DINOFLAGELLATI: CARATTERISTICHE, CLASSIFICAZIONE, CICLO DI VITA - BIOLOGIA - 2024

I dinoflagellati sono agenzie del Regno Protista la cui caratteristica principale è quella di avere un paio di flagelli che ti aiutano a muoverti nel mezzo. Furono descritti per la prima volta nel 1885 dal naturalista tedesco Johann Adam Otto Buetschli. Sono un gruppo abbastanza grande, inclusi organismi fotosintetici, eterotrofi, a vita libera, parassiti e simbionti.

Dal punto di vista ecologico sono molto importanti, poiché insieme ad altre microalghe, come le diatomee, costituiscono il fitoplancton, che a sua volta è il cibo di molti animali marini come pesci, molluschi, crostacei e mammiferi.

Ceratium. Specie dinoflagellate. Fonte: Keisotyo, da Wikimedia Commons

Allo stesso modo, quando proliferano in modo esagerato e incontrollabile, danno origine a un fenomeno chiamato "Marea Rossa", in cui i mari si macchiano di vari colori. Ciò costituisce un grave problema ambientale, poiché incide notevolmente sull'equilibrio degli ecosistemi e degli organismi che li abitano.

Tassonomia

La classificazione tassonomica dei dinoflagellati è la seguente:

Dominio: Eukarya.

Regno: Protista.

Superfilo: Alveolata.

Phylum: Miozoa.

Subphylum: Myzozoa.

Dinozoa

Superclass: Dinoflagellata

Morfologia

I dinoflagellati sono organismi unicellulari, cioè sono costituiti da una singola cellula. Hanno dimensioni variabili, alcune sono così piccole da non essere viste ad occhio nudo (50 micron), mentre altre sono leggermente più grandi (2 mm).

Apparenza esterna

Nei dinoflagellati si possono trovare due forme: le cosiddette corazzate o tecados e quelle nude. Nel primo caso la cellula è avvolta da una struttura resistente, come un'armatura, costituita dalla cellulosa biopolimerica.

Questo strato è noto come "teak". Nei dinoflagellati nudi non è presente lo strato protettivo. Pertanto, sono molto fragili e suscettibili a condizioni ambientali difficili.

La caratteristica distintiva di questi organismi è la presenza di flagelli. Queste sono appendici o proiezioni cellulari che vengono utilizzate principalmente per fornire mobilità alla cellula.

Nel caso dei dinoflagellati, presentano due flagelli: trasversale e longitudinale. Il flagello trasversale circonda la cellula e le conferisce un movimento rotatorio, mentre il flagello longitudinale è responsabile del movimento verticale del dinoflagellato.

Alcune specie hanno geni di bioluminescenza nel loro DNA. Ciò implica che sono in grado di emettere un certo bagliore (come alcune meduse o lucciole).

Struttura nucleare

Allo stesso modo, come ogni organismo eucariotico, il materiale genetico (DNA e RNA) è confezionato all'interno di una struttura nota come nucleo cellulare, che è delimitata da una membrana, la membrana nucleare.

Ora, gli organismi appartenenti a questa superclasse hanno caratteristiche molto particolari che li rendono unici all'interno degli eucarioti. In primo luogo, si trova il DNA che costituisce perennemente cromosomi, che rimangono condensati in ogni momento (comprese tutte le fasi del ciclo cellulare).

Inoltre, non ha istoni e la membrana nucleare non si disintegra durante il processo di divisione cellulare, come nel caso di altri organismi eucarioti.

Contenuto citoplasmatico

In una vista al microscopio elettronico, si può osservare la presenza di vari organelli citoplasmatici, tipici di ogni eucariota, all'interno delle cellule dinoflagellate.

Questi includono: apparato di Golgi, reticolo endoplasmatico (liscio e ruvido), mitocondri, vacuoli di accumulo e cloroplasti (nel caso di dinoflagellati autotrofi).

Caratteristiche generali

La superclasse Dinoflagellata è ampia e comprende un gran numero di specie, alcune molto diverse dalle altre. Tuttavia, concordano su alcune caratteristiche:

Nutrizione

Il gruppo dei dinoflagellati è così ampio da non avere uno schema nutrizionale specifico. Esistono specie autotrofe. Ciò significa che sono in grado di sintetizzare i loro nutrienti attraverso il processo di fotosintesi. Ciò accade perché tra i loro organelli citoplasmatici hanno dei cloroplasti, all'interno dei quali sono contenute molecole di clorofilla.

D'altra parte, ce ne sono alcuni che sono eterotrofi, cioè si nutrono di altri esseri viventi o di sostanze da loro prodotte. In questo caso ci sono specie che si nutrono di altri protisti appartenenti ai portozoi, alle diatomee o addirittura ai dinoflagellati stessi.

Allo stesso modo, ci sono alcune specie parassitarie, come quelle appartenenti alla classe Ellobiopsea, che sono ectoparassiti di alcuni crostacei.

Stile di vita

Questo aspetto è abbastanza vario. Ci sono specie che vivono liberamente, mentre ce ne sono altre che formano colonie.

Allo stesso modo, ci sono specie che stabiliscono relazioni endosimbiotiche con membri della classe Anthozoa del phylum Cnidarians, come anemoni e coralli. In queste collaborazioni, entrambi i membri beneficiano reciprocamente e hanno bisogno l'uno dell'altro per sopravvivere.

Un esempio di ciò è la specie Gymnodinium microoadriaticum, che è abbondante nelle barriere coralline, contribuendo alla loro formazione.

Riproduzione

Nella maggior parte dei dinoflagellati la riproduzione è asessuata, mentre in pochi altri può verificarsi la riproduzione sessuale.

La riproduzione asessuata avviene attraverso un processo noto come fissione binaria. In questo, ogni cella si divide in due celle esattamente come il genitore.

I dinoflagellati hanno un tipo di fissione binaria nota come longitudinale. In questo tipo, l'asse di divisione è longitudinale.

Questa divisione è varia. Ad esempio, esistono specie come quelle del genere Ceratium, in cui si verifica un processo chiamato desmochisi. In questo, ogni cellula figlia originata mantiene metà della parete della cellula madre.

Ci sono altre specie in cui si verifica qualcosa chiamato eleutherochisis. Qui la divisione avviene all'interno della cellula staminale e dopo la divisione ogni cellula figlia genera una nuova parete o una nuova teca, nel caso delle specie teca.

Ora, la riproduzione sessuale avviene per fusione di gameti. In questo tipo di riproduzione avviene l'unione e lo scambio di materiale genetico tra due gameti.

Hanno pigmenti

I dinoflagellati hanno vari tipi di pigmenti nel loro citoplasma. La maggior parte contiene clorofilla (tipo a e c). Sono presenti anche altri pigmenti, tra cui spiccano le xantofille peridinina, diadinoxantina, diatoxantina e fucoxantina. C'è anche la presenza di beta-carotene.

Produce tossine

Un gran numero di specie produce tossine che possono essere di tre tipi: citolitiche, neurotossiche o epatotossiche. Questi sono altamente tossici e dannosi per mammiferi, uccelli e pesci.

Le tossine possono essere consumate da alcuni molluschi come cozze e ostriche e si accumulano in essi a livelli elevati e pericolosi. Quando altri organismi, uomo compreso, ingeriscono molluschi contaminati dalla tossina, possono presentare una sindrome da avvelenamento che, se non trattata in tempo e adeguatamente, può avere esito fatale.

Habitat

Tutti i dinoflagellati sono acquatici. La maggior parte delle specie si trova negli habitat marini, mentre una piccola percentuale di specie può essere trovata in acqua dolce. Hanno una predilezione per le aree dove arriva la luce solare. Tuttavia, sono stati trovati esemplari a grandi profondità.

La temperatura non sembra essere un elemento limitante per l'ubicazione di questi organismi, dal momento che sono stati localizzati sia in acque calde che in acque estremamente fredde come quelle degli ecosistemi polari.

Ciclo vitale

Il ciclo di vita dei dinoflagellati è mediato dalle condizioni ambientali, poiché a seconda che siano favorevoli o meno, si verificheranno vari eventi.

Allo stesso modo, ha una fase aploide e una diploide.

Fase aploide

Nella fase aploide, ciò che accade è che una cellula subisce la meiosi, generando due cellule aploidi (con metà del carico genetico della specie). Alcuni studiosi si riferiscono a queste cellule come gameti (+ -).

Quando le condizioni ambientali non sono più ideali, due dinoflagellati si uniscono formando uno zigote noto come planozigote, che è diploide (carico genetico completo della specie).

Ciclo di vita di un Dinoflagellate. (1) Fissione binaria. (2) Unione di due dinoflagellati. (3) Planozygote. (4) Ipnozigote. (5) Planomeiocyte. Fonte: Franciscosp2, da Wikimedia Commons

Fase diploide

Successivamente, il planozigote perde i suoi flagelli e si evolve in un'altra fase chiamata ipnozigote. Questo è ricoperto da un teak molto più duro e resistente ed è anche pieno di sostanze di riserva.

Ciò consentirà all'ipnozigote di rimanere al sicuro da qualsiasi predatore e protetto da condizioni ambientali difficili per lungo tempo.

L'ipnozigote si deposita sul fondo del mare in attesa che le condizioni ambientali tornino ideali. Quando ciò accade, il teak che lo circonda si rompe e questo diventa uno stadio intermedio noto come planomeiocito.

Questa è una fase di breve durata poiché la cellula ritorna rapidamente alla sua caratteristica forma dinoflagellata.

Classificazione

I dinoflagellati includono cinque classi:

• Ellobiopsea: sono organismi che possono essere trovati in habitat di acqua dolce o marini. La maggior parte sono parassiti (ectoparassiti) di alcuni crostacei.
• Oxyrrhea: è costituito da un unico genere Oxirrhis. Gli organismi di questa classe sono predatori che si trovano in habitat puramente marini. I suoi cromosomi atipici sono lunghi e sottili.
• Dinophyceae: questa classe comprende i tipici organismi dinoflagellati. Hanno due flagelli, la maggior parte sono autotrofi fotosintetici, hanno un ciclo vitale in cui predomina la fase aploide e molti di loro presentano il rivestimento protettivo cellulare noto come teca.
• Syndinea: gli organismi di questo gruppo sono caratterizzati dal non presentare theak e da uno stile di vita parassitario o endosimbiontico.
• Noctilucea: costituita da particolari organismi nel cui ciclo vitale predomina la fase diploide. Allo stesso modo, sono eterotrofi, grandi (2 mm) e bioluminescenti.

La "marea rossa"

La cosiddetta “Marea Rossa” è un fenomeno che si verifica negli specchi d'acqua in cui proliferano alcune microalghe che fanno parte del fitoplancton, soprattutto quelle del gruppo dei dinoflagellati.

Quando il numero di organismi aumenta considerevolmente e proliferano in modo incontrollato, l'acqua viene solitamente macchiata in una gamma di colori, tra i quali possono essere: rosso, marrone, giallo o ocra.

La marea rossa diventa negativa o dannosa quando le specie proliferanti di microalghe sintetizzano tossine dannose per altri esseri viventi. Quando alcuni animali come molluschi o crostacei si nutrono di queste alghe, incorporano le tossine nel loro corpo. Quando qualche altro animale si nutre di loro, subiranno le conseguenze dell'ingestione della tossina.

Non esiste alcuna misura preventiva o riparatrice che eliminerà completamente la marea rossa. Tra le misure che sono state provate ci sono:

• Controllo fisico: eliminazione delle alghe attraverso procedure fisiche come il filtraggio e altre.
• Controllo chimico: utilizzo di prodotti come gli alghicidi, il cui obiettivo è eliminare le alghe accumulate sulla superficie del mare. Tuttavia, non sono raccomandati, poiché influenzano altri componenti dell'ecosistema.
• Controllo biologico: queste misure utilizzano organismi che si nutrono di queste alghe, così come alcuni virus, parassiti e batteri, che attraverso meccanismi biologici naturali sono in grado di ripristinare l'equilibrio dell'ecosistema.

pathogeny

Gli organismi appartenenti al gruppo dei dinoflagellati non sono patogeni di per sé, ma, come accennato in precedenza, producono tossine che colpiscono notevolmente l'uomo e altri animali.

Quando c'è un aumento della quantità di dinoflagellati in alcune regioni del mare, aumenta anche la produzione di tossine, come le sassitossine e la goniautossina.

I dinoflagellati, parte importante e preponderante del fitoplancton, fanno parte della dieta di crostacei, molluschi e pesci, nei quali si accumulano pericolosamente le tossine. Questi passano all'uomo quando si nutrono di un animale infetto.

Quando ciò accade, viene generata la cosiddetta sindrome da avvelenamento da molluschi.

Sindrome da avvelenamento da molluschi

Si manifesta quando vengono consumati molluschi infettati con le varie tossine sintetizzate dai dinoflagellati. Esistono diversi tipi di tossine e le caratteristiche della sindrome da generare dipendono da queste.

Tossina paralizzante

Provoca avvelenamento paralizzante da frutti di mare. È prodotto principalmente dalla specie Gymnodinium catenatum e da diversi del genere Alexandrium.

Sintomi

• Intorpidimento di alcune regioni come viso, collo e mani.
• Sensazione di formicolio
• Malattia
• vomito
• Paralisi muscolare

La morte di solito arriva come conseguenza dell'arresto respiratorio.

Tossina neurotossica

Provoca avvelenamento neurotossico. È sintetizzato da specie appartenenti al genere Karenia.

Sintomi

• Forte mal di testa
• Debolezza muscolare
• Brividi che fanno tremare
• Malattia
• vomito
• Coinvolgimento muscolare (paralisi)

Tossina diarroica

È la causa dell'avvelenamento da diarrea da consumo di crostacei. È prodotto da specie del genere Dinophysis.

Sintomi

• Diarrea
• Malattia
• vomito
• Probabile formazione di tumori nel tratto digerente

Tossina ciguaterica

Provoca avvelenamento da ciguatera mangiando pesce. È sintetizzato dalle specie Gambierdiscus toxicus, Ostreopsis spp e Coolia spp.

Sintomi

• Intorpidimento e tremore alle mani e ai piedi
• Malattia
• Paralisi muscolare (in casi estremi)

Evoluzione

I sintomi iniziano a comparire tra 30 minuti e 3 ore dopo l'ingestione del cibo contaminato. Questo perché la tossina viene rapidamente assorbita attraverso la mucosa orale.

A seconda della quantità di tossina ingerita, i sintomi possono essere più o meno gravi.

L'emivita di eliminazione della tossina è di circa 90 minuti. La riduzione dei livelli di tossine nel sangue a livelli sicuri può richiedere fino a 9 ore.

Trattamento

Purtroppo non esiste un antidoto a nessuna delle tossine. Il trattamento è indicato per alleviare i sintomi, in particolare quelli respiratori, nonché per eliminare la tossina.

Una delle misure usuali è indurre il vomito, al fine di eliminare la fonte dell'avvelenamento. Di solito viene somministrato anche carbone attivo, in quanto è in grado di assorbire tossine, resistenti all'azione del pH gastrico.

Allo stesso modo, vengono somministrati fluidi abbondanti, che cercano di correggere la possibile acidosi, nonché di accelerare l'escrezione della tossina attraverso i reni.

L'avvelenamento da una qualsiasi di queste tossine è considerato un'emergenza ospedaliera e come tale deve essere trattato, fornendo immediatamente alla persona interessata cure mediche specialistiche.

Riferimenti

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