zelle. Anschließend verschmelzen beide haploide Kleinkerne und bilden einen diploiden Kleinkern. Zudem bildet sich in jedem Zellpartner ein neuer Großkern aus.

Endoplasma:
Das Endoplasma hat eine gelartige, flüssige Konsistenz und ist zentraler Bestandteil des Zytoplasmas. Es befindet sich im Zellinneren und umgibt dementsprechend Zellkompartimente wie den Zellkern oder die Lysosomen.

Ektoplasma:
Das Ektoplasma ist zähflüssiger als das Endoplasma und bildet die äußere Schicht des Zytoplasmas vieler einzelliger Eukaryoten. Der Aufbau von Ektoplasma und Endoplasma ist grundsätzlich gleich. Sie unterscheiden sich nur in ihrer Protein- und Mineralstoffverteilung.

Steckbriefe dreier Einzeller

Die Amöbe
Betrachtet man eine Amöbe durch ein Mikroskop, so stellt man fest, dass sie keine feste Form besitzt. Begrenzt ist der Körper des Einzellers von einer Zellmembran. Im Inneren befinden sich ein Zellkern, eine pulsierende Vakuole und Nahrungsvakuolen sowie Lysosomen. Diese Zellorganellen schwimmen im Endoplasma. Zwischen dem Endoplasma und der Zellmembran befindet sich das festere Ektoplasma. Die Fortbewegung dieser Einzeller erfolgt durch Pseudopodien, auch Scheinfüßchen genannt. Amöben ernähren sich heterotroph von kleineren Einzellern und Algen sowie Pflanzenresten.

Die Nahrungsaufnahme erfolgt mittels Phagozytose – Pseudopodien umschließen Nahrung und bilden eine Nahrungsvakuole. Unverdaute Reste werden durch die Vakuole nach außen transportiert.

Die Fortpflanzung erfolgt überwiegend ungeschlechtlich durch Zellteilung, in Ausnahmen aber auch geschlechtlich.

Besondere Eigenschaften der Amöbe sind die Wahrnehmungen von Licht-, Temperatur- und chemischen Reizen.

Das Pantoffeltierchen (Paramecium)
Das Pantoffeltierchen besitzt, im Gegensatz zur Amöbe, eine feste Form. Im Zellinneren befinden sich zwei oder mehr Zellkerne. Dabei handelt es sich um einen Großkern und mindestens einen diploiden Kleinkern. Zu den Zellbestandteilen zählen Cortex, Zytoplasma, Wimpern/Cilien, Zellmund, Zellafter, pulsierende Vakuole mit Porus und den Trichozysten.

Durch die Wimpernschläge der Cilien kann sich der Einzeller fortbewegen.

Die Pantoffeltierchen ernähren sich von Bakterien. Dies ist ebenfalls eine Form der heterotrophen Ernährung. Die Nahrungsaufnahme erfolgt durch eine erweiterte Phagozytose. Die Nahrung wird durch den Zellmund aufgenommen und die Reste werden über den Zellafter ausgeschieden.

Die Fortpflanzung erfolgt überwiegend geschlechtlich (Konjugation). Allerdings kann die Fortpflanzung auch ungeschlechtlich erfolgen.

Das Besondere an den Pantoffeltierchen ist, dass sie über einen Zellmund sowie einen Zellafter verfügen. Zudem vermehren sie sich durch sexuelle Fortpflanzung (Konjugation).

Das Augentierchen (Euglena)
Das einzellige Augentierchen besitzt ebenfalls eine feste Form. Zudem bestehen die Zellbestandteile aus Chloroplasten, einem Zellkern, Zellmembran, Zytoplasma, einer pulsierenden Vakuole, einem Paramylonkorn (Speicherort der gewonnenen Energie), einer Geißel mit Geißelsäckchen und Augenfleck.

Durch die Rotation der einzelnen Geißel kann sich das Augentierchen fortbewegen.

Die vorhandenen Chloroplasten könnten dir eine erste Idee davon geben, wie sich der Einzeller ernährt. Chloroplasten zeigen dir immer, dass ein Organismus Fotosynthese betreiben kann. Dementsprechend ernährt sich das Augentierchen bevorzugt autotroph. Allerdings kann die Nahrung, wenn die Bedingungen für die Fotosynthese ungünstig sind, auch durch Phagozytose aufgenommen werden. Dann weicht der Organismus auf die heterotrophe Ernährung aus.

Die Fortpflanzung erfolgt ausschließlich ungeschlechtlich.

Das Besondere an den Augentierchen ist, dass sie Fotosynthese betreiben können und mithilfe ihres roten Augenflecks Lichtreize wahrnehmen können. So können sie sich aktiv zum Licht hinbewegen.

Zusammenfassung – Einzeller

Unterschied Einzeller und Vielzeller:
Einzeller bestehen aus nur einer Zelle. Somit gibt es keine Zell- oder Organspezialisierung wie bei Vielzellern. Die Einzelzelle übernimmt alle lebensnotwendigen Aufgaben. Dies ist auch das charakteristische Merkmal von Einzellern. Die offensichtliche Gemeinsamkeit der Einzeller besteht darin, dass sie nur aus einer Zelle bestehen. Zusätzlich verfügen die Einzeller über eine pulsierende Vakuole, die überschüssiges Wasser aus der Zelle pumpt. Einzeller ernähren sich in der Regel heterotroph. Allerdings gibt es hierbei Ausnahmen: Bestimmte Arten ernähren sich autotroph (z. B. Euglena). Die Fortpflanzung der Einzeller kann ungeschlechtlich oder geschlechtlich erfolgen. Zu den repräsentativen Einzellerarten zählen die Amöbe, das Pantoffeltierchen und das Augentierchen.

In den nachfolgenden Übungen und Arbeitsblättern über Einzeller kannst du dein Wissen überprüfen.