Biologia per il liceo/I protisti/Sintesi

I protisti sono piccoli esseri eucarioti, molto variegati tra loro, essi rappresentano il primo e fondamentale stadio evolutivo degli organismi eucarioti. In termini numerici sia di specie, sia di individui, la maggior parte degli eucarioti appartiene ai protisti. Essi non appartengono né al regno delle piante, né a quello dei  funghi, né a quello animale ma presentano caratteristiche comuni a tutti e tre i regni. Il regno dei protisti è quindi una categoria residuale, artificiosa, una sorta di contenitore per tutti gli organismi non inseribili in altri regni. Attualmente, anche alla luce di recenti studi di filogenesi molecolare, si sta cercando di  abbandonare tale categoria per seguire criteri più oggettivi.

Protist collage

Possono essere autotrofi ed eterotrofi, l'habitat

I protisti ricavano il nutrimento in modi molto differenti. Alcuni sono autotrofi e ricavano il nutrimento necessario attraverso la fotosintesi (es. le alghe). Altri sono eterotrofi, essi prendono il nome di protozoi e si nutrono di altri protisti o batteri.  Altri ancora possono essere sia autotrofi che eterotrofi, a seconda delle disponibilità di luce o nutrimenti. L’habitat principale dei protisti sono gli ambienti acquosi o umidi, altri protisti vivono come parassiti o simbionti all’interno di organismi ospiti.

L'endosimbiosi dei protisti

L’endosimbiosi è una stretta relazione tra due organismi nella quale, “l’endosimbionte” ossia l’ospite, vive all’interno dell’altro organismo. Di solito ciò accade perché entrambi gli organismi trovano vantaggio in questa relazione. Ad esempio alcuni protisti che abitano all’interno dell’apparato digerente delle tarme conferiscono a queste ultime la capacità di metabolizzare la cellulosa del legno.

Avendo spiegato questo processo, ora si può facilmente intuire perché esiste una grande varietà di questi organismi.

La diversità dei protisti, l'endosimbiosi secondaria

Nuclearia sp Nikko

Per spiegare l’enorme diversità di protisti, bisogna riprendere la teoria dell’endosimbiosi (che in questo caso viene definita come primaria), secondo la quale le cellule eucariote  si sarebbero evolute  partendo da procarioti minori stanziati all’interno di procarioti più grandi. Ciò viene testimoniato dal fatto che cellule procarioti e gli attuali mitocondri e cloroplasti, presentano analogie strutturali e molecolari; inoltre sia i procarioti sia gli organuli appena citati, possiedono una capacità di duplicare il proprio DNA simile.

Ad esempio, si pensa che gli eucarioti eterotrofi che possiedono dei mitocondri, siano comparsi per primi; mentre gli eucarioti autotrofi sarebbero comparsi successivamente  come discendenti di un eucariote eterotrofo che ha inglobato un cianobatterio autotrofo.

Col passare del tempo, il cianobatterio avrebbe conferito un notevole vantaggio alla cellula ospite, anche grazie al fatto che poteva riprodursi autonomamente e  quindi originare diverse copie di se stesso e distribuirsi di cellula in cellula. Successivamente questo cianobatterio sarebbe poi evoluto nei moderni cloroplasti, caratteristici della linea evolutiva delle alghe.

In seguito organismi eucarioti o le alghe, furono a sua volta inglobate da altri eucarioti eterotrofi maggiori. Parte di questi organismi sopravvissero e divennero organuli cellulari con capacità fotosintetiche e di autoriprodursi. Questo processo viene definito come endosimbiosi secondaria ed è la principale causa della varietà del gruppo dei protisti.

La classificazione dei protisti è molto controversa, difficile e soprattutto è tuttora in corso; gli scienziati sono riusciti però a sequenziare vari gruppi che approfondiremo:

Classificazione

Diplomonadi e Parabasalidi

Trichomonas Giemsa DPDx

Questi due gruppi sono accomunati dalla presenza di mitocondri modificati e comprendono protisti eterotrofi che vivono perlopiù in assenza di ossigeno.

• I diplomonadi potrebbero rappresentare la più antica linea evolutiva vivente degli eucarioti, infatti vengono considerati i parenti più stretti dei procarioti. Un esempio è il Giardia intestinalis, un parassita acquatico che provoca una grave dissenteria.
• I parabasalidi includono gli endosimbionti delle termiti sopracitati, ma anche parassiti che vengono trasmessi per via sessuale, come il Trichomonoas vaginalis, un parassita che si nutre di batteri e globuli bianchi insediandosi negli apparati riproduttori.

Euglenozoi

Il gruppo degli euglenozoi comprende tutti quei protisti che possiedono un flagello particolare con una struttura interna differente rispetto alle altre cellule eucariote. Comprende protisti eterotrofi, autotrofi fotosintetici e parassiti patogeni. Di quest’ultimo gruppo si può fare riferimento il Trypanosoma, un parassita che utilizza come mezzo di diffusione la celebre mosca ‘tse-tse’; parassita autore della diffusione della malattia del sonno. Altro famoso protista è Euglena viridis, protista autotrofo se c'è luce altrimenti eterotrofo.

Two Euglena

Alveolati

Paramecio

Sono un gruppo che accomuna tutti quei protisti che sono caratterizzati da vescicole circondate da membrana situate nella membrana plasmatica, vescicole che per l’appunto vengono definite alveoli. Tali alveoli vengono utilizzati per stabilizzare la superficie cellulare o a regolare il contenuto di acqua.

• I dinoflagellati sono dei protisti presenti nel (fito)plancton marino e in acqua dolce; alcuni ad esempio,contribuiscono al sostentamento della forme di vita marina presenti nelle barriere coralline, altri di essi invece possono produrre tossine dannoso all’ecosistema.
• I ciliati si differenziano per le loro ciglia utilizzate per muoversi per la ricerca di cibo. Un noto ciliato è il Paramecium(paramecio) di acqua dolce.
• Gli apicomplexa sono un gruppo di protisti classificati come sporozoi, che possiedono una struttura tale da poter penetrare nelle cellule dei tessuti di un ospite; un esempio è il Plasmodium  della malaria, che provoca milioni di morti ogni anno.

La malaria

Plasmodio della malaria

Il tristemente famoso caso della malaria (detta anche paludismo) è una parassitosi, malattia provocata da parassiti protozoi del genere Plasmodium. Fra le varie specie di parassita Plasmodium, quattro sono le più diffuse, ma la più pericolosa è il Plasmodium falciparum, con il più alto tasso di mortalità fra i soggetti infestati. Il serbatoio del parassita è costituito dagli individui infettati in maniera cronica. I vettori sono zanzare del genere Anopheles.

La malaria è la più diffusa fra tutte le parassitosi, con il suo quadro clinico di malattia febbrile acuta che si manifesta con segni di gravità diversa a seconda della specie infettante. La sua diffusione attuale non si limita alle aree tropicali dell'America del sud, dell'Africa e dell'Asia, ma ha iniziato ad interessare anche gli USA e altri paesi industrializzati, in cui casi clinici della malattia possono apparire a seguito di spostamenti di persone che contraggono la malattia in zone in cui essa è endemica.

Stramenopili

Sargassum weeds closeup

Gli stramenopili prendono il nome dal loro flagello “peloso”, provvisto cioè di numerose appendici simili a peli e solitamente accoppiato ad un flagello “liscio”. Il gruppo comprende protisti sia autotrofi che eterotrofi.

• Gli oomiceti, detti anche muffe acquatiche, sono simili a funghi e decompongono gli organismi morti negli habitat d’acqua dolce.
• Le diatomee sono organismi fotosintetici unicellulari provvisti di guscio siliceo. Essi vivono sia negli ambienti marini che in quelli d’acqua dolce. Essi producono molecole organiche fondamentali per la vita degli ecosistemi in cui si trovano.
• Le alghe brune sono organismi pluricellulari, infatti hanno grandi dimensioni. Esse sono autotrofe e vivono prevalentemente negli ambienti marini. Nel linguaggio comune esse vengono definite semplicemente “alghe”.

Amebozoi

Essi sono caratterizzati dalla presenza nel loro organismo di pseudopodi lobati, delle estroflessioni temporanee della cellula. Gli pseudopodi sono utilizzati, ad esempio dalla ameba, sia per il movimento che per la nutrizione. Altri esempi di amebozoi sono le muffe mucillaginose plasmodiali e le muffe mucillaginose cellulari. Entrambe vivono in ambienti ricchi di materiale organico in decomposizione o in stato di marcescenza.

Ameba

Foraminiferi e Radiolari

2085f Japon Hatoma

Essi come gli amebozoi hanno uno pseudopodo che utilizzano per nutrirsi e spostarsi, ma a differenza di questi i foraminiferi e i radiolari  hanno pseudopodi filamentosi anziché lobati.

• I foraminiferi sono provvisti di gusci porosi formati da materiale organico e carbonato di calcio. Proprio da questi pori vengono estroflessi gli pseudopodi. Essi si trovano sia negli oceani che nelle acque dolci.
• I radiolari hanno una struttura di sostegno mineralizzata silicea e un ulteriore rivestimento in materiale organico. Essi vivono prevalentemente in ambienti marini.

Le alghe rosse e le alghe verdi

Le alghe rosse vivono principalmente nelle acque costiere situate in prossimità dei tropici. Il loro corpo, definito tallo, è tipicamente molle anche se alcune hanno pareti incrostate da rigidi depositi calcarei. Le alghe rosse hanno una notevole importanza in ambito commerciale infatti da esse si ricavano stabilizzanti o addensanti per prodotti quali lo yogurt e i budini. Sono utilizzate inoltre per la preparazione del sushi e come fonte per produrre il terreno di coltura nei laboratori.

Crucigenia EPA

Le alghe verdi si suddividono in clorofite e carofite.

• Le clorofite sono alghe unicellulari semplici o formanti colonie, oppure pluricellulari e allora in forma di filamenti, lamine o corpi massicci, con membrana di cellulosa, con uno o più nuclei per ogni cellula. Esse si riproducono sia per via sessuata sia per via asessuata. La maggior parte delle clorofite vive nelle acque dolci, parecchie sulla costa del mare, poche all’aria.
• Le alghe carofite sono caratterizzate da un notevole sviluppo morfologico e fisiologico, in cui gli individui raggiungono i 30 cm o più di lunghezza con un portamento eretto nelle acque calme e fluttuante in quelle correnti. Sono organismi pluricellulari e si riproducono sia per via sessuata che per via asessuata.

La pluricellularità negli eucarioti

I protisti unicellulari di cui abbiamo parlato prima, ossia cellule eucariote strutturate in modo assai complesso, sono il risultato di una radiazione adattativa; l’elevata complessità dei protisti ha reso possibile un enorme numero di variazioni all’interno della specie stessa, di conseguenza, ogni specie si è rapidamente diversificata per occupare ogni ambiente disponibile. Questo è ciò che è definito come evoluzione della pluricellularità.

All’interno degli organismi unicellulari, tutto il lavoro è concentrato nell’unica cellula, mentre, come tutti sappiamo, negli organismi pluricellulari, ogni gruppo di cellule ha una singola e determinata funzione; secondo gli studi, un gruppo di protisti definiti come unicellulari coloniali, sarebbero l’anello di congiunzione tra gli organismi unicellulari e pluricellulari che che conosciamo oggi.

Questo gruppo di protisti sarebbero in parole povere, tanti protisti della stessa tipologia ma indipendenti l’uno dall’altro, che riuniti in aggregati formano una colonia.

Da questa colonia poi, man mano, alcune di esse diventano sempre più efficienti in determinate funzioni, come lo smaltimento dei rifiuti, produrre o procurare nutrimento etc.. In seguito dopo ulteriori specializzazioni, si formerà una netta distinzione tra cellule riproduttive (sessuali) e somatiche.

Ovviamente l’evoluzione delle specializzazioni cellulari deve essere graduale e molto lenta nel tempo.