ОРГАНІЗМ ЯК СЕРЕДОВИЩЕ МЕШКАННЯ

Одним з основних середови􀃁 мешкання деяких організмів на нашій планеті є організми інших живих істот, які називають хазяями.

Особливості адаптації􀂲 організмів до паразитичного способу життя.

Особливою формою симбіозу є паразитизм. Одні паразити оселяються на поверхні тіла

хазяїна (Ектопаразит – людська воша головна (1) – здебільшого мешкає у волосяному покриві голови й живиться кров’ю людини (зверніть увагу на те, як кров хазяїна просвічується через покриви) свої яйця (гниди) (2) вона приклеює секретом особливих залоз до волосин), інші усередині нього (ендопаразити) (Представник ракоподібних – цимотоа, або язикова мокриця, – оселяється в ротовій порожнині риб. Паразит живиться кров’ю й через недостатнє кровопостачання спричиняє атрофію язика риби. Але хазяїн адаптується до присутності паразита, використовуючи його тіло як язик під час заковтування їжі). Паразитам та їхнім хазяям притаманна тривала коеволюція, у ході якої паразити набувають вузької спеціалізації, як‑от, паразитування в організмі одного чи невеликого числа хазяїв або лише в певному органі.

Наприклад, статевозрілі особини бичачого та свинячого ціп’яків паразитують лише у кишечнику людини, личинки трихінели, які можуть паразитувати в досить широкого кола хазяїв (дикі та свійські свині, гризуни, дикі хижі тварини, людина), оселяються лише в посмугованих м’язах.

Одним з основних напрямів коеволюції паразитів та їхніх хазяїв є поступове зниження гостроти взаємозв’язків. Часто паразити, насамперед ендопаразити, у своєму існуванні дуже залежать від свого хазяїна: смерть хазяїна загрожує смертю самого паразита. Тому що триваліша коеволюція паразита та його хазяїна, то краще вони адаптуються один до одного і меншої шкоди паразит завдає хазяїну (мал. 13.2). Ці закономірності називають законом спряженої еволюції􀃮 паразита і хазяїна.

У формуванні адаптацій до паразитичного способу життя можна виділити кілька напрямів. Насамперед паразит має потрапити в організм хазяїна. Часто це відбувається під час проковтування паразитів, їхніх цист або яєць з їжею чи водою (як‑от, дизентерійна амеба). Паразити також можуть проникати в організм хазяїна самостійно або за допомогою переносників (наприклад, трипаносома – збудник сонної хвороби – під час укусу кровосисної мухи цеце). Потрапивши в організм хазяїна, паразити здійснюють складні міграції в пошуках придатних для існування тканин і органів, під час яких більшість з них гине.

Хазяїн за допомогою різноманітних захисних реакцій намагається позбутися паразитів. Так, бар’єром на шляху проникнення паразитів в організм хазяїна слугують його покриви: шкіра та слизові оболонки. Проникнення паразита всередину організму спричиняє низку захисних реакцій: зокрема, активізується клітинний і гуморальний імунітет. Паразитів одразу атакують фагоцити, на них впливають також деякі біологічно активні сполуки: слиз, який виділяють залозисті клітини слизових оболонок, гормони, ферменти, що мають бактерицидну дію.

1. Схарактеризуйте організм як особливе середовище існування.

2. Назвіть групи організмів, для яких інший організм може бути середовищем існування.

Типи адаптацій􀂲 паразитів.

Найпомітнішими адаптаціями паразитів є морфологічні: наприклад, удосконалення органів прикріплення, як‑от, присоски, хоботки з гачками (Органами прикріплення свинячого ціп’яка до стінок кишечнику слугують чотири присоски і хоботок з гачками), кігтики на лапках ніг. Адаптивні зміни стосуються також фізіологічних і біохімічних процесів, обміну речовин. Так, стьожкові черви, до яких належить ціп’як свинячий, мешкають у кишечнику хазяїна, де багато поживних речовин, перетравлених під дією ферментів хазяїна.

Àле й самі стьожкові черви здатні виділяти травні ферменти, забезпечуючи перетравлення потрібних паразитам сполук. Морфофізіологічні адаптації паразитів бувають прогресивні та регресивні.

Прогресивні: посилений розвиток органів прикріплення та статевої системи (у кожному членику стьожкових червів закладається свій набір чоловічих і жіночих статевих органів)􀀞 ускладнена будова покривів, які протидіють захисним реакціям хазяїна (наприклад, кутикула аскарид має до десяти різних за будовою шарів) молекулярна мімікрія не дає змоги розпізнавати паразитів як чужорідних виділення кишковими паразитами антиферментів (сполук, які захищають покривні тканини від перетравлення ферментами хазяїна) тощо.

До регресивних (від лат. регресус – зворотний рух) морфофізіологічних адаптацій належать редукція органів опорно‑рухової системи, спрощення будови нервової системи та органів чуття тощо.

Масову загибель паразитів під час здійснення складних життєвих циклів компенсує вражаюча плодючість. Так, самка аскариди людської протягом доби може відкладати до 250 000 яєць, а в одному членику свинячого ціп’яка міститься до 175 000 яєць.

Паразитичний спосіб життя значно ускладнює зустріч між особинами різної статі. Тому багато паразитів (наприклад, більшість плоских червів, багато видів паразитичних ракоподібних) є гермафродитами, часто здатними до самозапліднення. У роздільностатевих видів формуються адаптації для забезпечення надійності зустрічі партнерів. Зокрема, у нематод сингамусів (Самець нематоди сингамуса (а) приростає до самки (б) у ділянці її статевого отвору) – паразитів дихальних шляхів птахів – самець і самка надійно з’єднуються одне з одним на все життя: самці приростають до самок у ділянці їхнього статевого отвору.

Деякі паразити (наприклад, личинки трихінели) вкриваються капсулою для уникнення дії імунної системи хазяїна.

Часом увесь життєвий цикл паразитів демонструє приклад коеволюції: чітку адаптацію до життєвого циклу хазяїна та його добових ритмів. Так, один з представників плоских червів – жаб’ячий багатовуст – паразитує в сечовому міхурі жаб. Він набуває статевої зрілості лише на третьому році життя, тоді, коли статевозрілим стає і сам хазяїн. Цікаву синхронізацію паразитів з добовими ритмами проміжних хазяїв спостерігають у деяких нематод. Наприклад, личинки вухерерії (збудника слонової хвороби людини), що передаються кровосисними комарами, з’являються в периферичній крові людини лише надвечір або вночі. Натомість личинки іншого виду нематод –

лоа – мігрують у периферичну кров удень, оскільки їхні проміжні хазяї – гедзі – активні саме в цей час (Вухерерія та лоа – нематоди, які паразитують у людини􀀞 їхніх личинок переносять кровосисні комахи: 1 – личинка лоа серед еритроцитів людини􀀞 2 – личинок лоа переносять гедзі (2), а личинок вухерерії – кровосисні комарі (3)􀀞 4 – прояв в людини слонової хвороби, спричиненої паразитуванням вухерерії (унаслідок розростання підшкірної клітковини та постійного застою лімфи органи гіпертрофуються)).

Життєві цикли паразитичних видів є адаптаціями до їхнього поширення та інвазування нових особин хазяїв. Зокрема, таку функцію здійснюють личинки, здатні до активного розселення, або проміжні чи остаточні хазяї, що беруть на себе функцію поширення паразитів. На малюнку наведено один зі способів зараження людини нематодою анкілостомою. Личинки цього паразита виходять з яєць ще у грунті й часто проникають в організм людини через шкіру.

Анкілостома, або кривоголовка дванадцятипалої кишки, – паразит кишечнику людини (1)􀀞 паразит має у ротовій порожнині гострі пластинки (а), якими ушкоджує слизову кишечнику й живиться кров’ю􀀞 2 – одним зі способів потрапляння в організм людини є активне проникнення личинок крізь шкіру

Адаптацією до паразитизму є вплив паразитів на поведінку своїх хазяїв, зокрема, з метою забезпечити зустріч проміжних хазяїв з остаточними. Прикладом є ланцетоподібний сисун, який зазвичай паразитує у печінці травоїдних тварин (зрідка – і в людини) (Життєвий цикл ланцетоподібного сисуна: 1 – наземний молюск (перший проміжний хазяїн)􀀞 2 – мурашка (другий проміжний хазяїн)􀀞 3 – травоїдна тварина (остаточний хазяїн)). Другим проміжним хазяїном для нього є мурашка. Більшість личинок ланцетоподібного сисуна інцистується в порожнині тіла мурашки, а одна з них проникає у головний мозок комахи й змінює її поведінку: удень така мурашка виконує звичайні функції робочої особини, а надвечір не повертається в мурашник, а заповзає на рослину та при кріплюється до неї щелепами. Таку мурашку, заражену ланцетоподібним сисуном, легше разом з рослиною проковтнути остаточному хазяїну – рослиноїдній тварині.

Паразитизм дуже поширений серед різних груп організмів. Він трапляється серед різних груп тварин (від одноклітинних еукаріотів до хордових), бактерій, грибів і навіть квіткових рослин (наприклад, повитиця, Петрів хрест). Усі віруси – внутрішньоклітинні паразити. Головною рисою паразитизму є те, що паразит обов’язково завдає шкоди організму хазяїна. Адаптації до паразитичного способу життя формуються на різних рівнях організації живого – від молекулярного до популяційно‑видового.

Самостійна робота з ілюстраціями.

Характеристика окремих паразитів

Зіставте назви наведених паразитичних видів з ілюстраціями. Визначте систематичну належність та особливості їхнього способу життя: 1 – паличка Коха (Mycobacterium tuberculosis); 2 – петрів хрест лускатий (Lathraea squamaria); 3 – пухирчаста сажка (Ustilago zeae); 4 – коростяний свербун (Sarcoptes scabiei).

а) __________________ б) _________________ в) _________________ г) ___________________

Заповніть таблицю.

Взаємовигідні взаємодії організмів хазяїна та симбіонта.

Приклад мутуалізму – співіснування молюска тридакни й водорості Мушля тридакни може досягати до 2 метрів завдовжки, важити до 200 кілограмів. У тканинах мешкають зооксантелли, які живуть за рахунок фотосинтезу і годують молюска. Молюск перетравлює і частину самих водоростей прямо в тканинах. Краї мантії постійно виступають між стулок мушлі і забезпечені оптичною системою – невеликими світлозаломлювальними конусами, зануреними вузьким кінцем глибоко в тіло молюска. Конуси утворені прозорими клітинами, які проводять світло в глибини тканин для водоростей-симбіонтів. Розфарбовані в найрізноманітніші кольори мантії тридакн – не забаганка природи, а результат природного добору й тривалої спільної еволюції молюсків і одноклітинних водоростей.

Таке явище не є унікальним, відомо багато тварин, що мають у своїх тканинах фотосинтезувальні клітини інших видів. У так званих «зелених» гідр (Hydra viridissima) в клітинах ентодерми живуть водорості роду Chlorella. На світлі такі гідри можуть понад чотири місяці обходитися без їжі, а без симбіонтів і годування гинуть за два місяці. Зоохлорели проникають у яйцеклітини і в такий спосіб передаються потомству. Цікаво, що гідри інших видів не вдається «заразити» хлорелою навіть у лабораторних умовах. Це вказує на наявність специфічних адаптацій, що вможливлюють такий симбіоз. Яскраве забарвлення коралових рифів також зумовлене наявністю симбіотичних водоростей. У разі їх загибелі тіло корала стає сірим, а через нестачу поживних сполук він гине. Водорості можуть оселятися і на наземних організмах. Найбільш відомим прикладом є мешкання їх на шерсті лінивців. Звісно, ці ссавці не використовують продукти фотосинтезу, але зелений відтінок забарвлення допомагає їхньому маскуванню.

Частіше за водоростей у якості симбіонтів виступають бактерії. Раніше ми пригадували бульбочкові бактерії в рослин. Нормальна мікрофлора має важливе значення для функціонування організму хазяїна. Заселяючи доступні ділянки, вона запобігає розвитку патогенних. Бактерії можуть синтезувати корисні для хазяїна сполуки. Кишкова паличка в людини утворює вітамін K (За наявними оцінками, в організмі людини мешкає 4х10¹³ бактерій, тоді як число власних клітин становить 3х10¹³). Іншим відомим прикладом є бактеріальні симбіонти джгутикових одноклітинних, що мешкають у травному тракті рослиноїдних тварин, уможливлюючи перетравлення ними целюлози (терміти, жуйні ссавці). Дисбаланс видового складу кишкової мікрофлори може супроводжуватися порушенням здоров’я та розвитком хвороб. Дослідження взаємодії мікробіому та функціонування організму хазяїна є актуальним напрямом сучасних біомедичних досліджень.

3. Наведіть приклади мутуалістичних взаємовідносин у разі існування одного організму всередині іншого.

4. Що таке ендосимбіоз?