REGNUL PROTISTA

SUBREGNUL PROTOZOA

(gr. protos = primul; zoon = animal)

Intrucat majoritatea protozoarelor au o structura a corpului asemanatoare cu cea a celulei animale si prezinta nutritie heterotrofa, aceste organisme au fost initial considerate ca fiind primele animale si incadrate, ca subregn, in regnul Animalia. Protozoarele sunt organisme eucariote, unicelulare, solitare sau coloniale, care traiesc fie libere in mediul acvatic si terestru, fie parazite la animalele nevertebrate si vertebrate, inclusiv la om.

Dimensiuni. Majoritatea protozoarelor sunt organisme microscopice, cu dimensiuni cuprinse intre 15-20 m; putine ajung la limita vizibilitatii normale (ex. Amoeba proteus 500 µ) sau o depasesc.

Structura. Corpul protozoarelor are o structura asemanatoare cu celula animala. Membrana plasmatica (plasmalema) este o structura lipido-proteica, semipermeabila, care indeplineste mai multe functii:

protejeaza celula;

permite realizarea schimburilor selective intre mediul intern al organismului si cel extern, avand rol in metabolismul celulei;

receptioneaza, selecteaza si transmite informatiile din mediul extern, realizand functia de relatie si de integrare a organismului in mediu;

participa, impreuna cu citoplasma, la formarea organitelor de miscare.

Citoplasma (protoplasma) are o structura coloidala care-i permite trecerea de la starea de gel la starea de sol. Este formata dintr-un amestec de proteine, lipide si hidrati de carbon (plasma fundamentala) in care se gasesc constituenti citoplasmatici permanenti (ribozomi, reticul endoplasmatic neted si rugos, mitocondrii, corpusculi Golgi, lisosomi, centrozom) si temporari (formatiuni scheletice, substante de rezerva, etc.).

Nucleul contine informatia ereditara si coordoneaza intreaga activitate a celulei. Dupa numarul nucleilor protozoarele pot fi: monoenergide, cu un singur nucleu sau polienergide, cu mai multi nuclei. Formele polienergide pot avea nuclei asemanatori (protozoare homocariote) sau diferentiati (protozoare heterocariote) in nuclei cu functie vegetativa (ex. macronucleul ciliatelor) si nuclei cu rol in reproducerea sexuata (ex. micronucleul ciliatelor).

Multe protozoare pot prezenta un schelet intern sau extern, de natura endogena sau exogena. Mai frecvent intalnite sunt formatiunile scheletice externe, exogene. Dintre acestea cele mai simple sunt invelisurile gelatinoase sau pseudochitinoide, la care pot adera corpuri straine (fragmente de plante, nisip, resturi de cochilii etc.) sau care se pot mineraliza (ex. cu CaCO₃ la foraminiferi, SiO₂ la radiolari). Multe specii de protozoare produc chisturi sau spori, care le permit dispersia si trecerea peste perioadele cu conditii ecologice nefavorabile.

Functii. Celula protozoarelor indeplineste toate functiile vitale cu ajutorul unor diferentieri citoplasmatice numite organite (organele).

Functia de nutritie. Organitele specifice functiei de nutritie sunt vacuolele digestive. si vacuolele contractile. La protozoare se intalnesc urmatoarele tipuri de nutritie:

autotrofa, care reprezinta capacitatea de sinteza totala a substantelor organice, pornind de la CO₂, apa si elemente minerale, in prezenta unei surse de energie; este prezenta numai la fitoflagelate, care au cloroplaste;

heterotrofa, cand se utilizeaza energia substantelor organice sintetizate de organismele autotrofe; poate avea loc prin osmoza (difuziune prin peretele corpului) sau fagocitoza (inglobarea si introducerea particulelor alimentare in celula);

mixotrofa, cand in prezenta luminii hranirea este autotrofa, iar la intuneric heterotrofa (ex. la Euglena viridis).

Cele mai multe protozoare sunt heterotrofe, hranindu-se cu bacterii, alge, alte protozoare, substante organice in descompunere; numeroase specii sunt parazite.

La majoritatea protozoarelor, cu exceptia ciliatelor, nu exista structuri specializate pentru preluarea particulelor alimentare si eliminarea substantelor nedigerate. La ciliate apare o gura celulara (citostom), un faringe celular (citofaringe) si un anus celular (citoproct).

Particulele alimentare, preluate prin peretele corpului sau prin citostom, sunt incluse in vacuole digestive in care se realizeaza digestia. Substantele digerate trec in citoplasma (absorbtia), iar cele nedigerate raman in vacuola, care devine astfel o vacuola fecala, de unde prin peretele corpului sau prin citoproct sunt eliminate la exterior.

Produsii rezultati in urma metabolismului sunt excretati prin 1-2 vacuole contractile (pulsatile), care au si rol osmoreglator (mentine constanta presiunea osmotica interna).

Respiratia protozoarelor poate fi aeroba sau anaeroba. Formele libere si ectoparazite au o respiratie aeroba, iar cele endoparazite sunt anaerobe, cu exceptia speciilor parazite in sange care au respiratie aeroba. Schimburile de gaze respiratorii (O₂ si CO₂) se realizeaza pe intreaga suprafata a corpului, prin plasmalema; o parte din dioxidul de carbon este eliminat si prin vacuola contractila.

Functia de relatie. Miscarea protozoarelor se realizeaza cu ajutorul organitelor de miscare reprezentate prin:

flageli, care sunt mai lungi decat corpul si bat sincron;

cili, care sunt mai scurti decat corpul, mai numerosi si bat asincron; pot diferentia, prin fuzionare, membranele, membrane ondulante sau cirri (cili aglutinati si acoperiti de o teaca citoplasmatica externa). Flagelii si cilii sunt prelungiri permanente ale plasmalemei si au aceeasi structura ultramicroscopica.

pseudopode, care sunt prelungiri temporare ale plasmalemei cu forme diferite: lobate (lobopodii), filamentoase (filopodii), fine si anastomozate in retea (reticulogranulopodii), triunghiulare si sustinute de un ax central rigid (axopodii).

Protozoarele prezinta o sensibilitate (excitabilitate) generala, nespecifica, realizata de intreaga celula. Informatiile tactile sunt receptionate cu ajutorul organitelor de miscare (flageli, cili, pseudopode). La flagelate exista si organe fotosensibile: stigma, o acumulare de pigment carotenoid; un ocel celular. La ciliate se intalnesc dispozitive pentru perceperea fortei gravitationale: cristale in protoplasma, concretiuni inchise intr-o vacuola. Excitatia se poate transmite din aproape in aproape, prin citoplasma sau prin organite specializate.

Protozoarele raspund la excitantii externi prin miscari: formele sesile prin pozitii orientate (tropisme), iar cele libere prin miscari orientate (taxii), care pot fi pozitive sau negative si denumite dupa natura excitantului (ex. fototropism, fototactism, chimiotropism, chimiotactism).

Functia de reproducere. La majoritatea protozoarelor reproducerea asexuata este obligatorie, iar cea sexuata este facultativa. Aceste doua modalitati de reproducere pot alterna, iar ciclul de viata devine o alternanta de generatii asexuate si sexuate, fenomen numit metageneza.

Reproducerea asexuata consta in separarea unei celule in doua sau mai multe celule-fiice si are loc in general prin mitoza. Exista doua tipuri de reproducere asexuata (diviziune):

diviziunea binara cand celula mama se imparte in doua celule-fiice. Poate fi o bipartitie, cand celulele-fiice sunt egale sau o inmugurire, cand celulele-fiice sunt inegale. Inmugurirea poate fi simpla, cand mugurele se desprinde de celula mama si evolueaza independent, sau multipla, cand mugurii raman prinsi de celula mama, formand stari coloniale.

diviziunea multipla care se prezinta ca schizogonie sau palintomie. Schizogonia are loc in medii bogate in substante nutritive si presupune diviziuni nucleare (cariotomii) repetate, urmate de o "decupare" simultana a citoplasmei (plasmotomie). Palintomia are loc sub un chist, in conditii de temperatura scazuta si hrana putina, si se realizeaza prin cariotomii si plasmotomii succesive.

Reproducerea sexuata consta in unirea a doua celule cu nuclei diferiti sexual si haploizi,  numite gameti si are ca rezultat formarea zigotului (oului) diploid. Gametii se formeaza prin meioza (diviziune reductionala). Tipurile de reproducere sexuata intalnite la protozoare sunt:

copulatia - unirea unui gamet mascul cu un gamet femel, cu formarea zigotului diploid;

conjugarea - alipirea temporara a doi indivizi intre care are loc un schimb de substanta nucleara (micronuclei);

pedogamia (autogamia) - unirea a doi gameti produsi de un individ tanar; are loc sub un chist, in conditii de temperatura scazuta si hrana putina.

Tabel 1: Sistematica protozoarelor

Sistematica. Relatiile filogenetice dintre grupele de protozoare sunt greu de stabilit, de aceea clasificarea acestora se realizeaza in principal pe baza modului de locomotie (tabel1). Se cunosc aproximativ 65.000 specii de protozoare, dintre care jumatate sunt fosile.

Ecologie. Protozoarele sunt organisme mobile sau sesile, solitare sau coloniale, care se intalnesc in medii foarte diferite. Ca mod de viata pot fi libere, comensale, endosimbionte sau parazite.

Protozoarele libere traiesc in medii umede: ape dulci, permanente sau temporare; ape salmastre, chiar suprasarate (ex. Amoeba salinarum, Sarcodina); mari si oceane; in muschi; in interstitiile nisipurilor; in porii solului (forme edafice); in substantele organice in descompunere (forme saprozoice). Pot fi liber inotatoare sau sesile. Sunt cosmopolite, unele fiind raspandite sub forma de chisti cu ajutorul vantului, a plantelor sau pe picioarele pasarilor acvatice.

Protozoarele abunda in baltile provenite din topirea zapezilor sau dupa ploi. Unele traiesc pe suprafata ghetii sau zapezii (ex. Chlamydomonas nivalis, Flagellata). Speciile marine intra in alcatuirea zooplanctonului (ex. radiolarii) si a zoobentosului (ex. foraminiferii). Numeroase specii traiesc in apropierea plantelor, iar altele in interstitiile nisipurilor.

Unele grupe de protozoare sunt specifice apelor dulci (ex. heliozoarele si tecamebienii, Sarcodina), caracterizand diferite tipuri de ape si sunt utilizate ca indicatori biologici. Chrisomonadele (Flagellata) si tecamebienii (Sarcodina) traiesc in turbarii. Speciile genului Metopus (Ciliophora) sunt indicatori pentru apele sulfuroase, Trachelomonas hispida (Flagellata) pentru cele feruginoase, iar Spirostomum ambiguum (Ciliophora) este neutrofil. In izvoarele termale traieste tecamebianul Trinema (la 40-45sC) si ciliatul Nassula elegans (la 50-55sC). Protozoarele se intalnesc in ape cu un continut diferit de substante organice in descompunere: oligosaprobe, mezosaprobe sau polisaprobe.

Starile coloniale ale protozoarelor sunt temporare sau permanente, iar in cadrul coloniei fiecare membru isi pastreaza individualitatea functionala. Indivizii coloniei sunt uniti prin punti protoplasmatice sau printr-un invelis gelatinos comun.

Parazitismul este foarte raspandit printre protozoare, fiind o relatie obligatorie si benefica doar pentru parazit. Formele parazite de protozoare pot fi:

ectoparazite sau parazite externe, pe tegument sau in cavitati ale corpului care comunica direct cu exteriorul (ex. cavitatea branhiala);

endoparazite sau parazite interne, care dupa locul de parazitare pot fi intracelulare, intratisulare sau intracavitare.

Protozoarele parazite au cicluri de dezvoltare complexe, care pot avea loc intr-o singura gazda, la forme monoxene, sau in 2-3 gazde, la formele heteroxene. Acestea din urma au in general o gazda definitiva si una intermediara in care are loc dezvoltarea larvara; la unele specii apare si o a doua gazda intermediara (auxiliara) in care se continua dezvoltarea larvara.

Intre protozoare si alte categorii de organisme se stabilesc si relatii de pradatorism, mutualism sau comensalism. Mutualismul, numit mai putin adecvat simbioza, este o relatie obligatorie, bilateral benefica. De exemplu, in intestinul termitelor (insecte xilofage) traiesc specii de Zooflagellata, care digera celuloza din hrana acestora, iar in stomacul rumegatoarelor se gasesc ciliate care degradeaza celuloza. Comensalismul este o relatie obligatorie si pozitiva doar pentru comensal, fara ca partenerul sa fie afectat. De exemplu, ciliatul Trichodina pediculus se fixeaza pe hidrele de apa dulce si se hraneste cu resturile de hrana ce cad de la acestea.

Importanta.

Protozoarele arata pe de o parte legatura dintre protiste si plante, iar pe de alta parte legatura dintre protiste si animale, demonstrand unitatea de structura a componentelor biotice ale mediului.

Cunoasterea speciilor libere permite stabilirea rolului populatiilor acestora in structura si functionarea ecosistemelor in care sunt integrate.

Cunoasterea speciilor parazite permite combaterea acestora fara afectarea celorlalte componente, biotice si abiotice, ale ecosistemelor integratoare.

Unele specii sau asociatii de protozoare libere sunt utilizate ca indicatori biologici ai calitatii mediului.

Unele specii de protozoare sunt importante in procesele de purificare a apelor incarcate cu materie organica in descompunere.

Speciile edafice contribuie la mentinerea si refacerea fertilitatii solului.

Speciile cu schelet (ex. foraminiferi, radiolari) au contribuit si contribuie la formarea unor roci sedimentare (ex. creta si radiolaritul).

Speciile fosile ajuta la descifrarea evolutiei vietii pe Pamant.

Speciile parazite aduc prejudicii sanatatii si economiei umane.