PARAZITISMUS II Parazitismus jako ekologický pojem Paraziti jako přirozená součást nejrůznějších typů ekosystémů Fenomén parazitismu Typy vztahů mezi organismy A B Parazitismus + - Predace + - Kompetice - - Protokooperace + + Mutualismus + + Komensalismus + 0 Amensalismus - 0 Neutralismus 0 0 Parazitismus = forma symbiosy Parazit – organismus (mikroorganismus, rostlina, živočich), který žije na těle nebo uvnitř těla jiného organismu (hostitele), živí se na jeho úkor a tím mu škodí. Kdo to je parazitolog ? Quaint person who seeks truth in strange places, person who sits on one stool, staring at another. Parazitismus je způsob soužití dvou organismů, z nichž jeden organismus využívá druhý organismus. Parazit se může živit tkáněmi hostitele nebo se přiživovat na hostitelově potravě či jinak profitovat z hostitelova organismu nebo jeho činnosti a snižovat přitom jeho biologickou zdatnost. Parazitismus – vzájemný vztah, při kterém jeden organismus (druh) získává výhodu, zatímco druhý je tímto vztahem poškozován. Je parazitismus symbioza ? Jak definujeme parazitismus ? Parasitismus vs. Symbiosa •Pojem symbiosis pochází z řečtiny (řecky sym = spolu; bios – život) • •Existuje velké množství symbiotických spojení, kdy jeden organismus je např. větší, a druhý menší. Většího označujeme jako hostitele a menšího jako symbionta. Symbiosa v přírodě - příklady Co je to symbiosa ? • •Symbióza – jakýkoliv vztah nebo soužití dvou nebo více druhů organismů, ať prospěšné nebo neprospěšné. Parazit - symbiosa ►Celý život nebo alespoň jeho část žije na povrchu nebo uvnitř těla svého hostitele • • ►Živí se na jeho úkor (exploatace) → tento efekt však může být i zcela zhoubný (pro jedince hostitele - patogenita) • ► OP1027 Jak se stát úspěšným parazitem ? Jak se stát úspěšným parazitem ? Co je potřeba umět ? ►Musí mít strategii vyhledávání hostitele • ►Způsob jak proniknout do hostitele a přichytit se na/uvnitř jeho těla • ►Schopnost se adaptovat na fyzikálně-chemické podmínky uvnitř organismu hostitele • ►Schopnost se v těle hostitele uživit • ►Schopnost se bránit vůči obranným mechanismům organismu hostitele (imunita) • ►Schopnost se množit a šířit na další hostitelské organismy Být parazitem není jednoduché ! • • • Je to ale terno !!! Rozmanitost parazitů Výsledek obrázku pro hořavka duhová Výsledek obrázku pro synodontis multipunctata Desmodus.jpg Výsledek obrázku pro adult trematode Výsledek obrázku pro Giardia Výsledek obrázku pro Anisakis Babesia lions Výsledek obrázku pro Cymothoa exigua Výsledek obrázku pro acanthocephala fish Výsledek obrázku pro Eudiplozoon nipponicum Schistocephalus Počet druhů cizopasníků Plantae Paraziti a hemiparaziti R 2 620 Fungi - paraziti rostlin R 28 100 paraziti živočichů Ž 4 000 Protista – paraziti rostlin R 100 paraziti živočichů Ž 7 505 Animalia Plathelminthes Ž 40 000 Nematoda – paraziti rostlin R 2 500 paraziti živočichů Ž 10 000 Crustacea Ž 4 500 Arachnida Ž 10 000 Insecta – paraziti živočichů Ž 15 500 paraziti rostlin R 63 300 parazitoidi živočichů Ž 107 500 parazitoidi rostlin R 159 000 Chordata Ž 100 Kolik je na Zemi cizopasníků ? Diverzita cizopasníků 1 volně žijící druh – 1 druh cizopasníka – polovina biosféry paraziti Parazitismus – velmi rozšířený biologický jev úspěšná životní strategie Parasites of Homo sapiens other non human parasites Výskyt parazitů u Eucaryota Současné znalosti diverzitě parazitů 1,000,000 popsaných druhů Eucaryot 100,000 popsaných druhů parazitů (Poulin & Morand, 2004) table diverzita >70 evolučních přeskoků od volně žijících k parazitickým životním formám (Poulin & Morand, 2004) Současný stav poznání diverzity cizopasníků Evoluční vztahy hlavních skupin Platyhelminthes Parazitismus jako ekologický pojem ►Reciproká interakce, výhoda pro parazita, poškození pro hostitele • ►Velmi rozšířený biologický fenomén, vysoká diverzita cizopasníků, vysoká diverzita ekologických nik → velmi úspěšná životní strategie Kritéria charakterizující parazita ekologicky • ►Počet napadených hostitelů • ►Vliv parazita na fitness hostitele • ►Intenzita infekce a mortalita na sobě závisí nebo nezávisí • ►Hostitele usmrcuje a nebo ne Typy parazitismu •Parazit •Predátor •Parazitoid •Mikropredátor •Parazitický kastrátor •Parazitičtí obratlovci •Parazitické rostliny •Hnízdní parazitismus •Sociální parazitismus u hmyzu • • Evoluční strategie parasitismu •Paraziti přenosní přímo (kontaktem) •Paraziti přenosní troficky •Paraziti přenosní vektorem •Parasitoidi •Parazitičtí kastrátoři •Mikropredace • Jak vypadá typický parazit ? ►Napadá jednoho hostitele a má slabé • nebo žádné patogenní působení • ►Hostitel přežívá • ►Andreson & May (1979) : • typický parazit – závislý na • intenzitě infekce (makroparazit) • patogen – nezávislý na intenzitě • infekce (mikroparazit) • •!!! Troficky přenosný typicky parazit • nebo patogen vyžaduje usmrcení hostitele • - častá manipulace chováním hostitele Výsledek obrázku pro adult trematode Výsledek obrázku pro Giardia life_c4 Fig. 21. Výsledek obrázku pro Anisakis Výsledek obrázku pro Anisakis Parasitoid ►Jeden hostitel ► ►Hostitel je usmrcován • ►Parasitické larvy o hmyzu Diptera (Tachinidae) a Hymenoptera (Chalcidoidea, Braconidae), fyziologické adaptace (endosymbiotické viry) • ►Samičky kladou vajíčka do hostitele, líhnoucí se larvy jsou parazitické Parazitický kastrátor ►Energie sloužící hostiteli k reprodukci je využívána parazitem ► ►Parazitický kastrátor - zabíjí hostitele v evolučním slova smyslu ► ►Částečný kastrátor – přechod mezi typickým parazitem a parazitickým kastrátorem Výsledek obrázku pro hymenolepis diminuta cysticercoids Krevsající členovci - Mikropredátoři Ryby jako (ekto)paraziti - mihule Ryby jako (endo)paraziti – hořavka duhová ??? Fish and mussels: Importance of fish for freshwater mussel conservation - Modesto - 2018 - Fish and Fisheries - Wiley Online Library Parazitické rostliny - fytopatologie Variace evoluční strategií parazitismu •Hyperparazitismus •Sociální parazitismus •Hnízdní parazitismus •Kleptoparazitismus •Sexuální parazitismus •Adelphoparazisimus • Hyperparasitismus https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/65/Pteromalid_hyperparasitoid.jpg/220px-Pter omalid_hyperparasitoid.jpg A hyperparasitoid wasp (Pteromalidae) on the cocoons of its host, a braconid wasp (subfamily Microgastrinae), itself a koinobiont parasitoid of Lepidoptera https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6a/Parasite140019-fig4_Nosema_podocotyloidis _-_Hyperparasitic_Microsporidia.tif/lossy-page1-1024px-Parasite140019-fig4_Nosema_podocotyloidis_-_ Hyperparasitic_Microsporidia.tif.jpg A hyperparasitic microsporidian, Nosema podocotyloidis, a parasite of a digenean, Podocotyloides magnatestis, itself a parasite of the fish Parapristipoma octolineatum[1] https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f9/Parasite200168-fig1_Triple_barcoding_for_ a_hyperparasite%2C_its_parasitic_host%2C_and_the_host_itself.png/800px-Parasite200168-fig1_Triple_b arcoding_for_a_hyperparasite%2C_its_parasitic_host%2C_and_the_host_itself.png The hyperparasitic monogenean Cyclocotyla bellones is found on Ceratothoa parallela, a cymothoid isopod parasite of the sparid fish Boops boops Hyperparasitismus Hyperparaziti mohou kontrolovat populace svých hostitelů a jsou často využíváni v biologickém boji v agrikulturách a v určitém smyslu i v medicíně. Kontrolní efekt můžeme vidět např. ve způsobu, kdy CHV1 virus pomáhá kontrolovat poškozování amerického ořešáku bakterií Cryphonectria parasitica a kdy tento bakteriofág může být pro uvedenou bakteriální infekci limitující. Je pravděpodobné, že i přes malý stupeň poznání, můžeme předpokládat, že většina patogenních mikroparazitů bude mít svoje hypeparazity, kteří budou mít v agrikultuře a medicíně uplatnění. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92/Gallarutos.jpg/1280px-Gallarutos.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Galle.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/98/Biorhiza_pallida_male.jpg/1024px-Biorhiza _pallida_male.jpg Hyperparaziti se živí na úkor jiných parazitů, svých hostitelů, např. protozoa žijící uvnitř těl helmintů nebo fakultativní nebo obligátní parasitoidi, jejichž hostitelé jsou buď praví paraziti nebo parasitoidi. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5e/Oak_apples_on_oak_leaf_and_in_cross_secti on.JPG/1280px-Oak_apples_on_oak_leaf_and_in_cross_section.JPG Sociální parazitismus Sozialparasitismus bei mitteleuropäischen Ameisen - Veranstaltung | Naturkundemuseum Sociální parazitismus a otrokářstvví •Nejčastěji Hymenoptera • •Parazitické druhy jsou závislé na členech kolonie sociálního hmyzu – Formicidae, Myrmicidae a včely. • •Sociální parazitismus vznikl několikrát na sobě nezávisle – různé strategie a sociální organizace jak u parazitoidů tak u hostitelů. • •Dva typy – (1) složená hnízda a (2) smíšené kolonie • •(1) složená hnízda - nepříbuzné druhy – P krade potravu a žere potomstvo H v mraveništi a nebo 2 druhy žijí společně - jeden ovládá druhý a je jím krmen regurgitovanou potravou •(2) smíšené kolonie: •dočasný sociální parazitismus (DSP) •Otrokářství (dulosis) •Stálý parazitismus (inkvilinismus) bez otrokářství • •DSP – oplozená královna pronikne do kolonie H – maskuje se - zabije původní královnu – produkuje potomky a nahradí původní druh •Otrokářství – využití pro práci – mravenci – nájezdy do hnízd - kradou larvy a kukly. Otrokáři často nejsou schopni získávat potravu – adaptace – čelisti zabíjející bránící se dělnice. •Invilinismus - nejčastější strategie u mravenců – P královnu nezabíjí, ale využívá celou strukturu a organizaci kolonie pro svůj prospěch. P produkuje pouze sexuální kastu a případně vojáky. •Smíšení kolonií – fylogenetická příbuznost partnerů – hypotézy vzniku •Hnízdní parazitismu i u včel – cca 15% druhů – včela naklade vajíčka do hnízda jiného druhu – larva zlikviduje vejce či larvu H. Parazitická včela je často podobná svému H. • Hnízdní parazitismus – kukačka obecná Hnízdní paraziismus Ancient host specificity within a single species of brood parasitic bird | PNAS PDF] Patterns of host use by a precocial obligate brood parasite, the Black-headed Duck: ecological and evolutionary considerations | Semantic Scholar Kleptoparazitismus •V případě kleptoparazitismu (pochází z řeckého κλέπτης (kleptēs), „zloděj"), paraziti kradou potravu svým hostitelům. Tento typ parazitismu se často týká blízce příbuzných ať už ve smyslu stejného druhu nebo mezi druhy v rámci stejného rodu nebo čeledi. Například mnoho linií včel „cuckoo bees“ kladou vajíčka do hnízd jiných druhů včel stejné čeledi. •Kleptoparasitismus je relativně četný i u ptáků, kde některé fregatky jsou specializované na pirátské získávání potravy od jiných mořských ptáků ihned poté co ji tito ptáci uloví. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/00/Gull_attacking_sea_otter.jpg Racek kradoucí potravu vydře. Kleptoparazitismus - příklady https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c0/Argyrodes_flavescens_at_Nayikayam_Thattu. jpg/800px-Argyrodes_flavescens_at_Nayikayam_Thattu.jpg Kleptoparasitismus - příklady https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/Kleptoparasitism_Great_Cormorant.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/eb/Cheetah_with_impala_kill.jpg/1920px-Cheet ah_with_impala_kill.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8e/Hyenas_at_stolen_impala_kill.jpg/1920px-H yenas_at_stolen_impala_kill.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/13/Hyena_arriving.jpg/1920px-Hyena_arriving. jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/38/Klepto.JPG/1280px-Klepto.JPG https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5b/Western_Gull_chasing_Elegant_Tern.jpg/192 0px-Western_Gull_chasing_Elegant_Tern.jpg Craticulina species. Tento druh je Cuckoo bee kleptoparasitem Philanthus v jižní Africe. Argerodes flavescens na pavučině Argiope pulchella. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ce/Diptera_Sarcophagidae_Miltogramminae_Craticulin a_sp_tibial_chaetae_Kleptoparasite_of_Philanthus.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/Cuckoo_bee.jpg Kleptoparasitismus – příklady – pavouci Enoplognatha ovata.JPG Lathys.insulana.male.-.tanikawa.jpg PlatycryptusUndatusFemale.jpg Crassignatha danaugirangensis female, dorsal view.jpg Mysmena wawuensis female paratype.jpeg Enoplognatha ovata Platycryptus undatus Lathys insulana Crassignatha danaugirangensis Mysmena wawuensis Kleptoparazitismus a forézie •Kleptoparaziti – ujídají svému hostiteli od úst – snižují tak množství přijaté potravy – např. fregatky •Jiné využití hostitele – forézie – hostitel slouží jako přepravní prostředek •Braula coeca – kleptomanická a foretická moucha •okrádá různé hmyzí a pavoučí predátory •Drobní kleptoparaziti – často malí roztoči – tiplíci – vykrádají pavoučí sítě •Okrádaní jsou často např. listorozí brouci – hovniválové – parazitují jim na kuličkách larvy much (Sphaeroceridae) – kulička jim slouží jako místo vývoje potomstva GoshawkFalconry.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/1997_274-24_Gerewol.jpg Kleptoparasitismus – příklady - lidé •Lidský intraspecifický kleptoparasitismus (člověk krade potravu člověku) je běžné v dobách hladomoru. • •Sokolnictví – člověk využívá dravé ptáky pro lov a nebo kormorány pro lov ryb. • •V národní parku Waza v Kamerunu (2006) bylo pozorováno pronásledování lvů, což vede k poklesu jejich populací. 1997 275-15 young Wodaabe women.jpg Elephants around tree in Waza, Cameroon.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/64/1968_5Nigeria_CDC.png/143px-1968_5Nigeria _CDC.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4f/Bengal_famine_1943_photo.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/50/Cormorant_at_Kanjia_Lake%2C_Bhubaneswar.J PG/1280px-Cormorant_at_Kanjia_Lake%2C_Bhubaneswar.JPG Microcarbo melanoleucos Austins Ferry 3.jpg Sexuální parasitismus •Unikátní strategii mají hlubinné ryby druhu Ceratias holboelli, kde samec je redukován na velice malou velikost těla a je tzv. sexuální parazit. Z hlediska svého přežití zcela závisí na samici svého druhu. Je přichycen na její spodní straně těla a není schopen ….. Samice jej živí a chrání před predátory, zatímco samec ji toto ničím neopětuje. Jediné co ji poskyuje jsou spermie, které samice potřebuje pro vznik nové generace. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/%D0%A1%D0%B5%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8 F_%D1%86%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BF%D0%B8%D1%8F_%28cropped%29.jpg Samec ryby Ceratias holboelli žije jako malý sexuální parazit permanentně přichycený na spodní straně těla samice. Effect on fitness Number of hosts/prey attacked 1 host > 1host/prey Death of host not required Death of host required < 100% Typical parasite Tropically transmitted typical parasite Micropredator 100% (prey has 0 fitness) Parasitic castrator Parasitoid Predator Ekologické vymezení parazita I Ekologické vymezení parazitismu II Effect on host fitness Number of hosts/prey attacked 1 host > 1host/prey Death of host not required Death of host required < 100% typical parasite pathogen trophically trans- mitted typical parasite trophic trasmitted pathogen micropredator harvest regeneration 100% (prey has 0 fitness) partial castrator parasitic castrator trophically trans- mitted castrator parasitoid social predator predator Frekvence poměru relativní velikosti těla konzumenta a hostitele Figure 1 ►Podle spojení s hostitelem • obligátní (Monogenea, Digenea, Cestoda) • fakultativní (nematoda Micronema) • hyperparasitický – Udonella on parasitic Crustacea ►Podle časového úseku kdy parazitují • permanentní (Plasmodium, Entamoeba) • temporální (Argulus, Ixodes) • periodický – vývojová stádia (glochidie Mollusca, larvální Diptera), generační (Rabdias bufonis) ► Ekologická klasifikace parazitů Ekologické klasifikace parazitů Mikroparaziti – množí se na/v hostiteli (viry, bakterie, houby, prvoci) Makroparaziti - vyvíjejí a rostou na/v hostiteli (helminti, členovci) Ekologické klasifikace parazitů Podle hostitelů Podle lokalizace Podle vazby na hostitele Podle časového úseku, kdy parazitují Podle typu životního cyklu Podle způsobu výživy Podle hostitelů Zooparaziti – paraziti živočichů a člověka Fytoparaziti – paraziti rostlin Podle lokalizace Ektoparaziti – na povrchu těla hostitele (monogenea, parazitičtí korýši, vši, blechy) Endoparaziti – ve vnitřních orgánech hostitele (měňavka úplavičná, motolice, tasemnice) Endoparaziti 1)Střevní (Entamoeba histolytica, Trematoda, Cestoda) 2)Krevní – a) v plasmě (Trypanosoma) b) v krvinkách (Plasmodium) 3) Kavitární – Entamoeba gingivalis, Trichomonas vaginalis 4) Tkáňoví – a) intracelulární (Toxoplasma gondii, Leishmania) b) Epicelulární (Giardia intestinalis) c) Intercelulární (Myxosporidia) Ektopická lokalizace – Paragonimus westermani Podle vazby na hostitele Obligatorní – celý svůj život parazitují (motolice, tasemnice) Fakultativní – parazitují pouze příležitostně (pijavka lékařská) Podle časového úseku v životním cyklu kdy parazitují Permanentní – celý ŽC parazitují (Plasmodium) Temporární – parazitují pouze občas – příjem potravy (Argulus, Anopheles, Culex, Ixodes) Periodický parazitismus Plasmodium falciparum MSP1 - The Native Antigen Company Periodický parazitismus 1)Parazitismus stádijní a) larvální (glochidia mlžů, larvy dipter – myiasis) b) imaginální – (komáři, muchničky) 2) Parazitismus generační (hádě ropuší – Rhabdias bufonis) Podle typu životního cyklu Monoxenní – (Eimeria tenella, Enterobius vermicularis) Heteroxenní – Toxoplasma gondii, Sarcosystis tenella, Fasciola hepatica) Dixenní Trixenní Tetraxenní Podle způsobu výživy Stenofágní (monofágní) živí se na jednom druhu hostitele – specialista Euryfágní (polyfágní) – živí se více druzích hostitelů – generalista Specifičnost cizopasníka Životní cyklus parazita Životní cyklus přímý Životní cyklus nepřímý DH 1.Mz 2.Mz 3.Mz Klasifikace hostitelů •Hostitel definitivní •Mezihostitel •Paratenický hostitel •Rezervoárový hostitel •Náhodný hostitel •Vektor – přenašeč Příklady vektorů http://commons.wikimedia.org/wiki/Special:FilePath/Digestive_system_diagram_cs.svg?width=300 • • •Děkuji za pozornost