Apicomplexa ili Apicomplexia (lat.apex = gore + complexus = kompleks – odnosi se na skup organela u sporozoitu) je veliko koljenoparazitskihAlveolata. Većina njih ima jedinstven oblik organela sa plastidima zvanim apikoplasti i apikalnu složenu strukturu. Organela je adaptacija koju apikoplekse koriste pri penetraciji u ćeliju domaćina.
Apicomplexa obuhvata većinu grupe koja se nekada zvala Sporozoa, grupu parazitskih "protozoa" ", uglavnom bez bičeva, treplji ili pseudopodija. Međutim, većina je pokretna upotrebom klizajućih mehanizama, koji počiva na statičkoj adheziji malih motornih miozina. Ostale glavne linije bile su Ascetosporea (sada u Rhizaria), Myxozoa (sada je poznato da su visoko izvedene knidarijskeživotinje), i Microsporidia (za koji se sada zna da potiču od gljiva). Naziv Sporozoa uzima se ponekad kao sinonim za Apicomplexa, ili povremeno kao podskup.[4]
Koljeno Apicomplexa sadrži sve eukariote sa grupom struktura i organela koje se zajedno nazivaju apikalni kompleks. Ovaj kompleks sastoji se od strukturnih komponenti i sekrecijske organele koje su potrebne za invaziju na domaćinskećelije tokom parazitskih faza životnog ciklusa. Apicomplexa imaju složene životne cikluse koji uključuju nekoliko faza i obično prolaze i aseksualne jedinke i spolnu replikaciju. Sve Apicomplexa su, u nekom dijelu životnog ciklusa obligatni paraziti, pri čemu neki parazitiraju na dva odvojena domaćina u aseksualnim i seksualnim fazama.
Pored sačuvanog apikalnog kompleksa, Apicomplexa su i morfološki raznoliki. Različiti organizmi unutar Apicomplexa, kao i različiti životni stadiji određenih apikompleksa, mogu značajno varirati u veličini, obliku i subćelijskoj strukturi. Kao i drugi eukarioti, Apicomplexa imaju jedro , endoplazmatski retikulum i Golgijev kompleks. Obično imaju jednu mitohondriju, kao i drugi izvedeni endosimbionati organel zvanu apikoplast koja ima zasebni 35-kilobazni kružni genom (s izuzetkom vrsta roda Cryptosporidium i Gregarina niphandrodes, kojima nedostaje apikoplast).
Svi članovi ovog tipa imaju infektivni stadij – sporozoit – koji u apikalnom kompleksu ima tri različite strukture. Apikalni kompleks sastoji se od skupa spiralno raspoređenih mikrotubula s (konoidom), sekretorna tijela i jedan ili više polarni prstenova. Mogu imati i dodatna vitka sekretorna tijela koja su gusta od elektrona (mikroneme), okružena sa jednim ili dva polarna prstena. Ova struktura daje naziv taksonu. Daljnja skupina sfernih organela raspoređena je u cijeloj ćeliji, a nije lokalizirana u apikalnom kompleksu i poznate su kao guste granule. Obično imaju srednji promjer oko 0,7 µm. Izlučivanje sadržaja gustih granul događa se nakon invazije parazita i lokalizacije unutar parazitoforne vakuole i traje nekoliko minuta.
Bičevi nalaze se samo u pokretnim gametima. Usmjereni prema naprijed i razlikuju se u broju (obično jedan do tri).
Bazna tijela su takošer prisutna. Iako hemosporidijei piroplazmidi, u baznim tijelima imaju normalne trostruke mikrotubule, kokcidije i gregarine imaju devet jednostrukih.
Mobilnost:
Apikompleksa imaju jedinstvenu sposobnost klizanja koja im omogućava prolazak kroz tkiva i ulaz u i napuštanje ćelija domaćina. Ova sposobnost omogućena je primjenom adhezija i malih statičkih motornih miozina.
Ostale karakteristike koje su zajedničke ovom tipu su nedostatak cilija, seksualna reprodukcija, upotreba mikropora za uzimanje hrane i proizvodnja oocista koje sadrže sporozoite kao zarazni oblik.
Čini se da su u ovom tipu transpozoni rijetki, ali su identificirani u rodovima Ascogregarina i Eimeria.
Većina predstavnika apikompleks ima složen životni ciklus, koji uključuje i aseksualnu i seksualnu reprodukciju. Obično se domaćin inficira aktivnom invazijom parazita (slično entozi), koji se dijele i proizvode sporozoite koji ulaze u njegove ćelije. Na kraju se ćelije rasprsnu, oslobađajući merozoite, koji inficiraju nove ćelije. To se može dogoditi nekoliko puta, sve dok se ne naprave gamonti, koji formiraju gamete koje se spajaju kako bi stvorili nove ciste. Međutim, u ovom osnovnom obrascu pojavljuju se mnoge varijacije, a mnogi Apicomplexa imaju više od jednog domaćina.
Apikalni kompleks uključuje vezikule nazvane roptrije i mikroneme, koji se otvaraju u prednjem dijelu ćelije. Sekretini enzimi omogućavaju parazitu da uđe u druge ćelije. Vrh je okružen trakom mikrotubula, nazvanom polarnim prstenom, a među konoidima je i lijevak tubulinskih proteina koji se nazivaju konoidi. Preko ostatka ćelije, osim umanjenih usta zvanih mikropore, membrana se oslanja na vezikule zvane alveole, tvoreći polukrutu pelikulu.
Prisustvo alveola i drugih osobina svrstava Apicomplexa u grupu koja se zove alveolata. Nekoliko srodnih alveola, poput Perkinsus i Colpodella, imaju strukture slične polarnom prstenu i ranije su bile ovdje uključene, ali čini se da su većina bliži srodnici dinoflagelata . Vjerovatno su slične zajedničkom pretku dviju skupina.
Još jedna sličnost je da mnoge ćelije apikopleksa sadrže jedan plastid, zvani apikoplast, okružen s tri ili četiri membrane. Smatra se da njegove funkcije uključuju zadatke poput biosintezelipida i hema, a čini se da im je to potrebno za opstanak. Općenito, smatra se da plastidi imaju zajedničko porijeklo s hloroplastima dinoflagelata, a dokazi upućuju na porijeklo iz crvenih, a ne iz zelenih algi.[5][6]
Podgrupe
Apikompleksa imaju vrste tri grupe – kokcidijska, gregarinska i hemosporidna. Izgleda da su kokcidi i gregarini srodnički povezani.
Perkinsus, iako se nekad smatrao članom Apicomplexa, premješten je u novi takson – Perkinsozoa.[7]
Gregarine su obično paraziti anelida, artropoda i školjki. Često se nalaze u crijevima svojih domaćina, ali mogu upasti i u ostala tkiva. U tipskom životnom ciklusu gregarina, unutar ćelije domaćina, trofozoit se razvija u shizont. Zatim se shizogonijom dijeli na merozoite. Merozoiti se oslobađaju razgradnjom ćelije domaćina i upada u ostale ćelije. U nekom dijelu životnog ciklusa apikompleksa formiraju se gametociti. Oni se oslobađaju razgradnjom ćelija domaćina, koje se grupiraju. Svaki gametocit formira više gameta. Gume se stapaju s drugom i tvore oociste. Oociste preuzimaju domaćini da ga preuzmu novi domaćini.
Kokcidije su općenito paraziti kičmenjaka s. Kao i gregarine, oni su obično paraziti epitelnih ćelija crijeva, ali mogu zaraziti i druga tkiva.
Životni ciklus kokcija uključuje meronije, gametogonije i sporogonije. Iako je sličan onom gregarinama, razlikuje se u formiranju zigota. Neki trofozoiti se povećavaju i postaju makrogameti, dok se drugi opetovano dijele i tvore mikrogamete (anizogamija). Mikrogameti su pokretni i mgu doći do makrogamatima da ih oplode. Oplođeni makrogamet formira zigot koji se pretvara u oocistu koja se normalno oslobađa iz tijela. Shizigija, kada se pojavi, uključuje izrazito neskladne gamete. Životni ciklus je obično sa haploidima, s jedinom diploidnom fazom u zigotu, a koja je obično kratkotrajna.
Glavna razlika između kokcidija i gregarina je u gamantima. Kod kokcidija su to male, unutarćelijske i bez epimera ili mikrokorona. U gregarinima su to velike, vanćelijske, sa epimeritima ili mikronima. Druga razlika između kokcidija i gregarina također je u gamontima. U kokcidijama pojedinačni gamont postaje makroametocit, dok u gregarina gamonti stvaraju višestruke gametonite.
Haemosporidia
Trofozoiti Plasmodium vivax (Haemosporidia), parzit među eritrocitima čovjeka
Hemosporidije imaju složenije životne cikluse, koji se razlikuju između člankonožaca i domaćina kičmenjaka. Trofozoit parazitira u eritrocitima ili drugim tkivima kičmenjaka domaćina. Mikrogameti i makrogameti se uvijek nalaze u krvi. Gamete preuzima vektorski insekt tokom sisanja krvi. Mikrogamete migriraju u crijevima insekata i spajaju se s makrogametima. Oplođeni makrogamat tada postaje ookineta koja prodire u tijelo vektora. Ookinete se zatim pretvaraju u oociste i dijele se u početku mejotski, a zatim mitozom (haplontni životni cikluso) da bi se stvorio sporozoit. Sporozoiti bježe iz oociste i migriraju unutar tijela vektora do pljuvačnih žlijezda gdje se ubrizgavaju u organizam novog kičmenjaka domaćina kada se vektor insekata ponovno hrani.
Ekologija i distribucija
Mnogi paraziti apikompleksa važni su uzročnici bolesti ljudi i domaćih životinja. Za razliku od patogenih bakterija, apikoplekski paraziti su eukariotski i dijele mnoge metaboličke puteve sa svojim životinjskim domaćinima. Zbog toga je terapijski ciljni tretman izuzetno težak - lijek koji šteti apikopleksnom parazitu vjerovatno će štetiti i čovjeku domaćinu. Dosad nije bila dostupna efikasna vakcina za većinu bolesti izazvanih tim parazitima. Biomedicinska istraživanja ovih parazita izazovna su jer je često teško, ako ne i nemoguće, održavati žive kulture parazita u laboratoriji i genetički manipulirati tim organizmima. Posljednjih godina nekoliko vrsta apikopleksa odabrano je za sekvenciranje genoma. Dostupnost genomskih sekvenci pruža novu priliku naučnicima da saznaju više o evoluciji i biohemijskim osobenostima ovih parazita. Pretežni izvor tih genskih informacija je baza EuPathDB Plasmodium. Baza podataka koja uključuje eksperimentalne i računarske podatke za kokcidije (ToxoDB), piroplazme (PiroplasmaDB) i vrsta roda Cryptosporidium (CryptoDB). Jedan od mogućih ciljeva za pripravljanje lijekove je da djeluje na plastid, a čini se da postojeći lijekovi poput tetraciklina, koji su efikasni protiv apikopleksa, djeluju i protiv plastida.
Pretpostavka je da se horizontalni transfer gena u evoluciji ovog koljena dogodio relativno rano, prenošenjem histona H4 u lizinu 20 (H4K20), kao modifikator KMT5A ( Set8), od životinje domaćina do pretka apikopleksana. Drugi gen – H3K36 metiltransferaza (Ashr3) – može se prenijeti i horizontalno.
Unutar grupe Adelorine nalaze se vrste koje inficiraju beskičmenjake i druge koje inficiraju kičmenjake. Eimeriorina – najveći podred u ovom tipu – životni ciklus uključuje i seksualnu i aseksualnu fazu. Aseksualne faze reproduciraju se shizogonijom. Muški gametocit stvara veliki broj gameta, a zigot stvara oocist, što je infektivni stadij. Većina je monoksena (inficira samo jednog domaćina), ali nekoliko ih je heteroksenih (životni ciklus uključuje dva ili više domaćina).
Još uvijek raspravlja se o broju porodica u ovom podredu, pri čemu je broj porodica između jedne i 20, ovisno o autorima, a broj rodova između 19 i 25.
Evolucija
Svi članovi ovog koljena parazitiraju i razvijaju se od slobodnoživećeg pretka . Pretpostavlja se da je ovaj način života evoluirao u vrijeme divergencije dinoflagelata i apikompleksa..[8][9] Procjenjuje se da je njihova dalja evolucija trajala oko 800 miliona godina.[10] Smatra se da su, od postojećih kladusa, najstariji arhigregarini.[11]
Ti filogenetski odnosi rijetko su proučavani na nivou podrazreda. Haemosporidije su povezane sa gregarinama, a piroplazme i kokcidije su sestrinske grupe. Čini se da su Haemosporidia i piroplazma sestrinski kladusi i više su vezani za kokcidije nego za gregarine.[12]
Prve Apicomplexa vidio je Antonie van Leeuwenhoek, koji je 1674. godine u žučnom mjehuruzeca ugledao vjerovatno oociste "Eimeria stiedae". Dufour je 1828. godine imenovao prvu vrstu koljena, "Gregarina ovata" "u crijevima uholadže. On je mislio da su oni posebna grupa povezana sa trematodama, u to vrijeme uključenim u Vermes. Od tada ih je mnogo više identificirano i imenovano. Tokom 1826-1850. imenovane su 41 vrste i šest rodova Apicomplexa. U periodu 1951–1975 dodane su 1873 nove vrste i 83 nova roda.
Sporozoa se više ne smatra biološki valjanim taksonom i upotreba tog termina je obeshrabrena, iako ga neki autori još uvijek koriste kao sinonim za Apicomplexa. U novije vreme su druge grupe bile isključene iz Apicomplexa, npr. Perkinsus i Colpodella (sada u Protalveolati).
Polje razvrstavanja Apicomplexa je u toku i klasifikacija se mijenjala tokom svih godina otkako je 1970. formalno imenovani takson.
Podjela
Do 1987. godine dovršeno je sveobuhvatno istraživanje ovog taksona: ukupno je imenovano 4516 vrsta i 339 rodova. Sastojali su se od:
^Norén, Fredrik; Moestrup, Øjvind; Rehnstam-Holm, Ann-Sofi (oktobar 1999). "Parvilucifera infectans norén et moestrup gen. et sp. nov. (perkinsozoa phylum nov.): a parasitic flagellate capable of killing toxic microalgae". European Journal of Protistology. 35 (3): 233–254. doi:10.1016/S0932-4739(99)80001-7.
^Kuvardina ON, Leander BS, Aleshin VV, Myl'nikov AP, Keeling PJ, Simdyanov TG (novembar 2002). "The phylogeny of colpodellids (Alveolata) using small subunit rRNA gene sequences suggests they are the free-living sister group to apicomplexans". J. Eukaryot. Microbiol. 49 (6): 498–504. doi:10.1111/j.1550-7408.2002.tb00235.x. PMID12503687.
