Zoologia - protozoi e nozioni principali

Regno protista, subregnum protozoa

Regno protisti

I protozoi (raggruppamento di protisti eucariotici ed eterotrofi) comprendono oltre 35.000 specie conosciute (70.000 comprese le specie fossili). I protozoi (dal greco proto, primo + zoon, animale) presentano organizzazione unicellulare (citoplasmatica), ma ciò non implica necessariamente che siano organismi semplici. Spesso sono molto più complessi di ogni altra cellula presente negli organismi pluricellulari.

In alcuni phyla di protozoi, gli individui si uniscono a formare colonie, associazioni di individui che sono indipendenti per la maggior parte delle funzioni. Tuttavia, le colonie di protozoi possono diventare complesse e alcuni individui possono diventare così specializzati da rendere difficile la distinzione tra una colonia e un organismo multicellulare. Hanno un ruolo importantissimo nella catena alimentare, circa un quarto sono parassiti.

Parte generale: omeostasi

In molti protozoi, sotto la membrana plasmatica è presente la pellicola, costituita da microtubuli disposti ordinatamente che è sufficientemente rigida da conservare la forma del corpo cellulare, ma anche flessibile. Il citoplasma di un protozoo è differenziato in due regioni: la prima regione, localizzata proprio al di sotto della pellicola, è detta ectoplasma (dal greco ectos, fuori + plasma, formare) ed è relativamente trasparente e compatta; la seconda regione, quella più interna, è detta endoplasma (dal greco endon, dentro), generalmente granulare e più fluida.

Nella maggior parte dei protozoi marini, la concentrazione delle sostanze disciolte è simile a quella dell'ambiente esterno. Al contrario, i protozoi d'acqua dolce devono regolare la quantità d'acqua e la concentrazione delle sostanze disciolte del citoplasma. In questi protozoi, l'acqua entra per osmosi poiché la concentrazione delle sostanze disciolte è più elevata rispetto a quella dell'ambiente esterno. L'eccesso di acqua è eliminato attraverso i vacuoli contrattili o vacuoli pulsanti. In alcuni protozoi i vacuoli contrattili si formano per fusione di vacuoli più piccoli; in altri, i vacuoli sono organelli permanenti collegati a tubuli che si irradiano nel citoplasma. Nello svuotamento dei vacuoli, sono coinvolti microfilamenti contrattili.

La maggior parte dei protozoi assume nutrienti in soluzione mediante trasporto attivo oppure ingerisce cibo intero o sotto forma di materiale specifico mediante fagocitosi. Alcuni protozoi ingeriscono cibo in una regione specializzata analoga a una bocca, detta citostoma. Durante l'endocitosi, si formano i vacuoli alimentari nei quali avviene la digestione, mediata da enzimi e da variazioni di acidità. I vacuoli si fondono con i lisosomi che contengono enzimi e si spostano nel citoplasma, distribuendo i prodotti della digestione. Terminata la digestione, i vacuoli alimentari prendono il nome di vacuoli di espulsione e rilasciano il loro contenuto di rifiuto mediante esocitosi, che in alcuni protozoi avviene in una regione specializzata della membrana o della pellicola, detta citopigio.

I protozoi, grazie all'elevato rapporto superficie/volume, sono favoriti per l'espletamento di due funzioni: lo scambio di gas e l'escrezione. Lo scambio di gas (ossigeno-anidride carbonica) e l'escrezione (eliminazione dei prodotti finali azotati del metabolismo proteico, in questo caso ammoniaca) avvengono mediante diffusione attraverso la membrana plasmatica.

Riproduzione

Nei protozoi sono presenti entrambi i tipi di riproduzione: sessuale e asessuale. Uno dei modi più comuni di riproduzione asessuale è la scissione binaria. Nella scissione binaria, la mitosi produce due nuclei che sono distribuiti a due individui di dimensioni simili, originati dopo la divisione del citoplasma. Durante la citocinesi, alcuni organelli si duplicano e ciò permette ai due nuovi protozoi di possedere gli organelli necessari alla sopravvivenza. A seconda del gruppo di protozoi, la citocinesi può essere trasversale o longitudinale.

Un altro modo comune di riproduzione asessuale è la gemmazione, nella quale la mitosi è seguita dall'incorporazione di uno dei due nuclei in una massa citoplasmatica più piccola di quella della cellula madre. La scissione multipla o schizogonia (dal greco schizein, scindere) prevede dapprima una divisione mitotica multipla del nucleo di un individuo maturo, seguita da un'unica citodieresi.

La riproduzione sessuale richiede la formazione di gameti e la loro fusione per formare lo zigote. Nella maggior parte dei protozoi, gli individui sessualmente maturi sono aploidi. I gameti sono prodotti dalla mitosi e la meiosi avviene dopo l'unione dei gameti. I ciliati, e alcuni altri protozoi, rappresentano un'eccezione a questo modello.

La vita in simbiosi

Molti protozoi vivono in simbiosi. La simbiosi (dal greco syn, con + bios, vita) è un'ampia associazione tra due organismi. Distinguiamo tre tipi di simbiosi: parassitismo, mutualismo e commensalismo.

Nel parassitismo troviamo un organismo (parassita) che vive all'interno o all'esterno di un altro organismo, detto ospite. L'ospite in questo caso trae solamente svantaggi, viene danneggiato e sopravvive almeno il tempo necessario perché il parassita possa completare uno o più cicli vitali. Le relazioni tra il parassita e il suo ospite (o i suoi ospiti) sono spesso complesse. Alcuni parassiti hanno cicli vitali che coinvolgono più di un ospite. L'ospite definitivo è quello in cui sono presenti gli stadi sessuali del parassita. Questi possono dare origine a progenie che invadono un altro ospite, detto ospite intermedio, dove si riproducono asessualmente. Alcuni cicli vitali richiedono più di un ospite intermedio e presentano più di uno stadio immaturo. Per completare il ciclo vitale, l'ultimo stadio asessuale deve poter accedere a un ospite definitivo.

I parassiti possono assumere diverse forme a seconda del loro stadio/ciclo vitale, generalmente distinguiamo due forme: cisti (infettanti) e trofozoiti (forme vitali potenzialmente patogene).

Il commensalismo è invece una relazione simbiotica in cui uno dei due membri trae vantaggio da questa associazione, mentre l'altro membro non è né avvantaggiato, né danneggiato.

Il mutualismo è una relazione simbiotica in cui entrambe le specie traggono vantaggio dalla loro associazione.

Sistematica, tassonomia e classificazione

Gli studiosi impegnati nello studio dei protozoi sono i protozoologi. La classificazione dei protozoi è sempre molto difficile e complessa, e il numero di phyla varia da autore ad autore (circa 14 phyla). Possiamo comunque dire che i protozoi sono un gruppo polifiletico (che è la proprietà di un taxon di non avere al suo interno un antenato comune e quindi rendere il taxon stesso poco attendibile in cladistica).

Phylum Euglenozoa [V.C. Mastigophora]

Il clade degli euglenozoi comprende due gruppi importanti di organismi unicellulari eterotrofi flagellati: gli euglenoidi e i cinetoplastidi. Si tratta presumibilmente di uno dei più antichi tra i gruppi di protisti. Analisi genetiche molecolari suggeriscono una loro discendenza da un comune progenitore dotato di alghe endosimbionti fotosintetiche, la cui presenza sarebbe oggi rappresentata, negli euglenidi, dai plastidi e, nei cinetoplastidi, da specifiche sequenze genomiche.

Classe Euglenida [V.C. Phytomastigophorea]

Tra i generi principali (36 circa in totale), Euglena dal corpo unicellulare allungato, di 50-100 µm e Volvox coloniale. Negli euglenidi troviamo le tre divisioni trofiche: fagotrofia (eterotrofo come gli animali), fototrofia (autotrofo come le piante) e saprofita (come i funghi). Molte specie possono passare da un metabolismo all'altro a seconda delle condizioni ambientali in cui si trovano. Questa elasticità metabolica favorisce molto le esplosioni demografiche (fioriture) degli euglenidi in acqua ricche di materiale organico in decomposizione.

Gli euglenidi sono dotati di due flagelli impiantati in una tasca flagellare, ma in Euglena spp. uno dei due si riduce a un corto moncone, mentre l'altro è ricoperto da sottili filamenti noti come "mastigonemi", che ne aumentano l'efficienza propulsiva. In corrispondenza della tasca flagellare si svuota anche un grosso vacuolo contrattile (pusula) e risiedono due organuli con funzione di fotorecettori, uno schermo pigmentato (stigma) che copre un fotorecettore (macula). Lo stigma permette alla luce di colpire il fotorecettore solo da una direzione ed il protozoo si muove in direzione della luce. Possiedono come detto cloroplasti, che in questo caso sono associati a dei pirenoidi che sintetizzano e accumulano polisaccaridi.

Sono aploidi e si riproducono per scissione binaria longitudinale, comune l'incistamento, assenti i fenomeni sessuali a eccezione di qualche genere (Scytomonas).

Classe Kinetoplastea [V.C. Zoomastigophorea]

Sono un gruppo di protozoi flagellati che conta anche numerosi parassiti responsabili di patologie umane ed animali. Presenti nel suolo e nelle acque, essi sono caratterizzati dalla presenza di un cinetoplasta, un granulo contenente DNA localizzato presso il loro unico grosso mitocondrio. Il mitocondrio contiene un suo DNA (noto come kDNA) organizzato a formare un complesso di molecole circolari tutte tra loro connesse, ma distinte per dimensioni, numero e attività. Sono privi di cloroplasti ed eterotrofi.