Как адаптироваться к паразитами
Обновлено: 18.04.2024
Переход к паразитическому образу жизни сопровождается появлением у паразитов ряда адаптаций, облегчающих их существование, развитие и размножение в специфических условиях организма хозяина. Адаптации паразитов весьма разнообразны.
Форма тела:
а) уплощенная (вошь, блоха); общей чертой самых различных эктопаразитов является сплющивание тела в дорзо-вентральном направлении, что способствует лучшему прикреплению к телу хозяина. Латеральное сплющивание наблюдается лишь у блох;
б) обтекаемая (аскарида);
в) с выростами кутикулы (ленточные черви).
Органы фиксации составляют одну из самых характерных особенностей большинства паразитов. Несмотря на широкое распространение органов прикрепления, устроены они сравнительно однообразно. Это могут быть крючья, присоски, коготки, придатки ротового аппарата.
Особенности строения органов пищеварения. У различных групп паразитов изменения пищеварительной системы шли в различных направлениях.
У паразитов, питающихся кровью периодически, с длинными паузами между отдельными кормлениями, наблюдается гипертрофия некоторых частей пищеварительной системы. Примером может служить наличие емких боковых выростов в пищеварительном канале у иксодовых клещей. В связи с этим питание самки клеща может происходить сутками и вес насытившейся самки в сотни раз превышает вес голодной самки.
С другой стороны, у некоторых паразитов вырабатываются противоположные приспособления, а именно, переход к осмотическому питанию через поверхность тела (ленточные черви), что привело к редукции кишечника.
Многие паразиты обладают способностью нейтрализовать защитные свойства хозяина. Например, кишечные гельминты выделяют антиферментные вещества, что дает возможность червям жить в переваривающей среде.
Особенности половой системы и функции размножения: гермафродитизм, высокая плодовитость, увеличение размеров половых органов, способность к размножению на личиночной стадии.
Взаимоотношения между хозяином и паразитом
Воздействие паразитов на хозяина
Формы действия паразитов на хозяев чрезвычайно разнообразны: механическое повреждение, питание тканями и биологическими жидкостями, токсико-аллергическое воздействие, открытие ворот для вторичной инфекции, мутагенное и тератогенное воздействие. Степень воздействия может зависеть от разных причин: способа заражения, места локализации, количества паразитов, состояния паразита и хозяина и др.
Механическое повреждение паразит может наносить при помощи своих органов прикрепления, во время принятия пищи, во время движения по телу хозяина, в результате роста. Наибольшее механическое повреждение наблюдается при активном разрушении тканей хозяина. Например, личинки вольфартовой мухи, паразитируя в мягких тканях человека, вызывают тяжелое заболевание – миазы, при которых могут быть полностью разрушены ткани головы и др.
Питание паразита тканями, биологическими жидкостями хозяина или переваренной пищей приводит к истощению организма хозяина.
Токсико-аллергическое воздействие заключается во введении токсинов и продуктов метаболизма паразита в организм хозяина, что оказывает на него общее болезнетворное влияние.
Патогенное действие паразитов часто заключается в аллергизации пораженного организма. Ткани паразита – это чужеродные антигены, которые определяют развитие аллергических реакций в организме.
Паразиты открывают ворота для вторичной инфекции и способствуют развитию воспалительного процесса. Например, через места прикрепления паразитических червей в кишечнике человека, где происходит нарушение целостности слизистой оболочки, болезнетворные бактерии из полости кишечника могут проникать в ткани и вызывать заболевание.
Паразиты могут оказывать мутагенное воздействие на организм хозяина.
Тератогенное воздействие. Некоторые паразиты, например, токсоплазма, легко преодолевают плацентарный барьер и нарушают нормальный ход эмбриогенеза, что приводит к формированию грубых пороков развития у плода.
Многие паразиты являются переносчиками возбудителей других паразитарных или инфекционных заболеваний.
§ 13. Живой организм как среда обитания. Адаптации к жизни в другом организме — паразитизм
Характерные особенности организма как среды обитания
Относительное постоянство внутренней среды одного организма — хозяина — дает возможность использовать его тело другим организмом — сожителем — в качестве среды жизни. Хозяин — организм, являющийся средой жизни для других организмов. Сожитель — организм, поселяющийся на поверхности или внутри тела другого организма. Сожитель может быть для хозяина нейтральным (мальки рыб в кишечной полости морских кишечнополостных животных). Он может приносить ему пользу, снабжая питательными веществами (азотфиксирующие клубеньковые бактерии и бобовые растения). Но он может причинять хозяину вред, используя его питательные вещества (аскарида человеческая и человек).
Сожителей больше всего среди микроорганизмов (все вирусы, некоторые представители бактерий и грибов), протистов (амеба дизентерийная, трихомонада) и многоклеточных организмов, имеющих упрощенное строение (плоские и круглые черви, некоторые насекомые).
Попав во внутреннюю среду хозяина, паразит получает ряд преимуществ:
1) обилие легкодоступной для усвоения пищи, не требующей перестройки процессов пищеварения. Например, клеточный сок растений, кровь животных, содержимое их пищеварительного тракта, уже подвергнутое ферментативной обработке;
2) защищенность от непосредственного воздействия абиотических и биотических факторов внешней среды. Все взаимодействия со сложными и изменяющимися окружающими условиями и врагами берет на себя организм хозяина;
3) относительная стабильность условий существования. Внутренняя среда организма по ряду физико-химических факторов имеет высокую степень постоянства.
В то же время организм как среда жизни создает для паразитов некоторые экологические трудности:
1) ограниченность среды во времени и пространстве;
2) трудность распространения от одной особи хозяина к другой;
3) сложности в обеспечении кислородом;
4) защитные реакции организма хозяина.
Как преимущества, так и экологические трудности жизни в другом организме явились причиной формирования у паразитов разнообразных адаптаций. Они позволяют им эффективно размножаться и процветать, живя в другом организме.
Переход к паразитическому образу жизни сопровождается появлением у паразитов ряда адаптаций, облегчающих их существование, развитие и размножение в специфических условиях организма хозяина. Разнообразие форм паразитизма, различное систематическое положение паразитов (их принадлежность к разным отрядам, классам и типам), а также обитание их в разных органах и системах хозяина обусловливают и многообразие этих адаптаций. Однако некоторые приспособления являются абсолютно универсальными. К ним в первую очередь относятся высокая плодовитость и особенности половой системы. Действительно, возможность оставления потомства и попадания его в благоприятную среду — организм хозяина — у паразитов часто ничтожна. В связи с этим интенсивность размножения паразитов по сравнению со свободноживущими формами гораздо более велика. Достигается это разными способами. У многоклеточных — это сильная степень развития половой системы и образование огромного количества половых продуктов. Этому способствуют первичный гермафродитизм плоских червей, изначально высокая плодовитость круглых червей и основной массы членистоногих. Нередко высокая интенсивность полового размножения дополняется размножением личиночных стадий. Особенно это характерно для сосальщиков, личинки которых размножаются партеногенети- чески, а у некоторых ленточных червей — внутренним или наружным почкованием.
Некоторые паразиты из типа простейших приобретают способность к множественному делению — шизогонии, когда из одного паразита может образоваться более 1000 дочерних особей, или к спорогонии, в результате которой из одной особи могут образоваться десятки тысяч организмов следующего поколения. Практически у всех эктопаразитов и паразитов, обитающих в полостных органах, имеются адаптации для прикрепления к телу хозяина. Они встречаются у простейших (присасывательные диски лямблий), у гельминтов (присоски, шипики, крючья плоских червей, хитинизированный ротовой аппарат ряда круглых червей) и паразитических членистоногих (своеобразные конечности) (рис. 19.4).
Эндопаразиты, обитающие в полостных органах, имеют покровы, обладающие антиферментными свойствами, быстро регенерирующие либо вообще непроницаемые для ферментов хозяина. Паразиты, живущие в тканях, часто там инкапсулируются (рис. 19.5).
Эктопаразиты, питающиеся кровью, имеют колюще-сосущий ротовой аппарат, а также сильно растяжимый хитиновый покров, а часто и разветвленную пищеварительную трубку (рис. 19.6), антикоагулянтные свойства слюны и консервантные свойства ферментов пищеварительной системы.
Передний конец тела паразитов, внедряющихся в организм хозяина, снабжен органами проникновения — специализированными железами, колющими стилетами и т.д. Это касается даже некоторых простейших, способных проникать в ткани хозяина через неповрежденные покровы.
Рис. 19.4. Органы прикрепления паразитов.
Присасывательные диски у инфузории (А) и лямблии (Б), (указаны стрелками), сложная присоска (В) и кутикулярные шипики на коже (Г) у сосальщиков, крючья и сложные присоски на головках ленточных червей (Д,Е, Ж), конечности, служащие для прикрепления, у ракообразного (3) и насекомого (И)
Глава 19. Медицинская паразитология. Общие вопросы
Рис. 19.5. Личинка трихинеллы, инкапсулированная в мышце
Пищеварительная система пиявки.
Рис. 19.7. Приспособления, служащие для проникновения в организм хозяина.
1 — слепые выросты кишечника
А — простейшее токсоплазма; Б — церкарий — личинка кровяного сосальщика.
1 — коноид, 2 — колющие стилеты, 3 — хвостовой отдел тела — орган активного перемещения в поисках хозяина
Эндопаразиты, активно отыскивающие хозяина, обладают органами ориентации в среде, используемыми для поисков хозяина (светочувствительные глазки, термо- и хеморецепторы), и органами передвижения (рис. 19.7).
Все паразиты, развивающиеся со сменой хозяев, используют в качестве таковых виды, связанные между собой непосредственными пищевыми взаимоотношениями или обитающие с ними в одной среде. Большинство промежуточных хозяев являются источником питания для основных. Другой распространенный путь попадания паразита в организм хозяина — это использование многочисленных переносчиков, которые обеспечивают не только постоянную циркуляцию паразитов в экологических системах, но и их широкое расселение.
Высшей степенью адаптаций паразитов к хозяевам является наблюдаемая часто полная зависимость паразита от жизнедеятельности хозяев. При этом паразит нередко вызывает такие реакции хозяина, которые обеспечивают максимальную вероятность заражения последнего. Так, самки остриц, откладывая яйца в области анального отверстия, вызывают зуд. Расчесывание зудящих мест способствует распространению яиц этого паразита руками по окружающим предметам. Таким же образом обеспечивается расселение чесоточного клеща. Зуд в пораженной конечности, прекращающийся от соприкосновения с водой, способствует циркуляции в природе такого паразита, как ришта. Высокая температура больных паразитарными заболеваниями, распространяющимися с помощью кровососущих членистоногих, привлекает переносчиков нередко с больших расстояний и также оказывается полезной для паразитов.
Часто жизнедеятельность паразитов оказывается синхронизированной с образом жизни хозяев. Так, откладка яиц шистосомами происходит обычно в самое жаркое время суток, когда наиболее вероятным оказывается контакт хозяев с водой, куда для развития должны попасть яйца этих паразитов. В это же время в поверхностных слоях воды скапливаются в поисках хозяев церкарии этих шистосом. Таким образом облегчается циркуляция паразита сразу на двух стадиях его жизненного цикла (см. разд. 21.1.1.2). Если в циркуляцию паразита включены несколько хозяев, то наблюдаются их взаимные адаптации, оказывающиеся выгодными паразитам и обеспечивающие его эффективное развитие. Так, выход микрофилярий в кровеносные сосуды человека происходит в часы суток, соответствующие периоду максимальной активности кровососущих насекомых, являющихся их переносчиками (см. разд. 21.2.1.2).
Нередко паразиты даже модифицируют поведение одних хозяев таким образом, что в результате облегчается их попадание к другим. Так, рыбы, пораженные личинками ленточных червей, плавают в основном у поверхности воды и чаще вылавливаются рыбаками и хищными животными. Ленточные черви, использующие в качестве промежуточных хозяев копытных животных, снижают их жизнеспособность, и, таким образом, хищники поедают их в первую очередь.
Сосальщики, заражающие травоядных животных и человека через случайное проглатывание насекомых, вызывают обездвиживание последних, облегчающее им попадание в пищеварительный тракт хозяина (см. раздел 21.1.1.3. с. 683).
Одновременно с перечисленными признаками свойства паразитов переживать неблагоприятные условия внешней среды являются также несомненными адаптациями к паразитизму. Большинство простейших, заражение которыми происходит без участия переносчиков, во внешней среде способны инцистироваться. Яйца большинства гельминтов обладают феноменальной устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Капсулы с личинками трихинелл переносят не только промораживание, кипячение, но и многократное прохождение через пищеварительную систему рыб, земноводных, птиц, насекомых и ракообразных, не теряя жизнеспособности.
Для большинства паразитов, переживших нахождение во внешней среде или в промежуточном хозяине в покоящихся стадиях и попавших в организм окончательного хозяина, существует комплекс условий, являющийся сигналом к началу активной жизнедеятельности. У млекопитающих он часто неспецифичен: это температура тела около 37 °С, водная среда и высокая ее кислотность, а также наличие ферментов желудочного сока. Такие условия характерны для желудка любого млекопитающего, поэтому цисты, яйца и другие инвазионные стадии паразитов, обитающие у разных млекопитающих, могут, попадая в желудок человека, начинать развитие. Некоторые из них проходят лишь часть цикла и, не находя специфических условий, гибнут, успевая, однако, привести к тяжелым последствиям (см. разд. 21.2.1.3).
Указанные особенности паразитов, общие для многих из них, не состоящих в родстве, возникли в разных их группах независимо друг от друга, иллюстрируя конвергентный характер эволюции организмов разных видов, классов и типов, адаптирующихся к сходным условиям.
От вредоносных паразитов можно защищаться двумя способами. Во-первых, уничтожая паразитов в организме — это путь сопротивления. Во-вторых, позволяя паразитам жить в своем организме и снижая негативную реакцию организма — это путь устойчивости. Зоологи выяснили, что эти два пути противоположны друг другу. Если животное хорошо сопротивляется паразитам, то оно мало устойчиво и, напротив, если устойчивость высокая, то сопротивляемость паразитам понижается. И тот и другой путь защиты определяются генетически.
Хорошо известно, что у любого организма есть два способа борьбы с паразитами. Во-первых, бросить все силы на уничтожение вредоносного агента. И во-вторых, попробовать с ним ужиться, то есть допустить его существование внутри организма, снизив свою негативную реакцию на его присутствие. Первый способ называется сопротивляемостью, или резистентностью, а второй — устойчивостью. Сопротивляемость тому или иному паразиту имеет генетическую подоплеку и определяется нормой реакции, то есть варьирует в определенных пределах в зависимости от индивидуального набора генов. А вот про устойчивость, по крайней мере у животных, пока мало что известно.
Имеется ли у животных такая же генетически определенная норма реакции устойчивости, как и для сопротивляемости, или нет? Как связаны устойчивость и сопротивляемость? На эти вопросы смогли ответить швед Ларс Роберг (Lars Råberg) с факультета экологии животных Лундского университета и шотландцы Дерек Сим (Derek Sim) и Эндрю Рид (Andrew Read) из Института иммунологии и инфекционных болезней Эдинбургского университета. Для этого они провели эксперименты с различными линиями мышей; каждая линия несла вполне определенный гомозиготный генотип, отличающийся от всех других линий. Мышей из каждой линии они заражали малярией (тот же вид, который поражает и человека — Plasmodium falciparum). Ученые предложили простой способ количественной оценки сопротивляемости и устойчивости, а затем рассмотрели, насколько эти показатели связаны с генотипом мышей.
Сопротивляемость оценивали по количеству паразитов в крови больного животного. Ясно, что чем выше сопротивляемость, тем меньше останется паразитов в крови. Поэтому сопротивляемость вычисляли как единицу, деленную на максимальную плотность паразитов. Устойчивость организма связана с числом паразитов иной зависимостью. Например, паразитов может быть и много, а организм показывает слабый негативный эффект, то есть обладает высокой устойчивостью. Поэтому устойчивость оценивали по характеристикам прямой зависимости (угол наклона) здоровья от числа паразитов в крови. Если число паразитов растет, а здоровье остается на постоянном уровне, то устойчивость максимально высокая и равна 1. В качестве показателей здоровья были выбраны число эритроцитов в крови и вес мышки.
Соотношение устойчивости и сопротивляемости показывает следующая схема:
На рисунке синим и красным цветом показаны два организма с разными генотипами. А — для синего и красного генотипов характерна одинаковая устойчивость (угол наклона одинаковый), но разная сопротивляемость: у красного сопротивляемость больше, так как в крови оказывается меньше паразитов. Б — сопротивляемость синего и красного одинаковая (примерно равное количество паразитов в крови), зато у синего выше устойчивость. В — у синего ниже сопротивляемость, зато выше устойчивость. Г — и сопротивляемость, и устойчивость организмов одинаковые, но у них различаются начальные показатели здоровья: синий здоровее красного. (Рис. из обсуждаемой статьи в Science)
И как же связаны показатели устойчивости и сопротивляемости у реальных мышей с различным генотипом? Оказалось, простой обратной зависимостью. То есть чем выше сопротивляемость, тем ниже устойчивость, и наоборот: чем ниже сопротивляемость, тем выше устойчивость.
На рисунке показана зависимость устойчивости от сопротивляемости у различных генетических линий мышей. А — оценка устойчивости по числу эритроцитов в крови, Б — оценка устойчивости по потере веса после заражения. Схема из обсуждаемой статьи в Science
Таким образом, получилось, что устойчивость мало того что определяется генетически и имеет определенную вариабельность в популяции, так еще и противостоит сопротивляемости. Что это означает?
Источник: Lars Råberg, Derek Sim, Andrew F. Read. Disentangling Genetic Variation for Resistance and Tolerance to Infectious Diseases in Animals // Science. 2 November 2007. V. 318. P. 812–814.
Елена Наймарк
Jesus DarkJewel 08.11.2007 04:31 Ответить
В общем статья мне нравиться вот только если селекционерам повышать устойчивость организмов к паразитам не выйдет ли так, что будет повышена устойчивость к опасным для человека паразитам. И эти животные станут опасны для человека. (крысы насколько я знаю устойчивы ко некоторым опасным для человека болезням и являються опасностью для человека именно из за своей устойчивости, т.к. могут переносить вирусы почти без вреда для себя)
starbax " />
Jesus DarkJewel 08.11.2007 23:04 Ответить
Впрочем. если бы шла речь только об "одном" вирусе или бактерии, которую надо было бы "усмирить" тогда еще понятно, но как быть со всеми остальными, ведь нельзя же выработать "пассивный "иммунитет"" ко всем вирусам или бактериям с их способностью к бесконечной эволюционной "борьбе".
Jesus DarkJewel " />
starbax 09.11.2007 03:29 Ответить
Все конечно прекрасно. Но я так понял из статьи локально поднять устойчивость т.е. введя вакцину человеку, животному не получиться. А селекция среди людей очень не приветствуеться религией при чем любой(это даже слабо сказано). Отсюда вывод что это можно применить только к животным. А вот тут и возникает проблема если селекционировать животных что-бы вреденосные бактерии стали им друзьями то они станут переносчиками этих бактерий, они могут быть опасны не только для человека или даже не опасны для человека, а например для других типов животных. А при уменьшении проблем для бактерий т.е. при создании условий в которых им не придеться бороться с животным они могут перестать эволюционировать в сторону обороны от животного. И могут начать эволючионировать в стороны долгожительства например от чего животному с высокой устойчивостью хуже не будет. А в будущем возможно вобще потеряют возможность защиты и стать частью организма.(Сверхорганизма)
britvin 09.11.2007 01:30 Ответить
Увеличение устойчивости - это вариант эволюции? Или, может быть, деградации? Если довести до логического конца аналогию с гонкой вооружений, то надо признать, что сопротивляемости нет живучей альтернативы (Горбачёв, например, пробовал уживаться и разоружаться). В каких-то умеренных дозах - да. Но в целом не выйдет.
Читайте также: