Plasmodium (česky někdy zimnička) je rod prvoků z kmene výtrusovci (Apicomplexa) a třídy krvinkovky (Haematozoea), jehož zástupci jsou známí jako původci malárie. Plasmodia představují prakticky celosvětově rozšířené parazity, přičemž jako jejich mezihostitelé vystupují výhradně plazi, ptáci a savci včetně člověka. Definitivními hostiteli a současně přenašeči jsou zejména komárovití (Culicidae), ačkoli některé druhy využívají i jiný bodavý dvoukřídlý hmyz, například flebotomy.
Během sání infikovaný komár do mezihostitele uvolňuje infekční stádia – sporozoity, kteří se následně v buňkách mezihostitele začnou nepohlavně množit. Tato tzv. merogonie probíhá v červených krvinkách, prvotně však v jiných buňkách, v případě všech lidských plasmodií v hepatocytech. Výslední merozoiti infikují další buňky mezihostitele. Do krvinek je vyjma merogonie situován též vznik nezralých sexuálních stádií, samčích a samičích gametocytů, čekajících na nasátí definitivním hostitelem. V jeho střevě následně dozrávají na gamety a dochází k pohlavnímu rozmnožování, jehož výsledkem je pohyblivý ookinet. Ookinet migruje střevní tkání, až se nakonec vyklene do dutiny hemocoelu v podobě tenkostěnné oocysty. Zde se vyvíjejí noví sporozoiti, již migrují do slinných žláz komára.
Tradiční rod Plasmodium zřejmě není monofyletický, ale odvozují se v rámci něj i další, často nepodobné rody malarických parazitů. Svůj původ má celý tento komplex pravděpodobně v ptácích. Plasmodia, u nichž neprobíhala dlouhodobá koevoluce s jejich hostiteli, mohou být obzvlášť virulentní. Tuto skutečnost demonstruje například drastický dopad ptačí malárie na havajské ptactvo, relativně nedávný „přeskok“ se předpokládá i u nejnebezpečnějšího lidského plasmodia, P. falciparum. V případě člověka platí, že malárie představuje nejsilnější známý selekční tlak na jeho genom.
Historie a taxonomie Ačkoli malárie provází lidstvo již od prehistorických dob, jejího původce v krvi nakažených pacientů poprvé pozoroval teprve francouzský vojenský lékař Charles Louis Alphonse Laveran na konci 19. století. Pozorovaného malarického prvoka, konkrétně P. falciparum, pojmenoval Oscillaria malariae a své poznatky předložil Francouzské akademii lékařských věd v roce 1880. Navzdory prvotní skepsi se během několika let Laveranovy závěry dočkaly širokého uznání a za práci týkající se významu protozoí jako příčin nemocí byl Laveran roku 1907 oceněn Nobelovou cenou. Laveranův současník, ukrajinský vědec Vasilij Danilewskij, pozoroval krevní stádia plasmodií u ptáků okolo roku 1885. Zjištění, že vektorem plasmodií jsou komárovití, uskutečnil Ronald Ross v roce 1897. Přenos poprvé popsal na ptačích plasmodiích a i on za svůj přínos obdržel Nobelovu cenu (1902).
Za popisnou autoritu rodového jména Plasmodium jsou pokládáni italští lékaři Ettore Marchiafava a Angelo Celli (1885). Rod Plasmodium se řadí do řádu výtrusovců Haemosporida a v rámci něj do čeledi Plasmodiidae. Zástupci řádu Haemosporida se vyznačují přenosem na mezihostitele prostřednictvím vektoru z hmyzího řádu dvoukřídlých (Diptera) a mají pohyblivou zygotu, jež se transformuje v tenkostěnnou oocystu. Alespoň prekurzory pohlavních buněk, tzv. gametocyty, jsou svým vývojem vázány na krevní buňky mezihostitelského organismu. Nutno dodat, že obecný termín „malarický parazit“ a jiné podobné nemusejí být ve zdrojích využívány striktně pro označení rodu Plasmodium, ale i jiných protist řádu Haemosporida.
Vzhledem k tomu, že tradiční systematika řádu Haemosporida se zakládala na srovnání vzhledu krevních nátěrů, hostitelských druzích či geografické poloze, řád i jemu podřazené taxony prošly dosti košatou taxonomickou historií. Zřejmě i kvůli této skutečnosti byly nové nižší taxony popisovány častěji jako podrody v rámci již dobře definovaných rodů spíše než jako rody nové. V případě rodu Plasmodium první podrody vymezili Corradetti, Garnham & Laird (1963), konkrétně pro ptačí plasmodia. Bray (1963) popsal dva podrody plasmodií primátů zahrnující i lidské patogeny, konkrétně podrod Laverania pro P. falciparum a P. reichenowi a podrod Plasmodium pro ostatní druhy. Další podrody postupně následovaly. Následující seznam podrodů včetně jejich mezihostitelů vychází ze seznamu publikovaného v práci Perkins (2014):
Plasmodium Bray 1963 emend. Garnham, 1964 (primáti) Laverania Bray, 1963 (hominoidi) Vinckeia Garnham, 1964 (savci) Bennettinia Valkiūnas, 1997 (ptáci) Giovannolaia Corradetti et al., 1963 (ptáci) Haemamoeba Grassi & Feletti, 1890 (ptáci) Huffia Corradetti et al., 1963 (ptáci) Novyella Corradetti et al., 1963 (ptáci) Asiamoeba Telford, 1988 (ještěři) Carinamoeba Garnham, 1966 (ještěři) Lacertamoeba Telford, 1988 (ještěři) Ophidiella Garnham, 1966 (hadi) Paraplasmodium Telford, 1988 (ještěři) Sauramoeba Garnham, 1966 (ještěři)
Plasmodia od ostatních hemosporidií odlišuje nepohlavní rozmnožování (merogonie) v krvi mezihostitele, tvorba pigmentu hemozoinu a vývoj gametocytů v erytrocytech, resp. jejich prekurzorech – retikulocytech. Na základě molekulárně-fylogenetických studií nicméně tradičně definovaný rod Plasmodium zřejmě není monofyletický, nezahrnuje tedy společného předka a všechny jeho potomky (problematika evoluce rodu Plasmodium je rozebrána v kapitole Hostitelé a fylogeneze). Tradiční definice rodu Plasmodium si však přesto zachovává výrazné praktické výhody i historické opodstatnění.
Na základě dat uváděných CDC bylo k březnu 2024 známo více než 156 druhů plasmodií napadajích různé druhy obratlovců. Ke studiu diverzity těchto protist se nicméně v současnosti často využívají i molekulární znaky, konkrétně úsek mitochondriálního genu pro cytochrom b. Podobný přístup prokázal historicky nerozpoznanou celosvětovou rozmanitost linií („druhů“) s odlišnými sekvencemi pro cytb, je však jen stěží použitelný pro klasickou taxonomii. Linie však mohou pro praktické využití shrnovat specializované databáze, jako je MalAvi vytvořená pro malarické parazity ptáků.
Popis náhled|Stavba buňky rodu Plasmodium|upright 1.4 Plasmodia představují eukaryotní neboli jaderné organismy střídající ve svém životním cyklu různé vývojové formy žijící buďto v buňkách obratlovčích mezihostitelů (typicky v červených krvinkách neboli erytrocytech), anebo v těle definitivního hostitele, jímž bývají komáři. Nákazu obratlovčího hostitele způsobuje infekční, jednobuněčná vřetenovitě protáhlá forma označovaná jako sporozoit.
Buňka plasmodia si vesměs zachovává typickou eukaryotní kompartmentalizaci, sporozoit tak zahrnuje jediné buněčné jádro, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát a jednu mitochondrii, protaženou či rozvětvenou – nikoli hydrogenozom či mitozom, typický pro některé jiné známé parazitické prvoky. Na mitochondrie eukaryot vázaný citrátový cyklus je nezbytný pro dokončení životního cyklu, nikoli však pro nepohlavní rozmnožování v mezihostiteli. Uhlíkové řetězce odbourávané v citrátovém cyklu poskytuje glukóza a zvláště glutamin. Specifickou organelou, sdílenou i dalšími zástupci výtrusovců, je tzv. apikoplast, jenž má původ v sekundární endosymbióze, konkrétně vznikl pohlcením ruduchy. Apikoplast ztratil schopnost fotosyntézy, nicméně zprostředkovává různé nezbytné metabolické dráhy, včetně syntézy izoprenoidů, mastných kyselin, hemu a železo-sirných klastrů. Každá buňka obsahuje vždy jediný apikoplast ležící v blízkosti mitochondrie.
Sdíleným znakem výtrusovců je pelikula tvořená vnější membránou a dvojicí dalších membrán, jež vytvářejí plochý měchýřek neboli alveolus. Ten podkládá plazmatickou membránu s výjimkou předního a zadního pólu buňky a tzv. mikropóru, jenž slouží jako buněčná ústa (cytostom) a v případě plasmodií je prostřednictvím nich transportován hemoglobin z infikovaných červených krvinek. U forem pronikajících do hostitelských buněk se objevuje apikální komplex, další typický znak skupiny výstrusovců, jenž zprostředkovává invazi a modifikaci hostitelských buněk a v případě plasmodií je tvořen mikrotubulárním, tzv. polárním prstencem a specializovanými sekrečními „žlázkami“ (dvěma kyjovitými rhoptriemi a vláskovitými mikronémami). V apikálním komplexu chybí cytoskeletární válcovitý útvar zvaný konoid, jenž sice obecně schází u krvinkovek, ale je typický pro jiné zástupce výstrusovců. S částmi apikálního komplexu funkčně souvisí sekreční denzní granula, kulovité útvary rozptýlené v buňce. Buněčnou membránu volných forem kryje povrchový proteinový plášť („coat“), který zprostředkovává počáteční kontakt s erytrocyty.
S výjimkou krátké diploidní fáze spojené s pohlavním rozmnožováním v definitivním hostiteli představují plasmodia po většinu svého životního cyklu haploidní organismy. Jaderný genom zahrnuje 14 chromozomů, přičemž jeho velikost se pohybuje v rozmezí od zhruba 20 do 35 Mbp, s výrazně odlišným množstvím GC párů napříč jednotlivými druhy. Homologické geny se u jednotlivých druhů nacházejí v konzervovaných blocích, jež však mohou být rozptýleny v různém pořadí na různých chromozomech. Velikost mitochondriální DNA činí pouhých 6 kbp. Plasmodia mají ve srovnání s ostatními jadernými organismy mitochondriální genom značně redukovan a postrádají mnoho genů typických pro jiná eukaryota. Mitochondriální genom kóduje pouze tři proteiny (cytochrom b a podjednotky I+III cytochrom c oxidasy) a chybí rovněž všechny geny pro tRNA. Vlastní genetickou informaci nese apikoplast, jehož kódavací kapacita činí asi 35 kbp a kóduje asi 30 proteinů zapojených do výše zmíněných metabolických drah.
Životní cyklus upright 1.6|thumb|Životní cyklus lidských plasmodiíPlasmodia cyklují mezi svými definitivními hostiteli – nejčastěji komáry – a obratlovčími mezihostiteli. Během sání infikovaného definitivního hostitele na mezihostiteli se do mezihostitele spolu se slinami dostává infekční dávka sporozoitů, kteří se následně v jeho buňkách začnou nepohlavně množit. Tento proces se označuje jako merogonie či schizogonie a případné patologické projevy s tím spojené pak jako malárie. Merogonie probíhá v červených krvinkách, ačkoli jí předchází tzv. exoerytrocytární merogonie v jiných buňkách, v případě všech lidských plasmodií v hepatocytech. Výsledek merogonie představují merozoiti, jejichž účelem je infikovat další buňky mezihostitele.
Do erytrocytů je po několika dnech situován též vznik nezralých sexuálních stádií, samčích a samičích gametocytů, které zde čekají na nasátí definitivním hostitelem. V jeho střevě následně dozrávají na gamety a dochází k pohlavními rozmnožování, jehož výsledkem je pohyblivý ookinet. Ookinet migruje střevní tkání, až se nakonec vyklene do dutiny hemocoelu v podobě tenkostěnné oocysty. Zde se vyvíjejí noví sporozoiti, již po prasknutí oocysty migrují hemolymfou do slinných žláz definitivního hostitele.
Vývoj v mezihostiteli vlevo|náhled|Histopatologie jaterní exoerytrocytární formy