PARAZITISMUS Parazitismus jako ekologický pojem Paraziti jako přirozená součást nejrůznějších typů ekosystémů Osnova přednášky •Diverzita cizopasníků •Základní definice a pojmy •Fenomén parazitismu •Typy parazitů •Hlavní starosti parazita J •Význam pro člověka •Organismus jako prostředí •Typy hostitelů • Ekologická klasifikace parazitů •Životní cyklus cizopasníka •Adaptace k parazitismu • Rozmanitost 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 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. Symbiosa v přírodě Je parazitismus negativní biologická interakce ? Je parazitismus symbióza ? 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. Současné znalosti diverzitě parazitů 1,000,000 popsaných druhů Eucaryot 100,000 popsaných druhů parazitů (Poulin & Morand, 2004) Parasites of Homo sapiens other non human parasites Occucence of parasitism in Eucaryota table diverzita >70 evolučních přeskoků od volně žijících k parazitickým životním formám (Poulin & Morand, 2004) Současný stav poznání diverzity cizopasníků Evoluce parazitismu •Pozice zástupců Platyhelmithes s parazitickými zástupci 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. 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 Typy parazitismu •Parazit (typický) •Predátor •Parazitoid •Mikropredátor •Parazitický kastrátor •Parazitičtí obratlovci •Hnízdní parazitismus •Sociální parazitismus u hmyzu •Kleptoparazitismus •Parazitické rostliny • • • Parazit - typický ►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 Paraziti – příklady Obrovská rozmanitost Left: Microfilariae of W. bancrofti in thick blood smear stained with Giemsa. Right: Microfilaria of B. malayi in a thick blood smear, stained with Giemsa. Center: Photograph of a female Aedes aegypti mosquito as she was in the process of obtaining a "blood meal." Laboratory strains of Aedes aegypti can be infected with Brugia. • Morfologická rozmanitost -Monogenea •Typy opisthaptoru • •Evoluce opisthaptoru • Tasemnice Evoluční vztahy hlavních skupin Platyhelminthes 3,365 Predation Photos - Free & Royalty-Free Stock Photos from Dreamstime Predace Assignment #1 – Investigating Predator-Prey Cycling – IB Biology SL Predation problem - Wikipedia Common Predation Examples in Biology shark-seal-lure_1890783i - SnowBrains Kingfisher gobbles down mouse in Northern India | Daily Mail Online Fear of Predators in Grasshoppers Slows Plant Decay in Ecosystem The problem of predation Predation - W3spoint 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 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, Parasitic Wasps Genetically Engineer Caterpillars Using Domesticated Viruses - The Atlantic Parasitic Wasp Eggs And Larvae - Learn About The Life Cycle Of Parasitic Wasps Parasitic wasp laying eggs into a host beetle larva that lives inside a... | Download Scientific Diagram Aphid Parasitic Wasp - Aphidius colemani - Dragonfli Mikropredátor - krevsající členovci These tiny parasites may be crawling on your skin right now | MDLinx Chagas Disease From 'Kissing Bugs' Is Spreading, Causing Heart Issues Fleas | Pets & Parasites: The Pet Owner's Parasite Resource Rozmanitost členovců - blechy 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 The isopod Hemioniscus balani is a parasitic castrator of hermaphroditic barnacles. The isopods feed on ovarian fluid, causing the host to lost female reproductive ability (male functionality remains).: ScienceFacts Science Jargon Band Name of the Day: “Parasitic Castration” | Matt Whalen Parazitismus Volně žijící organismus, který není hostitelem několika parazitických jedinců různých druhů, je raritou. Více než polovina známých druhů jsou. - ppt stáhnout A co ryby, mají si kde hrát ? 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 Hnízdní parazitismus – kukačka obecná Sociální parazitismus a otrokářství •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. • Sociální parazitismus u hmyzu Potravní parazitismus Potravní parazitismus Kleptoparazitismus - příklady 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 Parazitické rostliny - fytopatologie 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 ! Klasifikace typů hostitelů •Hostitel definitivní •Mezihostitel •Paratenický hostitel •Rezervoárový hostitel •Náhodný hostitel •Vektor – přenašeč Příklady vektorů •Vektor je organismus, který funguje jako zprostředkující hostitel parazita. •Nejdůležitější je, že vektor přenáší parazita na dalšího hostitele. •Dobrými příklady vektorů jsou komáři při přenosu malárie a klíšťata při přenosu boreliózy. Parazitární vektor – definice Insect parasites vector. Stock Vector Image by ©adekvat #101906410 Vector Mosquito Definition - PeepsBurgh Příklady vektorů cizopasníků Epidemiology | SpringerLink Vzájemné vztahy: Parazit - Hostitel - Vektor The Society for Conservation Biology Schéma vzniku parazitárního onemocnění Klasifikace parazitů Klasifikace cizopasníků Systematika versus Ekologie 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 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 Adaptace k parazitismu Protista (Protozoa) Helminti Členovci • • • Děkuji za pozornost 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 Determinanty diverzity parazitů Longevity Když se řekne zdravý jako ryba ? Paraziti a historie člověka Posílení reprodukční barier kongenerických druhů cizopasníků Figure6B Evoluce preferovaných nik kongenerických druhů parazitů Figure6C •Acetylcholine visualised with 5-bromo-chloro-indolyl acetate milan7 (Zurawski T.H. et al., 2001) Eudiplozoon nipponicum Bright field Barvene preparaty obrazky2 Phase contrast microscopy – viviparous gyrodactylids DIC according to Nomarski 50 µm Haptor SP6 Dorsal anchor Ventral anchor Ventral anchor Dorsal anchor Dorsal bar Ventral bar Hooks dipantvyvody100a adGMzup100 diporpanovasvorka Haptor20X20 juvkrizenipri20 adhltanup CLSM - Confocal laser scanning microscopy Fenomén parazitismu Typy vztahů mezi organismy A B Parazitismus + - Predace + - Kompetice - - Protokooperace + + Mutualismus + + Komensalismus + 0 Amensalismus - 0 Neutralismus 0 0 Parazitismus = forma symbiosy