23.4 Vistfræði frumvera

Frumverur eru nauðsynlegar fæðuuppsprettur og veita mörgum öðrum lífverum næringu. Í sumum tilfellum, til dæmis hjá dýrasvifi, er frumvera neytt beint. Ljóstillífandi frumverur geta einnig þjónað sem frumframleiðendur næringarefna fyrir aðrar lífverur. Paramecium bursaria og nokkrar aðrar tegundir bifhærðra dýra eru blandnæringar vegna samlífis við grænþörunga. Þetta er tímabundið hliðstætt þeim annars stigs grænukornum sem finnast í Euglena. Slík samlífistengsl eru þó ekki einskorðuð við frumverur. Til dæmis sjá ljóstillífandi skoruþörungar, svokallaðir samlífisþörungar, kóralsepum (mynd 23.32) fyrir næringarefnum og veita kóröllunum aukna orku til að seyta kalsíumkarbónatstoðgrind sinni. Á móti veita kórallarnir frumverunum verndað umhverfi og þau efnasambönd sem þarf til ljóstillífunar. Þessi tegund samlífis er mikilvæg í næringarsnauðu umhverfi. Án samlífisþörunganna missa kórallar þörungalitarefni sín í ferli sem kallast kóralbleiking og deyja að lokum. Þetta skýrir hvers vegna rifmyndandi kórallar halda sig yfirleitt ekki á meira en 20 metra dýpi: of lítið ljós nær niður fyrir það dýpi til að skoruþörungarnir geti ljóstillífað.

Við vitum nú að malaría orsakast af nokkrum tegundum gródýra af ættkvíslinni Plasmodium. Tegundir af Plasmodium þurfa bæði moskítóflugu og hryggdýr, í þeirri röð, til að ljúka lífsferli sínum. Í hryggdýrum þroskast sníkillinn í lifrarfrumum (utanrauðkornastig) og heldur áfram að sýkja rauð blóðkorn (rauðkornastig), brýst út úr og eyðileggur blóðkornin með hverri kynlausri fjölgunarlotu (mynd 23.34). Af þeim fjórum Plasmodium tegundum sem vitað er að sýkja menn, ber P. falciparum ábyrgð á 50 prósentum allra malaríutilfella og er helsta (og banvænasta) orsök dauðsfalla sem tengjast sjúkdómnum á hitabeltissvæðum heimsins. Árið 2015 var áætlað að malaría hefði valdið yfir 400.000 dauðsföllum, aðallega hjá afrískum börnum. Í ferli malaríu getur P. falciparum sýkt og eyðilagt meira en helming blóðkorna í blóðrás manns, sem leiðir til alvarlegs blóðleysis. Sem svar við úrgangsefnum sem losna þegar sníklarnir brjótast út úr sýktum blóðkornum, setur ónæmiskerfi hýsilsins af stað öflugt bólgusvar með köstum af óráðshita (hitaköstum) þegar sníklarnir sprengja rauð blóðkorn og dreifa úrgangi sníkla í blóðrásina. P. falciparum berst í menn með afrísku moskítóflugunni, Anopheles gambiae. Aðferðir til að drepa, gera ófrjóar eða forðast snertingu við þessa mjög ágengu moskítóflugutegund eru mikilvægar í baráttunni gegn malaríu. Kaldhæðnislegt er að tegund af erfðafræðilegri stjórnun hefur komið fram í hlutum heimsins þar sem malaría er landlæg. Að bera eitt eintak af HbS beta-glóbín-genasamsætunni leiðir til ónæmis gegn malaríu. Því miður hefur þessi genasamsæta einnig óheppileg önnur áhrif; þegar hún er arfhrein veldur hún sigðkornablóðleysi.

Þessi kvikmynd sýnir meinvirkni Plasmodium falciparum, orsakavalds malaríu.

Trypanosoma brucei (mynd 23.35), sem berst með tsetse-flugum (Glossina spp.) í Afríku, og skyldum flugum í Suður-Ameríku, er svipubær innri sníkill sem ber ábyrgð á hinum banvæna sjúkdómi nagana í nautgripum og hestum, og afrískri svefnsýki í mönnum. Þessi trypanósóma ruglar ónæmiskerfi mannsins með því að breyta þykku yfirborðslagi sínu af glýkópróteinum með hverri sýkingarlotu. (Glýkópróteinin eru greind af ónæmiskerfinu sem framandi mótefnavakar, og sértæk mótefnavörn er sett af stað gegn sníklinum.) Hins vegar hefur T. brucei þúsundir mögulegra mótefnavaka, og í hverri nýrri kynslóð skiptir frumveran yfir í glýkópróteinhjúp með annarri sameindabyggingu. Á þennan hátt er T. brucei fær um að fjölga sér stöðugt án þess að ónæmiskerfinu takist nokkurn tíma að hreinsa sníkilinn úr líkamanum. Án meðferðar ræðst T. brucei á miðtaugakerfið, sem veldur því að sjúklingurinn fellur í dá og deyr að lokum. Á faraldurstímum getur dánartíðni af völdum sjúkdómsins verið há. Aukið eftirlit og stjórnunaraðgerðir leiða til fækkunar tilkynntra tilfella; sumar af lægstu tölum sem tilkynntar hafa verið í 50 ár (færri en 10.000 tilfelli í allri Afríku sunnan Sahara) hafa átt sér stað síðan 2009.

Þessi kvikmynd fjallar um meinvirkni Trypanosoma brucei, orsakavalds afrískrar svefnsýki.

Í Rómönsku Ameríku ber önnur tegund trypanósóma, T. cruzi, ábyrgð á Chagas-sjúkdómi. T. cruzi-sýkingar orsakast aðallega af blóðsogandi „kossapöddu“ af ættkvíslinni Triatoma. Þessar skortítur bíta hýsilinn á nóttunni og skilja síðan eftir saur í sárinu, sem smitar fórnarlambið af trypanósómum. Fórnarlambið klórar í sárið og ber trypanósómur dýpra inn á bitstaðinn. Eftir um 10 vikur fara einstaklingar yfir á langvinnt stig en flestir fá aldrei frekari einkenni. Í um 30 prósentum tilfella veldur trypanósóman hins vegar frekari skaða, sérstaklega á vefjum hjarta og meltingarkerfis á langvinna stigi sýkingarinnar, sem leiðir til vannæringar og hjartabilunar vegna óeðlilegs hjartsláttar. Áætlað er að 10 milljónir manna séu sýktar af Chagas-sjúkdómi og talið er að hann valdi 10.000-12.000 dauðsföllum á ári.

Sníkju-frumverur á landplöntum innihalda orsakavalda sem eyðileggja matjurtir. Eggjasveppurinn Plasmopara viticola sníkir á vínvið og veldur sjúkdómi sem kallast dúnmygla (mynd 23.36). Vínviðarplöntur sýktar af P. viticola verða vaxtarskertur og hafa mislituð, visnuð lauf. Útbreiðsla dúnmyglu olli næstum hruni franska víniðnaðarins á nítjándu öld.

Phytophthora infestans er eggjasveppur sem ber ábyrgð á kartöflumyglu, sem veldur því að kartöflulauf og stönglar rotna niður í svart slím (mynd 23.37). Útbreidd kartöflumygla af völdum P. infestans hratt af stað kartöfluhungursneyðinni miklu á Írlandi á 19. öld sem kostaði um það bil 1 milljón manns lífið og leiddi til brottflutnings að minnsta kosti 1 milljónar til viðbótar frá Írlandi. Kartöflumygla heldur áfram að herja á kartöfluræktun í sumum hlutum Bandaríkjanna og Rússlands, og eyðir allt að 70 prósentum uppskerunnar þegar engum varnarefnum er beitt.