Alveolata

Zástupce této skupiny spojuje  přítomnost zajímavých buněčných struktur zvaných kortikální alveoly. Ty také  daly celé skupině jméno. Jedná se o ploché váčky pod cytoplazmatickou membránou. Tyto podpovrchové útvary dávají buňkám pružnost a pevnost. Opět se této vrstvě říká pelikula, ale pozor, je to úplně jiná struktura než pelikula u krásnooček. Alveoláta jsou tvořena třemi velkými skupinami: nálevníky, obrněnkami a výtrusovci.

Nálevníci (Ciliata)

Nálevníci jsou rozsáhlá skupina protist s převážně sladkovodními zástupci. Pro nálevníky je typické velké množství brv, neboli cílií, podle kterých celá skupina získala své latinské jméno. U některých zástupců vytvářejí brvy pouze jakési řady, u jiných jsou pospojovány do útvarů zvaných ciry a u dalších jsou pravidelně uspořádány po celém povrchu. V tomto případě jsou brvy mezi sebou propojeny cytoskeletárním aparátem, aby byl zajištěn jejich synchronizovaný pohyb.

Nálevníci mají poměrně komplikovanou stavbu buňky. Jejich povrch je zpevněn pelikulou. Pelikula zajišťuje stálý tvar, nicméně znesnadňuje příjem potravy fagocytózou. Z toho důvodu jsou u nálevníků vyvinuta buněčná ústa, jež jsou zanořena pod úroveň pelikuly na dně nálevkovitého útvaru. Buněčná ústa jsou tvořena cytoplazmatickou membránou, jež může okolo potravy, tvořené převážně bakteriemi, vytvořit váček. Tento váček se spojí s lysozomem a vzniká potravní vakuola. Ta putuje buňkou po pravidelné trase (cyklóza) a jsou z ní předávány buňce živiny. Na konci nestrávené zbytky potravy opouštějí buňku tzv. buněčnou řití. 

Uvnitř buňky se také nalézá pulzující vakuola, která má osmoregulační funkci. Jak bylo uvedeno výše, jsou nálevníci sladkovodní organizmy, žijí tedy v hypotonickém prostředí. Do jejich těla se nepřetržitě dostává velké množství vody a tato přebytečná voda je odváděna pulzující vakuolou.

Zvláštností nálevníků je přítomnost dvou morfologicky rozdílných jader, jednoho velkého makronukleu a malého mikronukleu, který je podle druhu přítomen v jedné až několika desítkách kopií. Makronukleus obsahuje mnoho kopií genomu, nicméně zde oproti mikronukleu nenalezneme normální chromozomy, ale zvláštní jednotky složené z několika genů, které jsou přítomny ve velkých množstvích. Mikronukleus je nepostradatelný pro pohlavní děj – konjugaci a také se z něj v závěru konjugace znovu vystavuje makronukleus.

Rozmnožování nálevníků probíhá jak nepohlavně, tak pohlavně. Při nepohlavním dělení se buňka příčně přeškrtí a vzniknou dvě menší buňky. Toto dělení není spojeno s mitózou. Makronukleus se protáhne a přeškrtí. Při konjugaci nevzniká větší množství buněk, ale ze dvou buněk mateřských vzniknou dvě buňky dceřiné s odlišnou genetickou výbavou. Takto je zajišťována genetická variabilita nálevníků.

Z ekologického hlediska jsou nálevníci významnou skupinou. Nálevníky nalézáme především ve vodách, kde je velké množství bakterií, kterými se živí. Na druhou stranu jsou nálevníci důležitou složkou potravy rybího plůdku. Mezi nálevníky nalezneme také druhy parazitické, dravé a jsou zde také významní symbionté skotu – bachořci, kteří umožňují skotu trávit celulózu. 

Obrněnky (Dinoflagellata)

Jedná se o další ohromnou skupinu v rámci větve Alveolata. Obrněnky žijí ve slané, brakické i sladké vodě. Polovina zástupců fotosyntetizuje, vlastní sekundární chloroplast se třemi membránami. Některé druhy jsou také původci nebezpečného rudého přílivu. 

Vzhledem k tomu, že obrněnky patří mezi alveolata, mají vyvinuté kortikálni alveoly. Uvnitř těchto alveol se často vyskytují celulózní destičky, což buňkám dává typický “obrněný” vzhled. Většina obrněnek tedy vlastní celulózní schránku – thecu, přičemž přítomnost schránky a její tvar se stal významným systematickým znakem. Zbytek obrněnek thecu postrádá, jsou „nahé“ (alveoly sice mají, ale nejsoou v nich destičky). Obrněnky tak můžeme rozdělit na dvě hlavní linie. Obrněnky se schránkou a obrněnky bez schránky.

Pro obrněnky je také typická přítomnost dvou bičíků opatřených mastigonemy (existují však i zástupci bez bičíků). U “obrněných” obrněnek vedou bičíky dvěma rýhami na povrchu. Jedna rýha je příčná, vede na “rovníku” buňky. V této rýze se kolem buňky obtáčí první bičík, tento bičík umožňuje buňce rotaci. Druhá rýha začíná na rovníku a běží směrem vzad po “poledníku” buňky. Dlužno podotknout, že obrněnky mají lecjaké tvary a málokdy se jedná o buňky kulaté. Příměr k rovníku a poledníku Zeměkoule berte s rezervou. Obrněnky bez schránky jsou také vybaveny dvěma bičíky a zpravidla u nich také existuje rýha rozdělující buňku na vrchní a spodní část.

Přibližně u poloviny zástupců najdeme chloroplast. Vznikl pohlcením červené řasy. Jedná se tedy o sekundární chloroplast, který je opatřený třemi membránami. Barviva obsažená v chloroplastu jsou kromě chlorofilů i karotenoidy a xantofyly a právě ty dávají obrněnkám typickou zlatohnědou barvu. Ve skupině obrněnek se však potkáme i s terciárními chloroplasty, popřípadě s kleptoplastidy (kradené plastidy z kořisti fungující krátkou dobu). 

Struktura, která je hodně odlišná od ostatních organizmů je překvapivě jádro zvané dinokarion. Jedná se o velkou organelu vyplňující více jak ¼ objemu buňky. Uvnitř tohoto jádra najdeme atypické chromozomy. Oproti jiným organizmům nejsou tyto chromozomy v interfázi relaxované, ale naopak kondenzované (podobně jako chromozomy při mitóze) a jsou připojeny k jaderné membráně. Při vlastní mitóze se dokonce jaderná membrána nerozpadá a dělící vřeténka vcházejí dovnitř do jádra. Velikost genomu obrněnek je také překvapivá. Jedná se o 3 – 215 x 109 bp. Pro srovnání člověk má haploidní sadu chromozomů velkou 3 x 109 bp (bp - "base pairs" - česky pary bází označuje velikost DNA).

• Mořský plankton

Nedílnou součástí mořského planktonu jsou právě obrněnky. Najdeme je jak volně plovoucí – planktonní, tak na mořském dně – bentické. Vzhledem k tomu, že mnoho druhů fotosyntetizuje, jsou významným globální primárním producentem. Jejich biomasa je také obrovská, a proto se jedná o důležité hráče v koloběhu uhlíku.

• Bioluminiscence – Noctiluca scintillans

První písemné zmínky o svítícím moři jsou z 5. století před naším letopočtem. Nicméně až ve dvacátém století přišli lidé na původce svítícího příboje. Nejběžnějším organizmem způsobujícím tento úkaz je obrněnka s poetickým českým jménem svítilka třpytivá (Noctiluca scintillans). Při podráždění tento prvok vygeneruje modrý záblesk, přičemž podráždění může přijít od predátora, ale i od příbojové vlny. Svítilky se za jistých okolností dokáží přemnožit, což vede ke krásným večerním procházkám po nočním pobřeží, které svítí nádhernými modrými vlnami.

• Oko – Erythropsidinium 

U tohoto organizmu najdeme zcela unikátní organelu. Jedná se o primitivní “oko” tzv. ocelloid.  Vědcům to poměrně dost zamotalo hlavu. Nač buňka potřebuje “oko”. A jak se vyhodnocují signály z této organely, když nemáte mozek. Převládá zde spousta nevyřešených otázek. Erythropsidinium je relativně vzácné a v laboratoři vydrží pouze několik dnů. Z toho důvodu se i velmi špatně zkoumá. Z jakých částí se toto “oko” skládá? Jako sítnice (světločivná vrstva v očích zvířat) zde funguje přeměněný chloroplast a jako rohovka vrstva mitochondrií. Zdá se, že ocelloid registruje polarizované světlo vznikající při odrazu od jader ostatních obrněnek, jimiž se Erythropsidinium živí.

• Rudý příliv – Karenia terciární endosymbióza

Rudý příliv (Red Tides) je pojmenování jevu, při kterém dojde k masivnímu přemnožení mořského planktonu, velmi často s převahou obrněnek. Voda může být mikroorganizmy zbarvena různě, nejčastější barva je však červená. Red Tides jsou velmi často toxické. Toxicitu způsobují jedovaté sekundární metabolity prvoků, přičemž tyto metabolity mohou vést k úhynu vodních živočichů, ke zdravotním problémům lidí, popřípadě ke kumulaci toxinů v mlžích, jež jsou velmi nebezpečné pro konzumaci. Výše uvedená svítilka může při přemnožení také způsobit úhyny ryb. Ryby v tomto případě nehynou působením toxinů, ale vyčerpáním kyslíku z vody, které má na svědomí právě přemnožená svítilka. Na jihu Spojených států v Mexickém zálivu způsobuje toxický rudý příliv obrněnka Karenia brevis. Karenia jako mnoho dalších obrněnek vlastní chloroplast, jedná se však o terciární chloroplast, původem od méně známé protistní skupiny Haptista.

• Endosymbióza – Symbiodinium (Zooxantela) 

Nyní se blíže podíváme na symbiotický, přesněji řečeno mutualistický vztah mezi koráli a obrněnkami rodu Symbiodinium. Tyto obrněnky jsou často nazývány zooxantelami, to je ale nepřesné. Zooxantely je souhrnné pojmenování pro různé řasy nalézající se v mutualistickém vztahu se živočichy. Je to něco podobného, jako kdybychom mluvili o žlutých kytkách. Žlutá kytka také není systematickou kategorií.

Soužití korálů s obrněnkami je pro korály klíčové. Fotosyntetizující obrněnky jim předávají až 95% produkce fotosyntézy. Koráli také díky obrněnkám získávají svoji barvu. V posledních desetiletích je však tento vztah narušen. Více negativních faktorů vede k tomu, že korál obrněnky ze svých tkání vypudí. Tím se stává průhledným a jeho tělem začne prosvítat bílá uhličitano vápenatá kostra. Korál však bez svého symbionta dlouho nepřežije. Koráli umírají a na jejich místě zůstávají pouze bílé kostry. Tento jev je znám jako bělení korálů (coral bleaching). Vzhledem k tomu, že jsou koráli dominantou korálových útesů, zkolabuje po jejich uhynutí celé korálové společenstvo.

Shrnutí obrněnky

Obrněnky jsou velkou skupinou větve Alveolata, která žije ve slané, brakické i sladké vodě. Polovina z nich fotosyntetizuje, vlastní totiž sekundární chloroplast. Obrněnky mají kortikální alveoly, uvnitř kterých jsou často celulózní destičky vytvářející schránku thecu. Některé obrněnky mohou být i bez schránky. Velmi častá je přítomnost dvou bičíků. Obrněnky jsou důležitými primárními producenty v mořském planktonu. Při přemnožení mohou způsobovat rudý příliv. Některé obrněnky mají unikátní organelu nazývanou ocelloid, která funguje jako "oko". Symbiotický vztah mezi korály a obrněnkami je klíčový pro oba organismy, ale je ohrožen negativními faktory, což vede k bělení korálů a kolapsu korálových společenství.

Výtrusovci (Apicomplexa)

Dostali jsme se k poslední alveolátni skupině, která je nadmíru důležitá, protože sem patří původci mnoha chorob. Nejvýznamnější je malárie a v závěsu za ní kokcidióza či toxoplazmóza. S trochou nadsázky se dá říci, že výtrusovce najdeme uvnitř každého živočicha. Skupina výtrusovců totiž zahrnuje téměř výhradně parazitická jednobuněčná eukaryota, s typicky komplikovanými životními cykly. Tento cyklus si přiblížíme u plasmodia, což je původce malárie.

Výtrusovci získali své vědecké jméno Apicomplexa podle charakteristického útvaru v přední části buňky invazivních stádií zvaného apikální komplex. Jedná se o soubor organel, který je nutný pro rozpoznání hostitelské buňky, přichycení a následné vniknutí. 

Další organelou, kterou jinde nenajdeme, je apikoplast. Ten byl dříve organelou záhadnou, nicméně dnes se s jistotou ví, že se jedná o velmi redukovaný sekundární chloroplast. Apikoplast ztratil fotosyntetickou funkci a také jeho genom se nesmírně zredukoval na pouhých 35 kb (kb se čte jako kilo báze – tisíc bází). V buňce je vždy jeden apikoplast a většinou je v kontaktu s jedinou mitochondrií v buňce. Apikoplast je pro buňku nepostradatelný. Zajišťuje totiž řadu metabolických funkcí a jeho ztráta vede ke smrti buňky. Není proto až tak překvapivé, že se začaly zkoušet léky proti malárii na bázi herbicidů (chemické látky na likvidaci rostlin).  

Tak jako u ostatních alveolát i u výtrusovců jsou přítomny kortikální alveoly. Jedná se o strukturu běžící takřka pod celou cytoplazmatickou membránou. Na několika místech jsou v alveolách mikropóry, nutné pro příjem potravy.  

• Malárie a zimnička tropická (Plasmodium falciparum) 

Tropická malárie je bez nadsázky nejvýznamnější parazitární onemocnění. Každoročně mu podlehne půl milionu lidí (některé odhady hovoří až o 3,5 milionech), a to především dětí do pěti let.  Patří mezi tzv. krvinkovky. Proč se tak jmenuje bude jasné z životního cyklu jejího původce - zimničky.

Zimnička v průběhu životního cyklu vytváří množství různých typů buněk: sporozozoiti, merozoiti, gameta samčí, gameta samičí, zygota, ookineta, oocysta a ta se opět přemění ve sporozoit. Návody na všechny tyto buňky musí být obsaženy v jaderném genomu. Přitom tento je genom v porovnání s genomy obrněnek mnohem menší, jeho velikost činí pouze 23 x 106 bp.  

Celý životní cyklus zimničky Plasmodium falciparum probíhá ve dvou organizmech. Mezihostitelem je člověk a definitivním hostitelem komár rodu Anopheles. V mezihostiteli se parazit rozmnožuje nepohlavně a v definitivním hostiteli proběhne pohlavní rozmnožování. Pakliže by někoho zajímalo, jak může komár kousnutím někoho nakazit, tak si musíme uvědomit, že krev mimo cévy má tendenci koagulovat (srazit se). Kdyby k tomu došlo v sosáku komára, bylo by to jeho poslední sání. Aby komár koagulaci zamezil vypustí do rány své sliny obsahující enzymy zabraňující srážení krve. Zimničce pak stačí své invazní stádium nastěhovat do slinných žláz a má vyhráno. V lidském organizmu posléze dojde k mnohonásobnému nepohlavnímu namnožení. První proběhne v jaterních buňkách, které po prasknutí uvolní do krevního řečiště stádium merozoitů. Z každého napadeného hepatocytu (jaterní buňka) se vyrojí více jek 40 000 merozoitů. Merozoiti prodělají další množení v červených krvinkách. Od této chvíle nemoc probíhá ve 48hodinových cyklech. Ve chvíli, kdy je červená krvinka plná dalších merozoitů praská, přičemž uvolnění merozoiti napadnou další červené krvinky. Praskání krvinek probíhá synchronizovaně a je provázeno malarickými záchvaty. Po jisté době se v červených krvinkách nebo v retikulocytech začnou vytvářet samčí a samičí gamety, které po nasátí komárem splynou v zygotu. Ale to už se nalézáme v trávicím traktu komára. Odtud už je poměrně krátká cesta do slinných žláz, kde se usadí sporozoiti jako invazní stádia a čekají na svou chvíli.  

Zimnička také dokáže změnit chování komára. Ten se stává mnohem kousavější. Místo toho, aby si jednou sedl a úplně se nasál, létá z člověka na člověka, pokaždé nasaje trochu krve a letí dál. Smysl je jasný, parazit se tak přenese na více mezihostitelů. Běžným způsobem by to byl zpravidla jeden mezihostitel.  

U nás v Evropě jsou všechny případy tropické malárie importovány. Každoročně si tuto malárii z dovolené přiveze cca 12 000 lidí, přičemž 3,5 % pacientů na tuto chorobu i přes péči lékařů umírá. V Evropě naštěstí nežijí komáři rodu Anopheles, kteří jediní mohou přenášet zimničku tropickou. Žijí zde však jiní komáři přenášející Plasmodium malarie způsobující tzv. kvartánu neboli “čtyřdenní” malárii. Mimochodem zde je původ rčení: “Jsi otravný jak čtvrtodenní zimnice.”. Jméno onemocnění malárie vychází z latinského “malus aer”, neboli špatný vzduch. Na jih od Milána byly dříve rozsáhlé močály, v jejichž okolí byla malárie velmi rozšířená. Nikoho tehdy nenapadlo onemocnění spojovat s obtížným hmyzem, naopak byli všichni přesvědčeni, že má onemocnění na svědomí zkažený vzduch vycházející z močálů.

• Hromadinky – Gregarinea

Hromadinky jsou skutečně velkou skupinou v rámci výtrusovců. Hromadinky se z této větve nijak nevymykají, což znamená, že se jedná také o parazity. V tomto případě o parazity bezobratlých. Když si představíme, že svoji hromadinku má pravděpodobně každý hmyzí druh, bude se jednat o velmi početnou skupinu. Pravdou je, že výše uvedený výrok o parazitizmu není úplně přesný. Velké množství druhů, především těch žijících v trávicím traktu hostitele, jsou komenzálové a svému hostiteli příliš neškodí.  

V našich luzích a hájích je známá hromadinka žížalí (Monocystis agilis), žijící nepřekvapivě v žížalách. Najdete ji v každé žížale, tak si představte, jak je rozšířená. Její jednotlivá stádia osidlují především varlata a semenné váčky. Tato hromadinka roste na úkor žížalích spermií, takže do jisté míry omezuje plodnost žížaly. Té se ale i tak vyvine dostatek spermií na normální rozmnožování.

• Kokcídie – Coccidia  

I v tomto případě se jedná o obligátní parazity a pro člověka je nepříjemné, že způsobují velmi nebezpečná onemocnění hospodářských zvířat, tzv. kokcidiózy. Některé kokcídie mohou napadnout i člověka. Asi nejznámějším zástupcem patřícím mezi kokcídie je Toxoplasma gondii, kterou je nakažena přibližně polovina lidské populace. Zdravým lidem toxoplazma nijak neškodí. Problémy mohou vzniknout při nákaze těhotné ženy v prvním trimestru (dojde k potratu nebo poškození plodu), popřípadě u HIV pozitivních pacientů při přechodu do AIDS. Tyto pacienty může toxoplazma zabít.

Do lidí se Toxoplasma gondii dostává nedopatřením. Za normálních okolností je jejím mezihostitelem myš a definitivním hostitelem kočka. V myši se stádia toxoplazmy dostanou do mozku, kde ovlivňují chování. Nakažená myš má zpomalené reakce a přestává ji vadit kočičí pach (ten normálně myši stresuje). Účel této manipulace je jasný. Pakliže kočka pozře nakaženou myš, může proběhnout celý životní cyklus toxoplazmy. Nakaženou myš uloví kočka mnohem snáz než myš zdravou. 

Shrnutí výtrusovci

Ve skupině výtrusovců se nacházejí parazitičtí jednobuněční eukaryoti, jako je například původce malárie. Výtrusovci mají specifickou strukturu nazvanou apikální komplex, která je důležitá pro rozpoznání hostitelské buňky a invazi. Dále je to apikoplast - redukovaný sekundární chloroplast, který zajišťuje metabolické funkce a jeho ztráta vede ke smrti buňky. Zimnička tropická je nejvýznamnější parazitární onemocnění, které každoročně postihuje mnoho lidí. Hromadinky jsou parazitické organismy žijící v bezobratlých hostitelích. Kokcídie způsobují kokcidiózy hospodářských zvířat a některé mohou napadnout i člověka. Toxoplasma gondii je známým představitelem kokcídiových parazitů a může být nebezpečná pro těhotné ženy a lidi s oslabeným imunitním systémem.