Il “fenotipo esteso” di Toxoplasma gondii


Il Toxoplasma gondii è un protista parassitario in grado di infettare una grande varietà di animali omeotermi (a sangue caldo), ma che predilige come animale ospite i felini. Isolato per la prima volta nel 1908 da Charles Nicolle e Louis Manceaux, oggi questo protista è ampiamente studiato per alcune caratteristiche particolari che lo rendono un caso unico nel vasto insieme dei parassiti.

 

Ciclo vitale

Il ciclo vitale del Toxoplasma gondii può essere nettamente distinto in due fasi: la prima avviene nell’ospite definitivo (un felino) e comprende una riproduzione sessuata, mentre nella seconda fase, il parassita si riproduce per riproduzione asessuata.

Un gatto può essere parassitato, per esempio, ingerendo carne infetta. Una volta penetrato nell’apparato digerente del felino, Toxoplasma gondii può infettare le cellule epiteliali dell’intestino tenue, dove può inoltre riprodursi e formare le oocisti, dei piccoli “contenitori” che, una volta maturi, rilascieranno le spore infettanti. Queste oocisti vengono via via espulse con le feci dell’animale, e dagli escrementi possono quindi contaminare il suolo e le acque, oppure arrivare direttamente ad altri animali coprofagi.

La seconda fase, nella quale Toxoplasma gondii si riproduce solo in maniera asessuata, può aver luogo in ogni animale omeotermo (mammiferi e uccelli). Quando le oocisti vengono ingerite da questi animali, le spore maturano e si differenziano in tachizoiti, una forma particolare di questo parassita in grado di infettare quasi tutti i tipi cellulari, penetrando al loro interno, riproducendosi (asessualmente) e lisando la cellula infetta, rilasciando nel torrente circolatorio centinaia di nuovi tachizoiti.

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Ciclo vitale di T. gondii in felini e altri animali. Immagine via Wikipedia.

 

Il “fenotipo esteso” di Toxoplasma gondii

Tra le due diverse modalità di riproduzione, Toxoplasma gondii predilige quella sessuata, per gli evidenti vantaggi evolutivi. I felini vengono indicati quindi come ospiti definitivi, mentre gli altri animali come ospiti intermedi. Tra tutti gli ospiti intermedi, però, i roditori sono di particolare interesse per Toxoplasma gondii, in quanto si trovano un gradino al di sotto dei felini nella catena trofica (o catena alimentare). Infettare una possibile preda per un gatto (come un roditore o anche un uccello di piccola taglia) è preferibile rispetto a un suino o a un primate, in quanto aumentano le probabilità di poter arrivare nell’intestino di un felino.

Questa preferenza non è solo “teorica”, infatti Toxoplasma gondii riesce a modificare il comportamento dei roditori infettati spingendoli verso i propri predatori. Questo avviene andando ad agire direttamente sul senso più importante e utilizzato dai roditori: l’olfatto. Esiste infatti in moltissime specie animali una forte avversione all’odore del predatore, fenomeno ben conservato nel corso dell’evoluzione per gli evidenti vantaggi che assicura alla sopravvivenza dell’organismo. Questo avviene anche nei roditori, ed è stato riscontrato anche in topi cresciuti per centinaia di generazioni in laboratorio (quindi non più allo stato brado da molto tempo): gli animali presentano una forte avversione verso odori quali urina di gatto e urina di volpe.

In alcuni lavori (Berdoy et al.Webster J.P. et al.)  sul comportamento di roditori infettati da Toxoplasma gondii, è emerso che non solo l’avversione verso l’odore di urina di gatto era sparita, ma quello stesso odore sembrava essere addiritutra attrattivo per i ratti infettati dal “parassita zombie“, che in questo modo spinge le prede verso i predatori.

Studi successivi hanno individuato le aree del cervello responsabili della risposta agli odori in ratti sani e in ratti infetti. Nel secondo caso (ratto infettato da Toxoplasma gondii) la risposta cerebrale all’odore di urina di gatto viene confusa con la stessa tipologia di risposta tipica dell’odore della femmina in estro.

gatto topo toxoplasmosi

Il topo è un ospite intermedio: se morisse di morte naturale, non ci sarebbe futuro per T. gondii, mentre se la morte avviene perché predato da un gatto, T. gondii può diffondere facilmente nell’intestino del felino.

Osservando la questione da un punto di vista prettamente genetico, potremmo tranquillamente affermare che i geni di Toxoplasma gondii agiscono non solo sullo sviluppo del parassita stesso, ma addirittura su un altro organismo, modificadone le abitudini e il comportamento, inducendolo ad andare verso morte certa.

L’insieme delle manifestazioni di tutte le informazioni contenute nei geni di un organismo viene generalmente chiamato fenotipo. Il fenotipo è quindi l’insieme di tutte le caratteristiche osservabili di un organismo, dalla morfologia, al comportamento, alle proprietà fisiche e chimiche, al suo sviluppo. In questo caso, però, i geni di Toxoplasma gondii sono così forti da estendere i loro effetti non solo a un altro organismo, ma a un organismo di una specie completamente diversa.

 


 

Fonti

  • Berdoy M. et al., Fatal attraction in rats infected with Toxoplasma gondii (Proc Biol Sci. 2000 Aug 7;267(1452):1591-4).
  • Berody M. et al., Parasite-altered behaviour : is the effect of Toxoplasma gondii on Rattus norvegicus specific? (Parasitology, 1995, vol. 111, no4, pp. 403-409)
  • House PK et al., Predator cat odors activate sexual arousal pathways in brains of Toxoplasma gondii infected rats (PLoS One. 2011;6(8):e23277).
  • Sushrut Kamerkar et al., Toxoplasma on the Brain: Understanding Host-Pathogen Interactions in Chronic CNS Infection (Journal of Parasitology Research, 2012)
  • Webster J.P. et al., Effect of Toxoplasma gondii upon neophobic behaviour in wild brown rats, Rattus norvegicus. (Parasitology. 1994 Jul;109 ( Pt 1):37-43).

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