Nematologia - Nematology

C. elegans

Nematologia to dyscyplina naukowa zajmująca się badaniem nicieni lub obleńców. Chociaż badania nematologiczne sięgają czasów Arystotelesa lub nawet wcześniej, nematologia jako samodzielna dyscyplina ma swoje rozpoznawalne początki od połowy do końca XIX wieku.

Historia: przed 1850

Badania nematologiczne, podobnie jak większość dziedzin nauki, opierają się na obserwacjach i zapisie tych obserwacji. Najwcześniejsze pisemne sprawozdanie o niejako „ujrzeniu” nicienia można znaleźć w Pięcioksięgu Starego Testamentu w Biblii, w Czwartej Księdze Mojżesza, zwanej Liczb: „I Pan zesłał ogniste węże między lud, a ugryzli ludzi, a wielu ludzi z Izraela zginęło”. Chociaż nie istnieją żadne dane empiryczne, aby przetestować tę hipotezę, wielu nematologów zakłada, a poszlaki sugerują, że „ognistymi wężami” jest gwinea, Dracunculus medinensis , ponieważ nicienie te zamieszkuje region w pobliżu Morza Czerwonego .

Przed 1750 r. zarejestrowano dużą liczbę obserwacji nicieni, wiele z nich przez wybitne wielkie umysły starożytnej cywilizacji. Hipokrates (ok. 420 pne), Arystoteles (ok. 350 pne), Celsus (ok. 10 pne), Galen (ok. 180 ne) i Redi (1684) wszyscy opisali nicienie pasożytujące na ludziach lub innych dużych zwierzętach i ptakach. Borellus (1653) był pierwszym, który zaobserwował i opisał wolno żyjącego nicienia, którego nazwał „węgorzem octowym”; a Tyson (1683) użył prymitywnego mikroskopu do opisania szorstkiej anatomii ludzkiej glisty jelitowej, Ascaris lumbricoides .

Inni znani mikroskopijni poświęcili czas na obserwację i opisanie nicieni żyjących na wolności i pasożytujących na zwierzętach: Hooke (1683), Leeuwenhoek (1722), Needham (1743) i Spallanzani (1769). Obserwacje i opisy nicieni pasożytujących na roślinach, które mniej rzucały się w oczy starożytnym naukowcom, nie cieszyły się tak dużym zainteresowaniem, ani tak wcześnie, jak pasożyty zwierzęce. Najwcześniejsza aluzja do nicieni pasożytujących na roślinach jest jednak zachowana w słynnym piśmiennictwie. „Zasiał kąkol, nie żniwa kukurydzy”, wers Williama Szekspira napisany w 1594 r. w Utraconej pracy miłości , akt IV, scena 3, z pewnością odnosi się do zatrutej pszenicy wywołanej przez pasożyta roślinnego, Anguina tritici .

Needham (1743) rozwiązał „zagadkę kąkolu”, kiedy zmiażdżył jedno z chorych ziaren pszenicy i zaobserwował „Zwierzęta Wodne… zwane Robakami, Węgorzami lub Wężami, do których bardzo przypominają”. Jest prawdopodobne, że w starożytnej literaturze można znaleźć niewiele lub żadnych innych zarejestrowanych obserwacji nicieni pasożytujących na roślinach lub ich skutków.

Od 1750 do początku XX wieku badania nematologii nadal miały charakter opisowy i taksonomiczny, koncentrując się głównie na wolno żyjących nicieniach oraz pasożytach roślin i zwierząt. W tym okresie wielu produktywnych badaczy przyczyniło się do rozwoju nematologii w Stanach Zjednoczonych i za granicą. Począwszy od Needham i kontynuując do Cobba, nematolodzy kompilowali i stale poprawiali szeroką opisową taksonomię morfologiczną nicieni.

Historia: 1850 do chwili obecnej

Uważa się, że Kuhn (1874) był pierwszym, który zastosował fumigację gleby do zwalczania nicieni, stosując zabiegi z użyciem dwusiarczku węgla na polach buraków cukrowych w Niemczech. W Europie w latach 1870-1910 badania nematologiczne koncentrowały się głównie na kontrolowaniu nicieni buraka cukrowego, ponieważ produkcja buraków cukrowych stała się w tym czasie ważną gospodarką w Starym Świecie.

Chociaż naukowcy z XVIII i XIX wieku dostarczyli znacznej ilości ważnej podstawowej i stosowanej wiedzy na temat biologii nicieni, badania nad nematologią rzeczywiście zaczęły rozwijać się pod względem jakości i ilości pod koniec XX wieku. W 1918 roku, pod kierownictwem Harry'ego B. Shawa, w Urzędzie Pocztowym Stanów Zjednoczonych w Salt Lake City w stanie Utah zbudowano pierwszą stałą stację terenową nematologii, po tym, jak naukowcy zaobserwowali nicienie buraka cukrowego na polu na południe od miasta. W tym samym roku Nathan Cobb (1918) opublikował swój Contributions to a Science of Nematology i podręcznik laboratoryjny „Estimating the Nema Population of Soil”. Te dwie publikacje dostarczają ostatecznych zasobów dla wielu metod i aparatury stosowanej w nematologii do dziś.

O dalekosiężnym wpływie Cobba na badania nematologiczne Jenkins i Taylor piszą:

Chociaż wielu pracowników odegrało ważną rolę w rozwoju nematologii roślin, żaden z nich nie miał większego wpływu, szczególnie w Stanach Zjednoczonych, niż NA Cobb. W 1913 Cobb opublikował swoją pierwszą pracę na temat nematologii w Stanach Zjednoczonych. Od [1913] do 1932 był niekwestionowanym liderem [nematologii] w tym kraju. Dzięki jego wysiłkom zainicjowano i rozwinięto szeroko znany program badań nematologicznych [USDA]. Wielu jego uczniów i współpracowników stało się liderami w dziedzinie nematologii roślin w latach 30., 40. i 50. XX wieku. Ponadto w trakcie swojej kariery produkcyjnej dokonał ważnych odkryć w dziedzinie taksonomii, morfologii i metodologii nicieni. Wiele jego technik jest wciąż niedoścignionych!

Chyba nikt nie wywarł tak pozytywnego wpływu na dziedzinę nematologii, jak Nathan Augustus Cobb.

W latach 1900-1925 różne państwowe rolnicze stacje doświadczalne zajmowały się ważnymi problemami związanymi z agrogospodarką, choć niewiele stacji poświęciło dużo uwagi nicieniom pasożytniczym roślin. Opisy historii nematologii (nielicznych, które istnieją) wspominają o trzech głównych wydarzeniach, które miały miejsce w latach 1926-1950, które wpłynęły na relatywne znaczenie nicieni w oczach rolników, ustawodawców i ogólnie amerykańskiej opinii publicznej. Te same wydarzenia miały głęboki ogólnoświatowy wpływ na przebieg badań nematologicznych w ciągu następnych pięćdziesięciu do siedemdziesięciu pięciu lat.

Po pierwsze, odkrycie złocistego nicienia na polach ziemniaków na Long Island doprowadziło do wyprawy amerykańskich urzędników kwarantanny na pola ziemniaków w Europie, gdzie od wielu lat znane były niszczycielskie skutki tego pasożyta. Ta wycieczka rozwiała wszelki sceptycyzm co do powagi tego szkodnika rolniczego. Po drugie, wprowadzenie fumigantów glebowych, DD i EDB, po raz pierwszy udostępniło nematocydy, które można było skutecznie i praktycznie stosować na skalę polową. Po trzecie, rozwój odmian uprawnych odpornych na nicienie przyniósł znaczne fundusze rządowe na badania nematologii stosowanej.

Wydarzenia te przyczyniły się do przejścia od szeroko zakrojonych badań nematologicznych opartych na taksonomii do głębokich, ale ukierunkowanych badań nicieni pasożytujących na roślinach, zwłaszcza zwalczania szkodników rolniczych. Od wczesnych lat 30. do niedawna większość badaczy zajmujących się nicieniami była z wykształcenia patologami roślin. W związku z tym badania nematologiczne skłaniały się mocno w kierunku odpowiedzi na pytania patologiczne i agroekonomiczne roślin w ciągu ostatnich trzech czwartych XX wieku.

Kolekcje okazów

  • Kolekcja nicieni Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych jest jedną z największych kolekcji i zawiera ponad 49 200 stałych preparatów i fiolek.
  • Kolekcja University of California Riverside Nematode obejmuje 3184 slajdy. Dodatkowo kolekcja liczy 33 406 szkiełek i 16 170 fiolek.
  • Nematode Collection Europe to największa kolekcja preparatów zawierających nicienie w Europie.
  • National Collection of Nematodes (NCN) przechowywana w ARC-Plant Protection Research Institute (ARC-PPRI) w RPA zawiera 7209 okazów typu.

Znani nematolodzy

Wkład do innych nauk

Nematolodzy w XIX wieku również wnieśli istotny wkład w inne dziedziny nauki. Butschli (1875) po raz pierwszy zaobserwował formowanie się ciał polarnych u nicieni przez podział jądrowy , Beneden (1883) badał Ascaris megalocephala, kiedy odkrył oddzielenie połówek każdego z chromosomów od dwojga rodziców i mechanizm mendlowskiej dziedziczności. Boveri (1893) wykazał dowody na ciągłość plazmy zarodkowej i że soma może być uważana za produkt uboczny bez wpływu na dziedziczność.

Caenorhabditis elegans jest szeroko stosowanym gatunkiem modelowym , początkowo do rozwoju nerwowego, a następnie do genetyki. WormBase zestawia badania dotyczące gatunku.

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Mai, WF i Motsinger, RE 1987. Historia Towarzystwa Nematologów. Strony 1–6 w: Vistas on Nematology. JA Veech i DW Dickson, wyd. Towarzystwo Nematologów, Inc. Hyattsville, Maryland.
  • Van Gundy, SD 1980. Nematologia – status i perspektywy: Zdejmijmy zasłony i poszerzmy horyzonty. Journal of Nematology 18:129-135.