Protozoología: historia, campo de estudio y ejemplos de investigaciones

La protozoología es una rama de la zoología que estudia los protozoarios, un grupo numeroso y heterogéneo de organismos unicelulares, móviles y heterótrofos. La etimología del término proviene de las palabras griegas proto (primero) y zoo (animal). Euglena, Paramecium y Amiba son géneros de microorganismos ampliamente conocidos, estudiados por la protozoología.

Definir protozoología es una tarea compleja, debido a que la definición del objeto de estudio de esta rama del saber, es decir los protozoarios, ha sido desde sus orígenes un tema controvertido.

Euglena gracilis. Los Euglenophyceae son los únicos protozoarios fotosintéticos. Fuente: Ellis O’Neill [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

La historia de esta disciplina se remonta a la segunda mitad del siglo XVII, cuando el mundo microscópico comenzó a hacerse visible al ojo humano, gracias al invento de los primeros instrumentos ópticos.

La protozoología es considerada una ciencia integradora, que aborda investigaciones básicas en las áreas de taxonomía, sistemática, evolución, fisiología, ecología, biología molecular, biología celular, entre otras.

Mientras la controversia sobre la definición del grupo continúa, las investigaciones recientes siguen abordando cuestiones antiguas que aportan los fundamentos para la clasificación. Así, se abordan temas de alta relevancia en la actualidad, como la prospección petrolera o la biorremediación.

Historia

Primeras observaciones y descripciones

Las primeras observaciones y descripciones de protozoarios se atribuyen al naturalista holandés A. van Leuwenhoek, quien construyó microscopios simples para observar el mundo natural durante la segunda mitad del siglo XVII.

Pintura de A. van Leeuwenhoek, 1686. Fuente: See page for author [CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)], via Wikimedia Commons

La primera descripción sistemática de organismos protozoarios fue realizada por el científico danés O. F. Müller, en 1786.

En 1818, Georg Goldfuss propuso el término protozoario para agrupar a los organismos unicelulares considerados por él como primigenios.

En 1841, los estudios de Dujardin sobre el sarcoda (posteriormente conocido como protoplasma) permitieron la interpretación de la estructura celular, lo que más tarde facilitó comprender que los protozoarios son organismos unicelulares.

Entre 1880 y 1889 Otto Bütschli publicó tres volúmenes sobre los Protozoa que lo hicieron merecedor de la calificación de arquitecto de la protozoología, al dar estructura a la protozoología moderna.

La protozoología como disciplina

A mediados del siglo XIX se llevaron a cabo eventos importantes en la historia de la protozoología que dieron reconocimiento y prestigio a esta rama de la zoología.

En 1947 se fundó en Jena, Alemania, la primera revista de protozoología; Archiv für Protistenkunde. Ese mismo año nació en la ciudad de Chicago, USA, la Sociedad de protozoología. Otro evento de importancia fue la realización del Primer Congreso Internacional de protozoología realizado en Praga, Checoslovaquia, en 1961.

El perfeccionamiento de los microscopios, a inicios del siglo XX, incrementó el número de microorganismos conocidos y permitió ampliar el conocimiento sobre este grupo de organismos.

La creación, diversificación y masificación del uso de los microscopios electrónicos a mediados del siglo XX, impulsaron grandes avances en el estudio de la taxonomía, sistemática, morfología y fisiología de los protozoarios.

Los protozoarios en las primeras clasificaciones

Las clasificaciones de los organismos por parte de los filósofos de la Grecia Antigua no incluían a los organismos microscópicos. Las tecnologías y el avance del conocimiento dieron como resultado propuestas clasificatorias cada vez más novedosas, tras la búsqueda incesante de una clasificación natural.

En 1860 Hogg propuso el Reino Protoctista para agrupar a las plantas y animales primitivos. Posteriormente Haeckel (1866) propuso el Reino Protista para agrupar a los organismos unicelulares. 

En 1938, H.F. Copeland propuso el uso de cuatro reinos: Monera, Protista, Plantae y Animalia. El Reino Monera agrupa a las cianobacterias y bacterias que habían sido incluidas por  Haeckel dentro de los Protista. Esta reagrupación se basó en su carácter anucleado, descubierto por Chatton.

Partiendo de la clasificación de Coperland, R.H. Whittaker separó a los hongos de Protista y creó el Reino Fungi, estableciendo la clasificación tradicional de cinco reinos.

Woese, en 1977, reconoció solo tres linajes evolutivos: Archaea, Bacteria y Eukarya. Posteriormente, Mayr en 1990 propuso los Dominios Prokaryota y Eukaryota.

Margulis y Schwartz, en 1998, reintrodujeron el sistema de cinco reinos, con dos súper reinos.

Clasificaciones en el siglo XXI

Durante el siglo XXI han surgido nuevas propuestas de clasificación de los seres vivos en la incesante búsqueda de una filogenia basada en las relaciones evolutivas.

Los resultados de un proyecto denominado Sistema del Catálogo de la Vida (2015) sustentan la propuesta de dos superreinos: Prokariota y Eukaryota. En el primer superreino incluyen a los reinos Archaea y Bacteria. En el segundo incluyen los reinos Protista, Chromista, Fungi, Plantae y Animalia.

En esta clasificación los protozoarios constituyen el ancestro común de todos los eucariotas, y no solamente de los animales, como se planteó en un principio.

Campos de estudio

Los protozoarios como objeto de estudio

Los protozoarios son organismos eucariotas. Están formados por una sola célula con un núcleo diferenciado que realiza todas las funciones de un organismo completo.

Su tamaño promedio puede variar desde 2 o 3 micras a 250 micras de largo. Sin embargo, Spirostomun, un protozoario ciliado, puede alcanzar los 3 mm y Porospora gigantea, un esporozoo, puede medir 16 mm de longuitud.

Los protozoarios son principalmente heterótrofos, pudiendo ser fagotrófos, depredadores o detritívoros. Una excepción importante la constituyen los Euglenophyceae, únicos protozoarios fotosintéticos que obtienen sus cloroplastos de algas verdes capturadas y exclavisadas.

Su reproducción es principalmente asexual a través de fisión binaria o fisión múltiple. Sin embargo, una minoría posee reproducción sexual por singamia o autogamia (fusión de gametos haploides), o por intercambio de material genético (conjugación).

Son organismos motiles, que poseen órganos de locomoción como flagelos, cilios o pseudópodos. También pueden desplazarse por movimientos ameboidales, propios de la célula, logrados por contracción y relajación de la misma.

Se distribuyen en todos los ambientes húmedos de la Tierra. Por ejemplo, podemos encontrarlos entre los granos de arena de la playa, en ríos, mares, cloacas, manantiales, en la hojarasca de los bosques, en los intestinos de invertebrados y vertebrados o en la sangre de los seres humanos.

Son capaces de sobrevivir a la falta de humedad; poseen estructuras de resistencia que les permiten enquistarse hasta volver al contacto con el medio acuoso.

Pueden ser de vida libre o mantener relaciones simbióticas con otras especies de tipo comensalismo, mutualismo o parasitismo. Los parásitos son agentes causales de enfermedades en plantas, animales y seres humanos.

Sistemas modelo

Los protozoos son ideales como modelos de estudio que permiten abordar diversas interrogantes en biología. Algunas características que los hacen útiles son: tiempos generacionales cortos, gran diversidad de propiedades fundamentales y ciclos de vida, distribución geográfica generalizada y genética manejable.

Estudios básicos

La protozoología abarca el estudio de la historia natural de los protozoarios. Esto incluye al conocimiento sobre la estructura, taxonomía, comportamiento, ciclos de vida y fisiología de estos organismos. 

Los estudios ecológicos básicos sobre los protozoarios abarcan las dinámicas dentro de individuos de la misma especie y entre individuos de diferentes especies. Esta última tiene especial relevancia por la existencia de los protozoarios parásitos.

Estudios aplicados

La protozoología aborda importantes áreas de investigación aplicada en campos tan diversos como la medicina, la veterinaria, la petroquímica, la biotecnología y muchos otros de interés de la humanidad.

La protozoología estudia a los protozoos como agentes causales de enfermedades en humanos, animales y plantas. Así, se solapa con la protozoología básica en el estudio de la historia natural de los protozoos parásitos.

Estudia las enfermedades propiamente dichas a través del conocimiento de los mecanismos de colonización de los parásitos en hospederos sanos, de los procesos infecciosos, del diagnóstico, tratamiento y prevención de estas enfermedades.

En el campo de la petroquímica, el estudio de los protozoarios es útil en la prospección petrolera. La identificación de la presencia de algunas especies puede dar luces sobre la presencia de petróleo en esa capa de exploración.

Asimismo, la composición de protozoarios puede ser indicador del estado de recuperación de un ecosistema tras eventos de derrame petrolero.

Por otro lado, el manejo de poblaciones de protozoarios puede ayudar en la biorremediación de cuerpos de agua y suelos contaminados. La capacidad de los protozoarios de ingerir partículas sólidas permite acelerar la degradación de desechos tóxicos y agentes peligrosos.

Ejemplos de investigaciones recientes

Diversidad de protozoarios en bosques tropicales

Es ampliamente conocido que los bosques tropicales tienen una gran diversidad de especies de plantas y animales.

Durante 2017, Mahé  y colaboradores publicaron los resultados de un proyecto de investigación que tuvo como objetivo conocer la gran diversidad de microorganismos del bosque que vive a escala microbiana.

El proyecto se desarrolló en bosques de Costa Rica, Panamá y Ecuador, donde tomaron muestras de flores y lianas caídas en el suelo. Los resultados arrojaron que los protozoarios son mucho más diversos que los microorganismos del bosque.

Virus de protozoarios parásitos en humanos

La interacción entre los parásitos y sus hospederos ha recibido mucha atención de la protozoología médica. Sin embargo, existen nuevas interacciones descubiertas que complican el sistema de estudio y demandan aún más investigación.

Recientemente Grybchuk y colaboradores (2017) publicaron un trabajo que identifica varios virus de la familia Totiviridae implicados en el incremento de la patogenicidad de protozoarios del grupo de los tripanosomas, vinculados al parásito humano Leishmania.

Los resultados muestran varios virus no identificados previamente. Asimismo, presentan información importante sobre el origen, diversidad y distribución de los virus en un grupo de protistas.

Referencias

  1. Beltran, E. (1941). Felix Dujardin y su “histoire naturelle des zoophytes. Infusoires”, 1841. Rev. Soc. Mex. Hist. Nat., II. (2 – 3): 221-232, 1941.
  2. Beltrán, E. 1979. Notas de historia protozoológica V. El renacimiento de la protozoología siete fecundos lustros: 1941-1976. Mex. Hist. Cienc. y Tec., No. 5: 91-114.
  3. Corliss, J.O. (1989). The Protozoon and the Cell: A Brief Twentieth-Century Overview. Journal of the History of Biology Vol. 22, No. 2 pp. 307-323.
  4. Grybchuk, D y colaboradores. (2017). Viral discovery and diversity in trypanosomatid protozoa with a focus on relatives of the human parasite Leishmania. PNAS 28: E506-E5015.
  5. Iturbe, U. y Lazcano, A. El método natural de clasificación y los caracteres de comparación universal. En: Contreras-Ramos, A., Cuevas-Cardona, M. C., Goyenechea, I. e Iturbe U., (editores). La sistemática, base del conocimiento de la biodiversidad. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, 2007. Pachuca, Hidalgo, México.
  6. Leadbeater , B.S.C. y McCready, S.M.M. The fagellates: historical perspectives. editado por Barry S. C. Leadbeater, John C. Green. Flagellates: Unity, Diversity and Evolution.
  7. Mahé, F. y colaboradores. (2017). Parasites dominate hyperdiverse soil protist communities in Neotropical rainforests. Nature Ecology & Evolution 1(91):1-8
  8. Rodríguez,D.J.G, J.L. Olivares y J. Arece. (2010). Evolución De Los Protozoos. Rev. Salud Anim. Vol. 32 No. 2: 118-120.
  9. Rothschild, L.J. (2004). Introductory Remarks: Protozoology (Protistology) at the Dawn of the 21st Century. The Journal of Eukaryotic Microbiology 51(1).
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Licenciada en Biología. Mención Ecología. Universidad Central de Venezuela.

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