Морфологические и физиологические адаптации к паразитическому образу жизни

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации

Санкт-петербургская государственная

Академия ветеринарной медицины

Кафедра гистологии и общей биологии с курсом экологии

Реферат

по экологии

на тему: «Морфологические и физиологические адаптации к паразитическому образу жизни»

Выполнила: Сергиенко Арина,

Преподаватель: Прилуцкая Людмила Ивановна

Санкт-Петербург

Содержание

Введение

1. Возможные пути возникновения паразитизма

2. Морфологические адаптации к паразитизму

3. Физиологические адаптации к паразитизму

4. Негативное влияние паразитов на организм хозяина

5. Ответные реакции организма хозяина

6. Паразитарная система и её характеристика

7. Трансмиссивные и природноочаговые паразитозы

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Паразитизм -- явление жизни, входящее в цепь сложнейших симбиотических отношений. Он представляет собой форму взаимоотношений между организмами различных видов, из которых один (паразит) использует другого (хозяина) в качестве среды обитания и источника питания, нанося ему вред. Паразитизм известен на всех уровнях организации живого, начиная с вирусов и бактерий и кончая высшими растениями и многоклеточными животными.

Явлением паразитизма занимается паразитология - комплексная биологическая наука, изучающая взаимоотношения между паразитом и хозяином на организменном и популяционном уровне, их зависимость от факторов внешней среды, популяционные взаимоотношения паразитов с другими компонентами биоценозов, а также вызываемые паразитами заболевания и методы борьбы с ними у человека, животных и растений.

Значение паразитологических данных для развития биологии в целом достигло такого уровня, что они стали неотъемлемой частью знаний многих биологических дисциплин. Фактологические данные паразитологии составляют предмет исследований как фундаментальных направлений биологии, так и важных прикладных разделов медицины, ветеринарии и агрономии с самостоятельными сервисными задачами.

Паразитизм выступает как один из факторов формирования биоразнообразия органического мира и усложнения структурно-функциональной и информационной организации жизни.

За последние примерно 30 лет трактовка паразитизма в известной степени дополнилась. Усилилось понимание того, что сущность явления заключается не только в специфическом симбиотическом взаимодействии генетически разнородных организмов, но и в более глубоком влиянии паразитизма на эволюцию органического мира.

Условия сохранения жизни хозяина требуют от паразита максимальной приспособленности к хозяину при возможно меньших нарушениях его жизненных функций. Чем теснее контакт паразита и хозяина, тем сильнее выражен регресс ряда систем органов паразита, который сопровождается развитием специализированных структур (органы фиксации), усложнением отдельных систем (например, половой).

1. Возможные пути возникновения паразитизма

паразитизм морфологический трансмиссивный

Явление паразитизма, как и любой другой экологический феномен, возникло разными путями. С одной стороны, по-разному развиваются взаимные адаптации паразитов и хозяев в разных систематических группах организмов различны направления эволюции, ведущие к возникновению разнообразных форм паразитизма.

Наиболее просто объясняется происхождение эктопаразитизма. Один из путей к этому -- через увеличение количества источников питания с последующей их сменой. Так, многие насекомые имеют колюще-сосущий ротовой аппарат, питаясь соками растений. Но питание за счет прокалывания ткани и всасывания жидкости и есть способ поглощения пищи всеми кровососущими членистоногими, ряд которых, потребляя кровь человека и теплокровных животных, продолжает пользоваться также и соками растений.

Другой путь, ведущий к эктопаразитизму, -- хищничество. Активные хищники, осваивающие для питания все более крупные жертвы, становятся вначале временными, а затем и постоянными эктопаразитами за счет удлинения контактов с организмом хозяина. Так, многие пиявки, ведущие себя как хищники по отношению к мелким организмам, становятся паразитами более крупных животных, питаясь их кровью. Увеличение продолжительности питания - основное направление перехода от временного к постоянному эктопаразитизму. Действительно, из большого количества кровососущих форм членистоногих наиболее длительное питание на хозяине характерно именно для постоянных паразитов, степень контакта которых с хозяевами наиболее высока.

Иной путь возникновения эктопаразитизма -- через усиление контакта так называемых гнездовых паразитов с поверхностью тела хозяина. Животные, обитающие в убежище другого вида, могут питаться его перьями, волосами и отпадающими чешуйками кожного эпидермиса. Переход к постоянному обитанию на поверхности тела хозяина дает паразиту большие преимущества. Возможно, так возник паразитизм пухоедов, власоедов птиц и млекопитающих и группы клещей-обитателей эпидермиса животных и человека.

Основная масса случаев эндопаразитизма в полостных органах, имеющих связь с внешней средой, представляет собой явление, развившееся в результате случайного заноса в организм цист, яиц или личинок свободноживущих видов, предварительно имеющих адаптации к обитанию в почве или в воде, содержащей избыток органического вещества.

Возможен переход к паразитированию в одном хозяине после предварительной адаптации к обитанию в другом, служащем источником питания первого. Так, известен целый ряд гельминтов, которые, обитая в кишечнике рыбы, не перевариваются в пищеварительной системе хищников, съевших паразитов вместе с хозяином и продолжающих паразитировать в кишечнике или тканях уже нового вида.

Не исключается и вариант перехода к полостному паразитизму видов, предварительно адаптированных к эктопаразитизму. Этим путем, вероятно, эволюционируют некоторые насекомые, большую часть цикла развития проводящие в ротовой полости птиц, но выходящие для размножения на перьевой покров их головы.

Наиболее сложно и многообразно происхождение паразитов тканей внутренней среды. Один из путей -- через изменение инстинкта откладки яиц и предварительных адаптации к эктопаразитизму. Таким путем, вероятно, произошел тканевой паразитизм личинок мух и оводов, откладывающих яйца на поверхности кожи и слизистых оболочек животных и человека. Личинки при этом вскоре погружаются под покровы и ведут типичный эндопаразитический образ жизни.

Многие паразиты приспособились к обитанию в тканях после освоения полостных органов, связанных с внешней средой. Так, по-видимому, шла эволюция паразитизма у ленточных червей, у трихинеллы спиральной. В цикле развития этих паразитов имеются кишечные и тканевые этапы.

Некоторые паразиты внутренней среды возникли, вероятно, предварительно адаптировавшись к обитанию в пищеварительной системе членистоногих, а с переходом последних к гематофагии заселили новую и труднодоступную экологическую нишу - кровь и другие ткани мезодермального происхождения.

2. Морфологические адаптации к паразитизму

Морфологические адаптации связаны с изменением внешнего и внутреннего строения паразитов и функционирования их систем органов. Они подразделяются на:

1) Прогрессивные адаптации - те, которые привели к усложнению организации некоторых органов систем органов паразитов. К таковым относятся: наличие органов фиксации (присоски, крючья, ботрии, коготки вшей, ротовой аппарат клещей); сложное строение наружных покровов (кутикула, защитная оболочка тегумент); молекулярная "мимикрия" (сходство структуры белков и ферментов паразита и хозяина); выделение кишечными паразитами антиферментов (зашита от переваривания соками хозяина); внутриклеточное паразитирование; иммунносупрессивное действие паразитов (эндопаразиты секретируют протеазы, разрушающие иммунные комплексы и клетки хозяина) и др.

Рис. 1 Сколекс Taenia Suum; имеются четыре присоски и венчик с крючьями

2) Регрессивные адаптации: редукция органов движения и некоторых систем (кровеносной, дыхательной); упрощение строения нервной системы и органов чувств.

3. Физиологические адаптации к паразитизму

Физиологические адаптации связаны с размножением и жизненными циклами паразитов:

- гермафродитизм (чаще встречается у паразитов, чем у свободноживущих форм);

- преимущественное развитие половой системы и высокая плодовитость (цепень свиной - 100 тыс. яиц, аскарида человека - 250 тыс. яиц в сутки, свободноживущие ресничные черви - 5-10 яиц);

- совершенствование различных форм бесполого размножения (шизогония у споровиков, почкование у ленточных червей, полиэмбриония у сосальщиков - один мирацидий за два месяца дает 610 тыс. церкариев);

- сложные циклы развития с наличием нескольких личиночных стадий и сменой хозяев (сосальщики);

- миграции по организму хозяина (аскарида, цепень свиной, трихинелла).

Рис. 2 Цикл развития Fasciola Hepatica с наличием нескольких личиночных стадий и сменой хозяев

Механизмы адаптации паразита к хозяину затрагивают все уровни системы "паразит-хозяин" (И.В. Оксов, 1991).

Видовой уровень: высокая плодовитость паразитов, разнообразие способов размножения, сложные жизненные циклы со сменой хозяев, паразитическими и свободноживущими поколениями, с различными покоящимися стадиями.

Организменный уровень: весь комплекс воздействий паразита на хозяина - изменение его поведения, гормонального статуса, подавление иммунитета (биологически активные вещества паразита угнетают хемотаксис лейкоцитов и подавляют их фагоцитарную активность).

Тканевой уровень: механизмы, обеспечивающие длительное существование паразита в "агрессивной" к нему ткани хозяина (антигенная мимикрия, капсулообразование). Капсулы физиологически активны. Они защищают паразита от антигенов хозяина, обеспечивают поступление питательных веществ и отток продуктов обмена.

Клеточный уровень: специфические изменения инвазированных клеток хозяина (гипертрофия клеток и органоидов, активация ферментных систем).

Патогенное действие паразита на организм хозяина (первичное, или специфическое) обусловлено его морфофизиологическими особенностями.

Адаптации паразитов к хозяевам существуют и на популяционном уровне:

- наличие свободноживущих стадий или подвижных личинок для активного поиска хозяина;

- включение в цикл развития паразитов промежуточных и резерву-арных хозяев;

- наличие покоящихся стадий (цисты, яйца) для переживания неблагоприятных условий;

- синхронизация циклов развития паразита и поведения хозяина. Например, заражение человека урогенитальным шистосомозом происходит при купании, когда личинки сосальщика, плавающие в воде, проникают в кровеносные сосуды через кожу. Наибольшая вероятность купания человека - середина дня (жаркое время суток). Именно к этому времени приурочен массовый выход личинок из моллюсков (промежуточного хозяина). Второй пример. Личинки круглых червей - микрофилярии - в организме человека совершают суточные миграции из периферических кровеносных сосудов в более глубокие и наоборот. Переносчиками личинок являются кровососущие насекомые (мошки, комары, москиты). Для кровососания они нападают на человека в разное время суток (в полдень и в сумерки соответственно) и к этому времени микрофилярии накапливаются в периферических кровеносных сосудах.

4. Негативное влияние паразитов на организм хозяина

1) Механическое повреждение органов и тканей: мигрирующие личинки аскарид нарушают целостность стенки кишечника и альвеол легких, клубки аскарид могут вызывать непроходимость кишечника, паразитирующий в печени кошачий сосальщик - закупорку желчных ходов. Присоски ленточных червей, ущемляя слизистую кишечника, приводят к некрозу тканей. Хоботки клещей и насекомых повреждают кожные покровы.

2) Токсико-аллергическое действие оказывают продукты жизнедеятельности или распада погибших паразитов. Приступ малярии связан с выходом в кровь продуктов метаболизма плазмодиев при разрушении эритроцитов. Массовая гибель личинок трихинелл при введении антигельминтиков может вызвать смерть больного от анафилактического шока. При "укусах" насекомых-эктопаразитов человек ощущает зуд в результате токсического действия их слюны на нервные окончания в коже. Кожные высыпания, зозинофилия, головные боли являются следствием действия продуктов обмена циркулирующих в крови личинок гельминтов.

3) Поглощение питательных веществ и витаминов из организма хозяина. Гельминтозы обычно сопровождаются гиповитаминозами (А и С). Широкий лентец в организме человека избирательно поглощает витамин В12, что приводит к развитию анемии. Чем больше масса тела эндопаразита, тем большее количество питательных веществ он поглощает в организме хозяина (например, широкий лентец и бычий цепень).

4) Открытие путей для вторичной инфекции: гельминты или их личинки, нарушая целостность кожных покровов или слизистой стенки кишечника, способствуют проникновению микроорганизмов.

5) Нарушение всех процессов обмена веществ у хозяина (белкового, углеводного, жирового и др.), общее ослабление организма, снижение его сопротивляемости и повышение чувствительности к другим заболеваниям (аскаридоз часто сочетается с дизентерией, брюшной тиф - с гельминтозами).

Однако, паразиты играют важную роль в стимулировании иммунной системы, поддержании ее на высоком уровне и в конечном итоге в охране гомеостаза хозяина, так как с прекращением жизни хозяина сами паразиты так же погибают.

5. Ответные реакции организма хозяина

Ответные реакции организма хозяина на инвазию имеют защитный характер и могут быть разделены на клеточные, тканевые и организменные.

Клеточные и тканевые реакции выражаются в развитии воспалительных процессов и гипертрофии клеток ткани организма, пораженных паразитами. Гуморальные реакции со стороны хозяина тесно связаны с явлением иммунитета и выражаются в образовании в крови хозяина специфических по отношению к различным паразитам антител. Формирование антител в организме хозяина сопровождается развитием резистентности по отношению к паразитам. С помощью этой защитной реакции организм хозяина либо избавляется от паразита, либо препятствует его вредному воздействию.

В случае неэффективности этих действий проявляются различные уровни защитных реакций организма хозяина:

Клеточный уровень характеризуется изменением формы или величины пораженных паразитами клеток (эритроциты человека при малярии).

Тканевой уровень защитных реакций - это способность организма хозяина изолировать паразита от здоровой ткани (личинок трихинелл в мышцах, токсоплазм в головном мозге). Вокруг паразита образуется соединительнотканная капсула, отмечается расширение кровеносных сосудов, скопление лейкоцитов, отложение солей извести. Капсула личинок трихинелл - форма адаптации к тканевому паразитизму.

Рис. 3 Капсула личинки Trichinella Spiralis в мышцах свиньи

Организменный уровень - иммунные ответные реакции хозяина на действие паразита (образование антител и иммунных лимфоцитов, фагоцитоз).

Антигены многих паразитов сходны, поэтому у хозяев вырабатываются общие защитные механизмы против многих паразитов. Формы иммунитета различны: абсолютный и относительный, активный и пассивный, врожденный и приобретенный. Затрудняет выработку иммунитета при паразитарных болезнях смена стадий развития возбудителя, так как антигены каждой стадии специфичны. Наиболее напряженный иммунитет вызывают личиночные стадии. Иммунные реакции хозяина проявляются в снижении скорости размножения паразитов и задержке их развития.

6. Паразитарная система и ее характеристика

Понятие "паразитарная система" введено В.Н.Беклемишевым (1956). Она включает популяцию паразита определенного вида, одну или несколько популяций хозяина или хозяев и ту часть среды, которая необходима для их существования. Паразитарные системы бывают двухчленными (паразит-хозяин), трехчленными (паразит - переносчик или промежуточный хозяин -окончательный хозяин) и множественными (паразит - несколько чередующихся промежуточных хозяев - окончательный хозяин). В паразитарной системе паразит всегда представлен особями одного вида. Другие члены системы могут быть представлены особями одной или нескольких разных популяций. На уровне особи мы говорим о патогенности паразита, который вызывает болезнь хозяина. На уровне популяции мы применяем термин "заболеваемость".

Массовые заболевания в популяциях животных называются эпизоотиями, а в популяциях человека - эпидемиями.

Паразиты являются естественными компонентами биогеоценозов, и вызываемые ими болезни и эпизоотии принадлежат к числу нормальных функций биоценоза. "Вредный" для одной особи паразит становится биологически "полезным" для популяции и вида. Паразиты являются более совершенными регуляторами численности популяций животных, чем хищники, потому что они регулируют численность и самих хищников. Популяция хозяев, лишившаяся паразитов как эффективного механизма регуляции собственной численности, будет обречена на гибель. "Роль паразитов в природе - стабилизация экосистем" (В.Н. Беклемишев). Подобное значение паразитов ни в коей мере не распространяется на современные человеческие популяции.

Регуляция численности популяций хозяев в паразитарных системах идет по принципу обратной связи.

Регуляция численности паразитов в популяции хозяев осуществляется:

- климатическими условиями передачи инфекции или инвазии;

- врожденным иммунитетом и иммунными реакциями хозяев;

- гибелью части популяции хозяев;

- саморегуляцией - перенаселение хозяев паразитами приводит к снижению репродуктивной активности последних.

Универсальным свойством любой паразитарной системы, как и других живых экологических систем, является способность за счет внутренних механизмов приходить в соответствие с меняющимися условиями жизнедеятельности.

7. Трансмиссивные и природноочаговые паразитозы

Паразитарные болезни (паразитозы) в зависимости от природы возбудителя подразделяются на несколько групп:

1) Заболевания, возбудители которых передаются только от животных к животным, называются зоонозы (чума кур и свиней). Заболевания, возбудители которых передаются только от человека к человеку, называются aumpoпонозы (корь, дифтерия).

2) Заболевания, возбудители которых передаются от одного организма к другому посредством кровососущих переносчиков (насекомые, клещи), называются трансмиссивными (малярия, таежный энцефалит). Они подразделяются на:

- облигатно-трансмиссивные, возбудители которых передаются через специфических переносчиков (малярия - комарами рода Anopheles, таежный энцефалит - таежными клещами).

- факультативно-трансмиссивные, возбудители которых могут передаваться как через переносчиков, так и другими путями (заражение туляремией и сибирской язвой возможно через многочисленных переносчиков и при разделке туш больных животных).

Любая трансмиссивная болезнь представляет собой трехчленную систему, которая включает паразита - возбудителя, позвоночного - хозяина и членистоногого - переносчика (клещи, насекомые).

Переносчики возбудителей трансмиссивных болезней могут быть специфические и механические. В организме специфического переносчика возбудитель проходит часть жизненного цикла (чумная палочка размножается в пищеварительном тракте блохи; малярийные плазмодии проходят половой цикл развития у комаров p. Anopheles).

Возбудители болезней у механических переносчиков (мухи, тараканы) находятся на покровах тела, на конечностях и частях ротового аппарата.

Входные ворота возбудителя - всегда ротовой аппарат специфического переносчика. Выход возбудителя из переносчика может происходить через анальное отверстие или через ротовой аппарат.

В первом случае происходит транзит возбудителя через кишечник (риккетсии вшивого сыпного тифа). Заражение хозяина происходит при втирании экскрементов переносчика в кожу при расчесах места укуса. Такой способ заражения называется контаминацией.

Если возбудитель проходит через полость тела переносчика и накапливается в слюнных железах (спорозоиты малярийных плазмодиев), то заражение хозяина происходит через ротовой аппарат при кровососании. Способ заражения называется инокуляцией.

Ворота выхода возбудителя могут отсутствовать. В таком случае возбудитель накапливается в полости тела переносчика. Заражение хозяина происходит при раздавливании переносчика и втирании гемолимфы с возбудителем в кожу при расчесах - разновидность контаминации (передача спирохет возвратного тифа вшами).

В первом и втором случаях переносчик может передавать возбудителей многократно, в третьем - только однократно, так как передача возбудителя связана с гибелью переносчика.

Для многих переносчиков характерна трансовариальная (через яйца) передача возбудителей трансмиссивных заболеваний. Если самка таежного клеща содержит вирус энцефалита, то при половом размножении она передаст его последующим поколениям.

В 1940 г. академик Е.Н. Павловский разработал учение о природной очаговости трансмиссивных болезней. Оно возникло на стыке экологии, паразитологии, эпидемиологии и ландшафтной географии. Представления о природной очаговости болезней (роль диких животных в передаче чумы) впервые были изложены в работах Д.К.Заболотного. В основе концепции природной очаговости болезней лежат экологические принципы.

Природноочаговыми называются болезни, связанные с комплексом природных условий. Они существуют в определенных биогеоценозах независимо от человека и для их поддержания важное значение имеют трофические связи. Е.Н.Павловский дал следующее определение природно-очаговых болезней: "Природная очаговость трансмиссивных болезней - это явление, когда возбудитель, специфический его переносчик и животные-резервуары возбудителя в течение смены своих поколений неограниченно долгое время существуют в природных условиях вне зависимости от человека, как по ходу своей уже прошедшей эволюции, так и в настоящий ее период".

Природный очаг - это наименьшая территория одного или нескольких ландшафтов, где осуществляется циркуляция возбудителя без заноса его извне неопределенного долгий срок.

Компоненты природного очага заболевания:

1) возбудитель заболевания;

2) восприимчивые к данному возбудителю организмы;

3) переносчики возбудителя;

4) определенные условия среды (биотоп).

Восприимчивость - это видовое свойство, определяющее способность особей данного вида стать средой обитания для паразита-возбудителя и отвечать на его внедрение специфическими реакциями.

В очаге происходит циркуляция возбудителя от больных животных (доноров возбудителя) через переносчика к здоровым (реципиентам), которые в дальнейшем становятся донорами возбудителя. Переносчиками являются кровососущие членистоногие, а донорами и реципиентами могут быть грызуны и птицы (рис. 4). Если человек попадает в природный очаг заболевания, то он становится сначала реципиентом, а затем и донором возбудителя. Природные очаги существуют длительное время, но эпидемиологическое значение они приобретают тогда, когда в них попадает и заражается человек.

Заключение

Обобщая все сказанное, можно вывести несколько основных положений касательно паразитического образа жизни и адаптаций к нему у живых организмов.

В ряду симбиотических связей паразитизм признается мощнейшим фактором, играющим важную роль в эволюции многих групп животных и растений.

Путей перехода к паразитизму у разных видов животных много, но несомненным остается одно: паразитизм - явление вторичное. Об этом свидетельствует наличие в жизненных циклах многих, даже наиболее специализированных паразитов, свободноживущих стадий, в какой-то степени воспроизводящих свободный образ жизни предков.

Часть адаптаций к паразитическому образу жизни привела к усложнению организации паразитов, другая же часть, напротив, к их упрощению.

Все адаптации, как физиологические, так и морфологические, служат тому, чтобы дать паразитирующему организму как можно более лучшие условия для существования и размножения, при этом не угрожая жизни хозяина.

Список использованной литературы

1. Аскерко А.Ч. Основы паразитологии Мн.: БГМУ, 2008г. 140с.

2. Петровский А.В. Паразитология, Мн.: Светоч, 2007г. 354с.

3. Ройтман В.А., Беэр С.А. Паразитизм как форма симбиотических отношений. М. 2008. - 313 с.

4. Уркхарт Г., Эрмур Дж., Дункан Дж., Данн А., Дженнингс Ф. Ветеринарная паразитология. 2-е издание. - М.: «Аквариум», 2000. - 350 с.

Размещено на Allbest.ru