Einzeller

Definition und Überblick

Einzeller (auch Eukaryotische und prokaryotische Einzeller, wissenschaftlich oft als Protisten oder Mikroorganismen bezeichnet) sind Lebewesen, deren gesamter Organismus aus nur einer einzigen Zelle besteht. Diese eine Zelle übernimmt sämtliche Lebensfunktionen: Stoffwechsel, Fortpflanzung, Reizbarkeit, Bewegung und Energiegewinnung. Einzeller bilden keine differenzierten Gewebe oder Organe aus, sondern erledigen alle biologischen Aufgaben mit Hilfe spezialisierter Zellstrukturen, den sogenannten Organellen. Obwohl sie mit bloßem Auge meist nicht sichtbar sind, stellen sie die mit Abstand artenreichste und individuenreichste Gruppe aller Lebewesen auf der Erde dar. Sie besiedeln nahezu jeden Lebensraum – von der Tiefsee über heiße Quellen bis zum Darm von Tieren und Menschen.

Prokaryotische und eukaryotische Einzeller

Die grundlegendste Unterscheidung innerhalb der Einzeller betrifft den Zellaufbau. Man unterscheidet zwei große Gruppen:

• Prokaryoten (Bacteria und Archaea): Ihre Zellen besitzen keinen membranumschlossenen Zellkern. Das Erbmaterial liegt frei im Zellplasma als sogenanntes Nukleoid vor. Prokaryoten sind in der Regel kleiner als eukaryotische Einzeller und verfügen über eine einfachere Zellstruktur. Zu ihnen gehören alle Bakterien und die Archaeen, die häufig in extremen Lebensräumen wie Salzseen, vulkanischen Schloten oder stark sauren Gewässern vorkommen.
• Eukaryoten (Protisten im weiteren Sinne): Diese Einzeller besitzen einen echten, von einer Doppelmembran umgebenen Zellkern, in dem die DNA organisiert in Chromosomen vorliegt. Darüber hinaus enthalten sie membranumschlossene Organellen wie Mitochondrien, Endoplasmatisches Retikulum und – bei photosynthetisch aktiven Formen – Chloroplasten. Bekannte Vertreter sind Amöben, Pantoffeltierchen (Paramecium), Augentierchen (Euglena) und Geißeltierchen (Flagellaten).

Systematik und taxonomische Einordnung

Die systematische Einordnung der Einzeller hat sich im Laufe der biologischen Forschung stark gewandelt. Historisch wurden alle einzelligen Eukaryoten als Protista in einem eigenen Reich zusammengefasst. Diese Klassifikation gilt heute als überholt, da molekulargenetische Untersuchungen gezeigt haben, dass die Gruppe der Protisten polyphyletisch ist – sie umfasst Organismen, die nicht von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen.

Moderne Systematiken verteilen die eukaryotischen Einzeller auf mehrere Großgruppen (Supergruppen), darunter:

• Excavata – z. B. Trypanosomen, Euglena
• SAR-Gruppe (Stramenopiles, Alveolata, Rhizaria) – z. B. Kieselalgen (Diatomeen), Ciliaten (Wimperntierchen), Foraminiferen
• Archaeplastida – einzellige Grünalgen und Rotalgen
• Amoebozoa – Amöben und Schleimpilze
• Opisthokonta – Kragengeißeltierchen (Choanoflagellaten), die als nächste Verwandte der Tiere gelten

Die prokaryotischen Einzeller gehören zu den Domänen Bacteria und Archaea, die zusammen mit der Domäne Eukarya das Drei-Domänen-System nach Carl Woese bilden.

Lebensweise und Ernährung

Einzeller zeigen eine enorme Vielfalt an Ernährungsstrategien. Man unterscheidet grundsätzlich drei Typen:

• Autotrophe Einzeller betreiben Photosynthese oder Chemosynthese und erzeugen organische Substanzen aus anorganischen Stoffen. Einzellige Algen wie Chlorella oder Cyanobakterien (Blaualgen) gehören zu den bedeutendsten Sauerstoffproduzenten des Planeten.
• Heterotrophe Einzeller nehmen organische Nahrung auf, entweder durch Phagozytose (Aufnahme fester Partikel), Osmotrophie (Aufnahme gelöster Nährstoffe) oder als Parasiten. Amöben umfließen ihre Beute mit Scheinfüßchen (Pseudopodien), während Pantoffeltierchen Nahrungspartikel mit Hilfe ihrer Wimpern (Cilien) in eine Mundöffnung strudeln.
• Mixotrophe Einzeller kombinieren autotrophe und heterotrophe Ernährung. Euglena etwa kann bei Licht Photosynthese betreiben und sich im Dunkeln von organischen Substanzen ernähren.

Fortpflanzung

Die häufigste Fortpflanzungsform bei Einzellern ist die ungeschlechtliche Vermehrung durch Zellteilung. Bei Prokaryoten erfolgt sie als binäre Fission, bei der das ringförmige Chromosom repliziert und die Zelle sich in zwei genetisch identische Tochterzellen teilt. Eukaryotische Einzeller vermehren sich durch Mitose mit anschließender Zellteilung (Cytokinese).

Viele eukaryotische Einzeller sind darüber hinaus zur sexuellen Fortpflanzung fähig. Pantoffeltierchen etwa tauschen bei der Konjugation genetisches Material zwischen zwei Individuen aus, was die genetische Variabilität erhöht. Einige Arten bilden unter ungünstigen Bedingungen widerstandsfähige Zysten oder Sporen, die extreme Temperaturen, Trockenheit und chemische Einflüsse überdauern können.

Ökologische Bedeutung

Einzeller spielen in praktisch allen Ökosystemen eine zentrale Rolle. Im Meer bilden photosynthetisch aktive Einzeller – vor allem Phytoplankton wie Kieselalgen und Dinoflagellaten – die Basis der Nahrungskette und erzeugen etwa 50