Curiosità sui Dinoflagellati

 

    Nei miei post sui microrganismi eucariotici  (protisti) mi sono concentrata soprattutto sui ciliati  (sono quelli che conosco meglio avendoli studiati per più di quaranta anni!!).

Ma esistono altri gruppi su cui vale la pena di soffermarsi per le loro stimolanti singolarità.

  Ho già accennato ai flagellati, quelli che si muovono grazie a filamenti, i flagelli appunto, che pur avendo la stessa struttura interna delle ciglia sono molto più lunghi ed in genere pochi, anche uno solo.

Tra i flagellati di particolare interesse appaiono i Dinoflagellati  un gruppo che abbonda nel plancton. Sono caratterizzati dalla presenza di  due flagelli: uno trasversale ed uno equatoriale  e, in molti casi,sono ricoperti da un guscio rigido di varia natura,  

  Hanno forme molto diverse e le loro dimensioni vanno da 8 a 500 micrometri. 

 

Scheletro di Dinoflagellato

Ceratium 

     Molti di essi sono autotrofi e, grazie alla sintesi clorofilliana,  producono sostanza organica, emettono ossigeno e assorbono anidride carbonica proprio come fanno le piante sulla terra ferma. 
Altri sono invece eterotrofi quindi devono mangiare per vivere. Molti Dinoflagellati eterotrofi  sono predatori  estremamente voraci capaci di ingerire prede di cospicua dimensione.

     Ma come  riescono a farlo le specie rivestite da un guscio rigido?  

Molte possiedono delle strutture estraibili come il pallio con cui rivestono la preda che viene poi digerita al di fuori della cellula  o il peduncolo estensibile con cui pungono la preda di cui poi, attraverso il peduncolo stesso, ingeriscono il citoplasma. Le prede, attratte  da stimoli chimici, possono essere altri protisti o addirittura piccoli metazoi feriti alla cui digestione possono partecipare anche più individui.

Praticamente tutti i Dinoflagellati del plancton compiono migrazioni verticali giornaliere: alcune specie percorrono ogni giorno una cinquantina di metri cioè una distanza pari a due milioni di volte la loro lunghezza!!!! È come se un uomo facesse un viaggio subacqueo quotidiano di quasi 4000 km !!!!! 

      Questa migrazione li porta di giorno in superficie dove c’è più luce e di notte nelle acque più profonde ricche di nutrienti: comportamento prevedibile e comprensibile per le necessità delle forme autotrofe.

 Ma perché si comportano nello stesso modo anche le forme eterotrofe?

     Bisogna considerare che il plancton, di cui i Dinoflagellati fanno parte, è un insieme complesso e variegato di organismi che interagiscono tra di loro in molti modi e con multipli rapporti preda-predatore che influenzano i rispettivi comportamenti.  Così, visto che i piccoli crostacei del plancton, che sono i principali predatori di Dinoflagellati sia autotrofi che eterotrofi, durante di giorno migrano verso il basso, dove non arriva luce, per sfuggire ai pesci che di loro si nutrono, e tornano verso l'alto di notte quando i pesci tendono ad andare sul fondo, è' possibile che i Dinoflagellati migrino in senso opposto per non essere mangiati a loro volta. 

Che questa sia l’interpretazione giusta o no questa migrazione dei Dinoflagellati è un fenomeno importante per l'ecosistema planctonico perché comporta uno spostamento massiccio di biomassa e nutrienti nella colonna d'acqua

Altro fenomeno di straordinario interesse è la capacità di  alcune specie di Dinoflagellati, tra cui Noctiluca,  di produrre bioluminescenza, cioè luminosità dovuta a reazioni chimiche all'interno di strutture specializzate nel loro citoplasma dette scintilloni. Quando la cellula è disturbata da un predatore, ad esempio un piccolo crostaceo, emette un flash di luce (l'allarme) che dura 0.1-0,5 secondi. Si tratta di luce fredda, l'energia non viene dispersa in calore.

Noctiluca scintillans "accesa"

  A quale scopo la Noctiluca emette questa energia luminosa spendendo una porzione notevole della sua energia metabolica?

 Anche in questo caso si tratta probabilmente di un sofisticato sistema di difesa. Alcune specie di pesci che cacciano utilizzando la vista,  vengono attratti dal flash luminoso emesso dal protista in pericolo e mangiano il crostaceo , più visibile rispetto ai piccoli Dinoflagellati che, così hanno più probabilità di salvarsi.

                                                              Bloom di Noctiluca



      Non si può però non ricordare che i Dinoflagellati sono tra i principali responsabili delle fioriture note come maree rosse a causa del colore che assume l’acqua del mare quando si accumulano milioni e milioni di individui. 

In queste circostanze producono delle tossine che possono uccidere i pesci o essere accumulate dagli organismi filtratori come cozze, vongole ecc. e danneggiare chi si nutre di questi molluschi. 

    Attualmente il problema delle alghe tossiche marine a livello mondiale sembra assumere dimensioni preoccupanti per l’aumento di questi fenomeni di fioritura. Tale aumento sembra essere dovuto da un lato all’eutrofizzazione delle aree costiere e all'innalzamento globale della temperatura e dall’altro alla progressiva diffusione di specie tossiche in nuove aree geografiche attraverso, ad esempio, l’acqua di zavorra trasportata dalle navi da carico.

                                                                          marea rossa

Così i Dinoflagellati, poco conosciuti ed apprezzati come essenziali componenti del plancton, produttori primari e consumatori dei primi livelli,  sono invece tristemente noti perché in certe condizioni, in gran parte prodotte dall’uomo, possono rappresentare un rischio per la salute umana.

Dimenticavo ...anche Symbiodinium , simbionte dei polipi del corallo e non solo, è un fitoflagellato!! Ne ho parlato nel post sulla simbiosi "insieme si può" perchè dalla sua sofferenza, dovuta probabilmente all'innalzamento della temperatura marina, dipende la sofferenza delle barriere coralline. Speriamo che questa estate 2017 che si annuncia caldissima non peggiori ancora la situazione.
 Comunque vorrei sottolineare ancora una volta che i microrganismi sono spesso fondamentali nei vari ecosistemi.

Microrganismi "Keystone", specie chiave nell'ecosistema

Microrganismi "Keystone"

Via via vengono identificate in vari ambienti nuove specie chiave (keystone) cioè specie la cui scomparsa danneggerebbe molte altre specie che vivono nello stesso ecosistema, determinandone il progressivo collasso.  E non è detto che siano le specie più abbondanti o più evidenti!

Un esempio? Eccolo:

Tutti sappiamo che le barriere coralline sono composte da formazioni rocciose costituite e accresciute dalla sedimentazione degli scheletri calcarei dei coralli. Sappiamo anche che  le barriere coralline sono un ecosistema unico per biodiversità. 
Chi ha avuto la fortuna di vederle se ne è senz’altro reso conto! Infatti qui trovano rifugio milioni di specie diverse di piante, animali e protisti, per le  quali le barriere rappresentano una  sorta di oasi ricca di nutrienti, in un ambiente, come quello dei mari tropicali, generalmente povero.

Resta comunque la straordinarietà di strutture tanto massicce costruite da   piccoli organismi: i polipi del corallo misurano pochi mm, sono parenti delle meduse e delle attinie,  tutti animali appartenenti al philum degli Cnidari e considerati scarsamente evoluti, a struttura semplice non possedendo neppure veri organi interni.

Ma ancora più stupefacente è che la vita dei coralli dipende da organismi addirittura più piccoli (pochi micrometri) e strutturalmente più semplici; senza i quali tuttavia le grandi barriere coralline non si formerebbero e il loro intero ecosistema non esisterebbe, o scomparirebbe.

Si tratta di protisti (organismi unicellulari eucarioti) più precisamente di Dinoflagellati fotosintetici del genere Symbiodinium.

Vivendo come simbionti all'interno dei polipi del corallo i Symbiodinium catturano la luce e trasferiscono fino al 95% della loro produzione fotosintetica all'ospite, sotto forma di zuccheri, amminoacidi e  carboidrati complessi. I polipi del corallo, in cambio, forniscono loro composti inorganici quali ammonio e fosfati, che sono fattori limitanti per  gli stessi  produttori.

Si tratta quindi di una simbiosi mutualistica, nella quale l'abbondante riserva energetica fornita dal simbionte all'ospite rende anche più efficiente la precipitazione del carbonato di calcio per l'esoscheletro, concorrendo per questa via alla costruzione delle barriere e  delle isole coralline.

       Negli ultimi decenni molte barriere coralline non godono di buona salute, perché, in condizioni di stress, i polipi espellono i simbionti da cui, come detto sopra, dipende la loro sopravvivenza. 

Perdendo i simbionti i polipi perdono il colore e appaiono biancastri e sfibrati. Per questo si parla di  "bleaching", ovvero  sbiancamento.

                          Barriera corallina in buona salute!

Questo fenomeno è apparentemente legato sia a periodi di innalzamento della temperatura (da 1 a 3°C) sia ad altri  fattori direttamente o indirettamente  antropici.

Un recente rapporto del WORLD WILDLIFE FUND prevede che la frequenza e l'intensità dello sbiancamento aumenteranno e che 
nel 2050 resterà meno del 5% della grande barriera corallina australiana; con essa entrando in crisi anche tutti gli altri organismi che beneficiano del suo   habitat particolare .Come se in un oasi venisse a mancare l'acqua!

Il caso delle barriere coralline dimostra che, come nel versettto del Vangelo "La pietra scartata dai costruttori è diventata testata d'angolo"; l'elemento a torto giudicato meno importante (un micorganismo la cui biomassa è irrilevante) può invece essere il fattore decisivo per un intero ecosistema. 

Inoltre visto che il rapporto tra corallo e Symbiodinium è di simbiosi mutualistica è dimostrato ancora una volta che insieme ai microrganismi si può! (vedi post precedente.)

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                Barriera che ha subito il fenomeno di Bleaching!