Biology for Majors II

Molte delle specie di protisti classificati nel supergruppo Excavata sono organismi monocellulari asimmetrici con un solco di alimentazione “scavato” da un lato. Questo supergruppo comprende predatori eterotrofi, specie fotosintetiche e parassiti. I suoi sottogruppi sono i diplomonadi, i parabasalidi e gli euglenozoi. Il gruppo comprende una varietà di mitocondri modificati, così come cloroplasti derivati da alghe verdi per endosimbiosi secondaria. Molti degli euglenozoi sono a vita libera, ma la maggior parte delle diplomonadi e dei parabasalidi sono simbionti o parassiti.

Diplomonadi

Figura 1. Il parassita intestinale dei mammiferi Giardia lamblia, qui visualizzato con la microscopia elettronica a scansione, è un protista dell’acqua che causa una grave diarrea quando viene ingerito. (credito: modifica del lavoro di Janice Carr, CDC; dati in scala da Matt Russell)

Tra gli Excavata ci sono le diplomonadi, che includono il parassita intestinale, Giardia lamblia (Figura 1). Fino a poco tempo fa, si credeva che questi protisti non avessero mitocondri. Gli organelli mitocondriali rimanenti, chiamati mitosomi, sono stati identificati nelle diplomonadi, ma anche se questi mitosomi sono essenzialmente non funzionali come organelli respiratori, funzionano nel metabolismo del ferro e dello zolfo. Le diplomomonadi esistono in ambienti anaerobici e usano percorsi alternativi, come la glicolisi, per generare energia. Ogni cellula diplomonica ha due nuclei aploidi simili, ma non identici. Le diplomomonadi hanno quattro paia di flagelli locomotori che sono abbastanza profondamente radicati in corpi basali che si trovano tra i due nuclei.

Parabasalidi

Un secondo sottogruppo Excavata, i parabasalidi, sono chiamati per l’apparato parabasale, che consiste in un complesso Golgi associato a fibre citoscheletriche. Altre caratteristiche citoscheletriche includono un assostilo, un fascio di fibre che corre per la lunghezza della cellula e può anche estendersi oltre. I parabasalidi si muovono con flagelli e increspature della membrana, e queste e altre modifiche citoscheletriche possono aiutare la locomozione. Come le diplomonadi, i parabasalidi mostrano mitocondri modificati. Nei parabasalidi queste strutture funzionano in modo anaerobico e sono chiamate idrogenosomi perché producono idrogeno gassoso come sottoprodotto.

Il parabasalide Trichomonas vaginalis causa la tricomoniasi, una malattia a trasmissione sessuale negli esseri umani, che appare in circa 180 milioni di casi nel mondo ogni anno. Mentre gli uomini raramente mostrano sintomi durante un’infezione con questo protista, le donne infette possono diventare più suscettibili all’infezione secondaria con il virus dell’immunodeficienza umana (HIV) e possono avere maggiori probabilità di sviluppare il cancro alla cervice. Le donne incinte infettate da T. vaginalis sono a maggior rischio di gravi complicazioni, come il parto pre-termine.

Alcuni dei più complessi parabasalidi sono quelli che colonizzano il rumine degli animali ruminanti e l’intestino delle termiti. Questi organismi possono digerire la cellulosa, un talento metabolico insolito tra le cellule eucariotiche. Hanno flagelli multipli disposti in schemi complessi e alcuni reclutano anche spirochete che si attaccano alla loro superficie per agire come strutture locomotorie accessorie.

Euglenozoi

Gli euglenozoi includono parassiti, eterotrofi, autotrofi e mixotrofi, di dimensioni variabili da 10 a 500 µm. Gli euglenoidi si muovono nei loro habitat acquatici usando due lunghi flagelli che li guidano verso fonti di luce percepite da un organo oculare primitivo chiamato eyespot. Il genere familiare, Euglena, comprende alcune specie mixotrofe che mostrano una capacità fotosintetica solo quando la luce è presente. Il cloroplasto di Euglena discende da un’alga verde per endosimbiosi secondaria. Al buio, i cloroplasti di Euglena si restringono e cessano temporaneamente di funzionare, e le cellule invece assumono nutrienti organici dal loro ambiente. Euglena ha una dura pellicola composta da bande di proteine attaccate al citoscheletro. Le bande si avvolgono a spirale intorno alla cellula e danno all’Euglena la sua eccezionale flessibilità.

Il parassita umano, Trypanosoma brucei, appartiene a un diverso sottogruppo di Euglenozoi, i cinetoplastidi. Il sottogruppo dei cinetoplastidi prende il nome dal cinetoplasto, un grande mitocondrio modificato che trasporta più DNA circolari. Questo sottogruppo include diversi parassiti, chiamati collettivamente tripanosomi, che causano malattie umane devastanti e infettano una specie di insetti durante una parte del loro ciclo vitale. T. brucei si sviluppa nell’intestino della mosca tse-tse dopo che la mosca morde un umano infetto o un altro ospite mammifero. Il parassita poi viaggia verso le ghiandole salivari dell’insetto per essere trasmesso ad un altro umano o altro mammifero quando la mosca tse-tse infetta consuma un altro pasto di sangue. T. brucei è comune in Africa centrale ed è l’agente causale della malattia del sonno africana, una malattia associata a grave affaticamento cronico, coma, e può essere fatale se non trattata in quanto porta al progressivo declino della funzione del sistema nervoso centrale.

Figura 2. Il Trypanosoma brucei, l’agente causale della malattia del sonno, trascorre parte del suo ciclo vitale nella mosca tse-tse e parte nell’uomo. (credito: modifica del lavoro del CDC)

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