PARAZITISMUS Parazitismus jako ekologický pojem Paraziti jako přirozená součást nejrůznějších typů ekosystémů 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. Diverzita cizopasníků 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 Diverzita cizopasníků 1 volně žijící druh – 1 druh cizopasníka – polovina biosféry paraziti Parazitismus – velmi rozšířený biologický jev úspěšná životní strategie 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 Parasites of Homo sapiens other non human parasites Occucence of parasitism in Eucaryota Evoluce parazitismu •Pozice zástupců Platyhelmithes s parazitickými zástupci 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 Fenomén parazitismu Typy vztahů mezi organismy A B Parazitismus + - Predace + - Kompetice - - Protokooperace + + Mutualismus + + Komensalismus + 0 Amensalismus - 0 Neutralismus 0 0 Parazitismus = forma symbiosy Je parazitismus negativní biologická interakce ? Symbiosa v přírodě - příklady Je parazitismus symbióza ? ►Celý život a nebo alespoň jeho část žije na nebo uvnitř těla svého hostitele • ►živí se na jeho úkor → jeho efekt na hostitele může být škodlivý • ► OP1027 Hlavní starosti parazita 1.Mít strategii úspěšného vyhledávání hostitele 2.Znát způsob jak vniknout do hostitele a zachytit se v něm 3.Adaptovat se vůči fyzikálně-chemickým podmínkám hostitele 4.Být schopen se v těle hostitele uživit 5.Umět se bránit před obranným systémem hostitele 6.Dokázat se v množit a šířit na další hostitele 7. Výhody parazitismu 1) Po nalezení hostitele nemusí hledat dalšího 2) Permanentní dostupnost potravy 3) Redukovaná potřeba složitého získávání a zpracovávání potravy 4) Ochrana před extrémy vnějšího prostředí 5) Ochrana před predátory a nemocemi 6) Redukovaná potřeba mechanismů šíření (zajišťuje hostitel) 7) Větší tělesné proporce pro reprodukční orgány než u volně žijících živočichů Nevýhody parazitismu 1) Extrémní specifičnost zvyšuje riziko vyhynutí 2) Nutnost vyhledat optimální místo lokalizace na/v hostiteli 3) Nutnost se adaptovat vnitřnímu fyziologickému prostředí hostitele 4) Nutnost překonávat imunitní systém hostitele 5) Rozšíření je omezeno na geografické rozšíření hostitele 6) Přenos je extrémně riskantní a většina potomků cizopasníka zahyne před dosažením vhodného hostitele. Význam parazitismu pro člověka Ekonomický význam pro lidské zdraví Ekonomický význam pro zdraví hospodářských zvířat Vliv cizopasníků na historii lidstva Parazitární nemoci člověka Helmintózy 4,46 miliard Ascaris lumbricoides 1221 mil Ancylostoma 740 mil Trichuris 795 mil Filariózy 657 mil Schistosomy 200 mil Malárie 298-659 mil Entamoeba histolytica 50 mil Bez komentáře ! Viry jsou v podstatě obligátní paraziti, bez hostitele nejsou schopni existence ! Faktory zhoršující vliv parazitismu Chudoba Nedostatečná hygiena Podvýživa Nedostatečná zdravotní infrastruktura Nezájem vládních garnitur Korupce Urbanizace Sociální konflikty/války Přesuny vnímavých osob do oblastí s infekcí Přesuny napadených osob do oblastí bez infekce Antropogenní poškozování/degradace prostředí Přírodní katastrofy Nedostatek účinných léčiv/rezistence cizopasníků Růst rezistence vektorů/mezihostitelů Parazitismus jako ekologický pojem ►Reciproká interakce, výhoda pro parazita, poškození pro hostilele • ►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 • • Typický parazit ►Jeden hostitel a velmi slabé nebo ►žádné poškozování hostitele • ►Hostitel přežívá • ►Andreson & May (1979) : •typický parazit – závisí na intenzitě • infekce (makroparazit) •patogen – nezávislý na intenzitě infekce • (mikroparazit) • •!!! Troficky přenosný parazit nebo patogen •vyžaduje usmrcení 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 Hnízdní parazitismus – kukačka obecná A co ryby, mají si kde hrát ? Když se řekne zdravý jako ryba ? 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 Členovci - formy parazitismu •Paraziti •Mikropredátoři •Parazitoidi •Kleptoparaziti •Forezie •Sociální paraziti •Otrokářství • •Paraziti •Trvalí (permanentní) -vši, kloši – sají opakovaně na tomtéž hostiteli po celý ŽC •- Dočasní (temporární) -komáři, ovádi, ploštice, flebotomové - sají relativně krátce - mikroparaziti • Krevsající členovci - Mikropredátoři Formy parazitismu - parazitoidi •Parazitoid – strategie blízká predaci – zabíjí svého hostitele na konci vývoje – vyžírá orgány a tkáně – živá konzerva – velikost srovnatelná. • •Hostitelé jsou všechna vývojová stádia hmyzu i dalších bezobratlých – např. housenky motýlů, larvy blanokřídlých, pavouci. • •Nevyměšují – slepé střevo – defekace až po ukončení vývoje v H • •Hyperparazitismus – parazitace larev blanokřídlých - parazitoidů •Nejčastěji Hymenoptera – 50tis a Diptera – 15tis druhů, ale i brouci, motýli, siťokřídlí – odhad až 25% hmyzu. •Zástupci Hymenoptera – lumci (Ichneumonidae), lumčíci (Braconidae), vejřitky (Proctotrupoidea), mšicomary (Aphiidae), vejcomary (Scelionidae), chalcidky (Chalcidoidea) •Hlavně Apocrita – štíhlý pas – adaptace na vpich vajíček do H •Primitivní vosy (Scoliidae, Tiphiidae, Mutiliidae) – kladélko – žahavý orgán – ochromení H – pak kladení vajíčka. •Hrabalky (Pompiloidea) svého H zahrabou do podzemního hnízda, 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 Kleptoparazitismus - příklady 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. • Parazitické rostliny - fytopatologie Klasifikace hostitelů •Hostitel definitivní •Mezihostitel •Paratenický hostitel •Rezervoárový hostitel •Náhodný hostitel •Vektor – přenašeč Příklady vektorů 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 (Trypaanosoma) b) v krvinkách (Plasmodium) 3) Kavitární – Entaboeba gingivalis, Trichomonas vaginalis 4) Tkáňoví – a) intercelulární (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 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 Adaptace k parazitismu Protista (Protozoa) Helminti Členovci Adaptace prvoků k parazitismu •Strukturální •Biologické •Fyziologické •Biochemické •Ekologické •Molekulární • • Schéma živočišné buňky Tvarová různorodost prvoků Historie mikroskopické technika Historie mikroskopické techniky Obrovská rozmanitost prvoků Konvergence při evoluci prvoků Klasifikace prvoků „2000“ - základní klasifikace organismů – 6 říší – 3 domény života •Bacteria – patogenní agens - Prokaryota •Protozoa – paraziti člověka •Animalia – paraziti člověka •Fungi – paraziti člověka (patogenní agens) •Plantae – paraziti rostlin •Chromista – paraziti člověka (patogenní agens) Hlavní události v evoluci eukaryot 1. ztráta glykopeptidické buněčné stěny 2. vývoj vnitřního cytoskeletu 3. vznik fagotrofie Vznik a vývoj fagotrofie Hypotetická evoluce organismů Eucaryota - Protozoa Současné rozdělení eukaryotických organismů Klasifikace prvoků podle Simpsona a Rogera 2004 Zástupci parazitující u člověka Zástupci neparazitující u člověka Současné rozdělení eucaryot • • • Děkuji za pozornost Determinanty diverzity parazitů Longevity