DINOFLAGELLATES: CHARAKTERYSTYKA, KLASYFIKACJA, CYKL ŻYCIA - BIOLOGIA - 2025

W wiciowce są agencje królestwa Protista, którego główną cechą jest to, że mają parę wici, które pomogą Ci poruszać się w środku. Po raz pierwszy zostały opisane w 1885 roku przez niemieckiego przyrodnika Johanna Adama Otto Buetschli. Są dość liczną grupą obejmującą organizmy fotosyntetyczne, heterotroficzne, wolno żyjące, pasożyty i symbionty.

Z ekologicznego punktu widzenia są bardzo ważne, gdyż razem z innymi mikroalgami, np. Okrzemkami, stanowią fitoplankton, który z kolei jest pożywieniem wielu zwierząt morskich, takich jak ryby, mięczaki, skorupiaki i ssaki.

Ceratium. Gatunki Dinoflagellate. Źródło: Keisotyo, źródło Wikimedia Commons

Podobnie, kiedy rozmnażają się nadmiernie i niekontrolowanie, powodują zjawisko zwane „czerwonym przypływem”, w którym morza są zabarwione na różne kolory. Stanowi to poważny problem środowiskowy, ponieważ ma duży wpływ na równowagę ekosystemów i zamieszkujących je organizmów.

Taksonomia

Klasyfikacja taksonomiczna bruzdnic jest następująca:

Domena internetowa: Eukarya.

Królestwo: Protista.

Superfilo: Alveolata.

Gromada: Miozoa.

Podtyp: Myzozoa.

Dinozoa

Nadklasa: Dinoflagellata

Morfologia

Dinoflagellates to organizmy jednokomórkowe, to znaczy składają się z pojedynczej komórki. Występują w różnych rozmiarach, niektóre są tak małe, że nie można ich zobaczyć gołym okiem (50 mikronów), podczas gdy inne są nieco większe (2 mm).

Wygląd zewnętrzny

W bruzdnicach można spotkać dwie formy: tzw. Pancerne lub tecado oraz nagie. W pierwszym przypadku komórka jest otoczona wytrzymałą strukturą, podobną do pancerza, wykonaną z biopolimerowej celulozy.

Ta warstwa jest znana jako „teak”. W nagich bruzdnicach nie ma warstwy ochronnej. Dlatego są bardzo delikatne i podatne na trudne warunki środowiskowe.

Charakterystyczną cechą tych organizmów jest obecność wici. Są to wypustki lub wypustki komórek, które służą głównie do zapewnienia mobilności komórce.

W przypadku bruzdnic mają dwie wici: poprzeczną i podłużną. Wić poprzeczna otacza komórkę i nadaje jej ruch obrotowy, natomiast wić podłużna odpowiada za pionowy ruch bruzdy bruzdowatej.

Niektóre gatunki mają geny bioluminescencji w swoim DNA. Oznacza to, że są w stanie emitować określony blask (jak niektóre meduzy lub świetliki).

Struktura jądra

Podobnie, jak każdy organizm eukariotyczny, materiał genetyczny (DNA i RNA) jest upakowany w strukturze znanej jako jądro komórkowe, które jest ograniczone błoną, błoną jądrową.

Otóż ​​organizmy należące do tej superklasy mają bardzo szczególne cechy, które czynią je wyjątkowymi wśród eukariontów. Po pierwsze, DNA stale tworzy chromosomy, które przez cały czas pozostają skondensowane (w tym na wszystkich etapach cyklu komórkowego).

Ponadto nie posiada histonów, a błona jądrowa nie rozpada się w procesie podziału komórki, jak ma to miejsce w przypadku innych organizmów eukariotycznych.

Zawartość cytoplazmatyczna

W widoku z mikroskopu elektronowego w komórkach bruzdkowatych można zaobserwować obecność różnych organelli cytoplazmatycznych, typowych dla każdego eukariota.

Należą do nich: aparat Golgiego, retikulum endoplazmatyczne (gładkie i szorstkie), mitochondria, wakuole spichrzowe, a także chloroplasty (w przypadku autotroficznych bruzdnic).

Charakterystyka ogólna

Nadklasa Dinoflagellata jest szeroka i obejmuje dużą liczbę gatunków, niektóre bardzo różniące się od innych. Jednak zgadzają się co do pewnych cech:

Odżywianie

Grupa bruzdnic jest tak szeroka, że ​​nie ma określonego schematu żywienia. Istnieją gatunki autotroficzne. Oznacza to, że są w stanie syntetyzować swoje składniki odżywcze w procesie fotosyntezy. Dzieje się tak, ponieważ między organellami cytoplazmatycznymi znajdują się chloroplasty, w których znajdują się cząsteczki chlorofilu.

Z drugiej strony jest kilka, które są heterotrofami, to znaczy żywią się innymi żywymi istotami lub wytwarzanymi przez nie substancjami. W tym przypadku są gatunki, które żywią się innymi protistami należącymi do portozoans, okrzemkami, a nawet samymi bruzdnicami.

Podobnie istnieją gatunki pasożytów, na przykład należące do klasy Ellobiopsea, które są pasożytami zewnętrznymi niektórych skorupiaków.

Styl życia

Ten aspekt jest dość zróżnicowany. Istnieją gatunki wolno żyjące, podczas gdy są inne, które tworzą kolonie.

Podobnie istnieją gatunki, które nawiązują związki endosymbiotyczne z przedstawicielami klasy Anthozoa z gromady parzydełkowców, takie jak ukwiały i koralowce. W tych partnerstwach obaj członkowie odnoszą wzajemne korzyści i potrzebują siebie nawzajem, aby przetrwać.

Przykładem tego jest gatunek Gymnodinium microoadriaticum, który obficie występuje w rafach koralowych, przyczyniając się do ich powstawania.

Reprodukcja

U większości bruzdkowców rozmnażanie jest bezpłciowe, podczas gdy w kilku innych może wystąpić rozmnażanie płciowe.

Rozmnażanie bezpłciowe zachodzi w procesie zwanym rozszczepieniem binarnym. W tym przypadku każda komórka dzieli się na dwie komórki dokładnie tak samo jak komórka macierzysta.

Dinoflagellates mają typ rozszczepienia binarnego znany jako podłużny. W tym typie oś podziału jest podłużna.

Ten podział jest zróżnicowany. Na przykład istnieją gatunki, takie jak z rodzaju Ceratium, w których zachodzi proces zwany desmochisis. W tym przypadku każda powstała komórka potomna utrzymuje połowę ściany komórki macierzystej.

Istnieją inne gatunki, u których występuje coś, co nazywa się eleutherochisis. Tutaj podział zachodzi w obrębie komórki macierzystej i po podziale każda komórka potomna generuje nową ścianę lub nową osłonkę, w przypadku gatunków krostek.

Teraz rozmnażanie płciowe zachodzi poprzez fuzję gamet. W tego typu rozmnażaniu dochodzi do zjednoczenia i wymiany materiału genetycznego między dwiema gametami.

Mają pigmenty

Dinoflagellates mają różne typy pigmentów w swojej cytoplazmie. Większość zawiera chlorofil (typ a i c). Występują również inne pigmenty, wśród których wyróżniają się peridynina ksantofilowa, diadinoksantyna, diatoksantyna i fukoksantyna. Występuje również obecność beta-karotenu.

Wytwarzaj toksyny

Wiele gatunków wytwarza toksyny, które mogą być trzech typów: cytolityczne, neurotoksyczne lub hepatotoksyczne. Są bardzo toksyczne i szkodliwe dla ssaków, ptaków i ryb.

Toksyny mogą być spożywane przez niektóre skorupiaki, takie jak małże i ostrygi, i gromadzić się w nich na wysokim i niebezpiecznym poziomie. Kiedy inne organizmy, w tym człowiek, połykają skorupiaki skażone toksyną, mogą wywołać syndrom zatrucia, który, jeśli nie zostanie odpowiednio leczony w odpowiednim czasie, może zakończyć się śmiercią.

Siedlisko

Wszystkie bruzdnice są wodne. Większość gatunków występuje w siedliskach morskich, podczas gdy niewielki procent gatunków można znaleźć w wodach słodkich. Mają upodobanie do obszarów, do których dociera światło słoneczne. Jednak okazy znaleziono na dużych głębokościach.

Temperatura nie wydaje się być elementem ograniczającym lokalizację tych organizmów, ponieważ występowały one zarówno w wodach ciepłych, jak i ekstremalnie zimnych, takich jak ekosystemy polarne.

Koło życia

Cykl życia bruzdnic jest zależny od warunków środowiskowych, ponieważ w zależności od tego, czy są sprzyjające, czy nie, wystąpią różne zdarzenia.

Podobnie ma fazę haploidalną i diploidalną.

Faza haploidalna

W fazie haploidalnej komórka przechodzi mejozę, generując dwie komórki haploidalne (z połową ładunku genetycznego gatunku). Niektórzy uczeni nazywają te komórki gamety (+ -).

Gdy warunki środowiskowe nie są już idealne, dwa bruzdnice łączą się, tworząc zygotę zwaną planozygotą, która jest diploidalna (całkowity ładunek genetyczny gatunku).

Cykl życia Dinoflagellate. (1) Rozszczepienie binarne. (2) Związek dwóch bruzdnic. (3) Planozygote. (4) Hypnozygote. (5) Planomeiocyte. Źródło: Franciscosp2, źródło Wikimedia Commons

Faza diploidalna

Później planozygota traci wici i przechodzi w kolejną fazę, zwaną hipnozygotą. Pokryta jest znacznie twardszym i odporniejszym drewnem tekowym, a także zawiera substancje rezerwowe.

Pozwoli to hipnozygote pozostać bezpiecznym przed jakimkolwiek drapieżnikiem i chronić je przed trudnymi warunkami środowiskowymi przez długi czas.

Hipnozygote osadza się na dnie morskim, czekając, aż warunki środowiskowe ponownie staną się idealne. Kiedy tak się dzieje, otaczający go tek pęka i staje się etapem pośrednim znanym jako planomeiocito.

Jest to faza krótkotrwała, ponieważ komórka szybko wraca do swojego charakterystycznego kształtu bruzdkowatego.

Klasyfikacja

Dinoflagellates obejmuje pięć klas:

• Ellobiopsea: są to organizmy, które można znaleźć w siedliskach słodkowodnych lub morskich. Większość z nich to pasożyty (ektopasożyty) niektórych skorupiaków.
• Oxyrrhea: składa się z jednego rodzaju Oxirrhis. Organizmy z tej klasy to drapieżniki występujące w siedliskach czysto morskich. Jego nietypowe chromosomy są długie i cienkie.
• Dinophyceae: Ta klasa obejmuje typowe organizmy Dinoflagellate. Posiadają dwie wici, większość z nich to autotrofy fotosyntetyzujące, mają cykl życiowy, w którym dominuje faza haploidalna, a wiele z nich posiada komórkową powłokę ochronną zwaną osłonką.
• Syndinea: organizmy z tej grupy charakteryzują się brakiem prezentowania i prowadzeniem pasożytniczego lub endosymbiontycznego trybu życia.
• Noctilucea: składa się z określonych organizmów, w których cyklu życiowym przeważa faza diploidalna. Podobnie są heterotroficzne, duże (2 mm) i bioluminescencyjne.

Projekt „Red Tide”

Tak zwany „czerwony przypływ” to zjawisko występujące w zbiornikach wodnych, w których rozmnażają się niektóre mikroalgi wchodzące w skład fitoplanktonu, zwłaszcza z grupy bruzdnic.

Gdy liczba organizmów znacznie wzrasta i rozmnażają się one w sposób niekontrolowany, woda jest zwykle zabarwiona na szereg kolorów, wśród których mogą być: czerwony, brązowy, żółty lub ochra.

Czerwona fala staje się negatywna lub szkodliwa, gdy rozmnażające się gatunki mikroalg syntetyzują toksyny, które są szkodliwe dla innych żywych istot. Kiedy niektóre zwierzęta, takie jak mięczaki lub skorupiaki, żywią się tymi algami, wprowadzają toksyny do swojego organizmu. Kiedy jakieś inne zwierzę będzie się nimi żywiło, będą cierpieć konsekwencje spożycia toksyny.

Nie ma środków zapobiegawczych ani naprawczych, które całkowicie wyeliminowałyby czerwony przypływ. Wśród wypróbowanych środków są:

• Kontrola fizyczna: eliminacja glonów poprzez procedury fizyczne, takie jak filtrowanie i inne.
• Kontrola chemiczna: stosowanie produktów takich jak algicydy, których celem jest wyeliminowanie nagromadzonych glonów na powierzchni morza. Nie są jednak zalecane, gdyż wpływają na inne elementy ekosystemu.
• Kontrola biologiczna: środki te wykorzystują organizmy żywiące się tymi algami, a także niektórymi wirusami, pasożytami i bakteriami, które dzięki naturalnym mechanizmom biologicznym są w stanie przywrócić równowagę ekosystemu.

Patogeneza

Organizmy należące do grupy bruzdnic same w sobie nie są chorobotwórcze, ale, jak wspomniano powyżej, wytwarzają toksyny, które mają duży wpływ na ludzi i inne zwierzęta.

Wraz ze wzrostem ilości bruzdnic w niektórych rejonach morza rośnie również produkcja toksyn, takich jak saksytoksyny i goniautoksyna.

Dinoflagellate, które są ważnym i przeważającym składnikiem fitoplanktonu, są częścią diety skorupiaków, mięczaków i ryb, w których niebezpiecznie gromadzą się toksyny. Przechodzą na ludzi, gdy żywią się zakażonym zwierzęciem.

Kiedy tak się dzieje, powstaje tak zwany zespół zatrucia skorupiakami.

Syndrom zatrucia skorupiakami

Występuje, gdy spożywane są mięczaki zakażone różnymi toksynami syntetyzowanymi przez bruzdnicowate. Obecnie istnieje kilka rodzajów toksyn i od nich zależą charakterystyka zespołu, który ma zostać wygenerowany.

Paraliżująca toksyna

Powoduje paraliżujące zatrucia owocami morza. Jest produkowany głównie przez gatunki Gymnodinium catenatum i kilka z rodzaju Alexandrium.

Objawy

• Drętwienie niektórych okolic, takich jak twarz, szyja i dłonie.
• Mrowienie
• Choroba
• Wymioty
• Paraliż mięśni

Śmierć zwykle następuje w wyniku zatrzymania oddechu.

Toksyna neurotoksyczna

Powoduje zatrucie neurotoksyczne. Jest syntetyzowany przez gatunki należące do rodzaju Karenia.

Objawy

• Silny ból głowy
• Osłabienie mięśni
• Dreszcze
• Choroba
• Wymioty
• Zajęcie mięśni (paraliż)

Toksyna biegunkowa

Jest przyczyną zatrucia biegunkowego spowodowanego spożyciem skorupiaków. Jest produkowany przez gatunki z rodzaju Dinophysis.

Objawy

• Biegunka
• Choroba
• Wymioty
• Prawdopodobne powstawanie guzów w przewodzie pokarmowym

Toksyna cyguaterowa

Powoduje zatrucie ciguatera poprzez jedzenie ryb. Jest syntetyzowany przez gatunki Gambierdiscus toxus, Ostreopsis spp i Coolia spp.

Objawy

• Drętwienie i drżenie rąk i stóp
• Choroba
• Paraliż mięśni (w skrajnych przypadkach)

Ewolucja

Objawy zaczynają się pojawiać od 30 minut do 3 godzin po spożyciu skażonej żywności. Dzieje się tak, ponieważ toksyna jest szybko wchłaniana przez błonę śluzową jamy ustnej.

W zależności od ilości spożytej toksyny objawy mogą być mniej lub bardziej nasilone.

Okres półtrwania w fazie eliminacji toksyny wynosi około 90 minut. Obniżenie poziomu toksyn we krwi do bezpiecznego poziomu może zająć do 9 godzin.

Leczenie

Niestety nie ma antidotum na żadną z toksyn. Leczenie ma na celu złagodzenie objawów, zwłaszcza oddechowych, a także wyeliminowanie toksyny.

Jednym ze zwykłych środków jest wywołanie wymiotów w celu wyeliminowania źródła zatrucia. Zwykle podaje się również węgiel aktywowany, ponieważ jest on zdolny do wchłaniania toksyn, które są odporne na działanie pH żołądka.

Podawane są również obfite płyny, które mają na celu korygowanie ewentualnej kwasicy, a także przyspieszenie wydalania toksyny przez nerki.

Zatrucie którąkolwiek z tych toksyn jest uważane za nagły wypadek szpitalny i jako takie musi być leczone, zapewniając natychmiastowej specjalistycznej pomocy medycznej poszkodowanemu.

Bibliografia

1. Adl, SM i in. (2012). „Zmieniona klasyfikacja eukariontów”. Journal of Eukaryotic Microbiology, 59 (5), 429–514
2. Faust, MA i Gulledge, RA (2002). Rozpoznawanie szkodliwych dinoflagellatów morskich. Wkład z Narodowego Herbarium Stanów Zjednoczonych 42: 1-144.
3. Gómez F. (2005). Lista wolno żyjących gatunków bruzdnicowatych w oceanach świata. Acta Botanica Croatica 64: 129–212.
4. Hernández, M. and Gárate, I. (2006). Zespół paraliżującego zatrucia spowodowany spożyciem mięczaków. Rev Biomed. 17. 45-60
5. Van Dolah FM. Toksyny alg morskich: pochodzenie, skutki zdrowotne i częstsze występowanie. Environ Health Perspect. 2000; 108 Suplement 1: 133-41.