Тихоходки - Самое живуче в світі тварина - 4 лютого 2015

»» »» Тихоходки - Самое живуче в світі тварина

10:23

Тихоходки - Самое живуче в світі тварина
Вони виживають до десяти років без води, здатні вижити при -271 ° C в рідкому гелії і при + 100 ° C в окропі, витримують в 1000 разів більшу дозу радіації, ніж людина, і навіть побували у відкритому космосі!

Тихоходки (лат. Tardigrada) - тип мікроскопічних безхребетних, близьких до членистоногим. Вперше ця тварина була описано в 1773 році німецьким пастором І. А. Геце як kleiner Wasserbär (маленький водяний ведмідь). У 1777 році італійський вчений Ладзаро Спаланцані дав їм назву il tardigrado, тихоходки, латинізованої формою якого є назва Tardigrada (з 1840 г.).

Тіло у тихоходок (або їх ще називають водяний ведмідь) має розмір 0,1-1,5 мм, напівпрозоре, з чотирьох сегментів і голови. Забезпечено 4 парами коротких і товстих ніг з 4-8 довгими щетинковидними кігтиками на кінці, причому остання пара ніг направлена ​​назад. Пересуваються тихоходки дійсно дуже повільно - зі швидкістю всього 2-3 мм в хвилину. Ротові органи - пара гострих стилет, службовців для проколювання оболонок клітин водоростей і мохів, якими тихоходки харчуються. Тихоходки мають травну, видільну, нервову і статеву системи; однак у них відсутні дихальна і кровоносна системи - дихання шкірне, а роль крові виконує заповнює порожнину тіла рідина.

В даний час відомо більше 900 видів тихоходок (в Росії - 120 видів. [1]). Через мікроскопічних розмірів і здатності переносити несприятливі умови поширені вони повсюдно, від Гімалаїв (до 6000 м) до морських глибин (нижче 4000 м). Тихоходок знаходили в гарячих джерелах, під льодом (наприклад, на Шпіцбергені) і на дні океану. Поширюються вони пасивно - вітром, водою, різними тваринами.

Всі тихоходки в деякій мірі є водними тваринами. Приблизно 10% - морські мешканці, інші зустрічаються в прісноводних водоймах, проте більшість населяє мохові і лишайникові подушки на землі, деревах, скелях і кам'яних стінах. Кількість тихоходок у моху може бути дуже велике - сотні, навіть тисячі особин в 1 г висушеного моху. Харчуються тихоходки рідинами рослин і водоростей, на яких мешкають. Деякі види поїдають дрібних тварин - коловерток, нематод, інших тихоходок. У свою чергу служать здобиччю для кліщів і ногохвосток.

Тихоходки привернули увагу вже перших дослідників своєю вражаючою витривалістю. При настанні несприятливих умов вони здатні на роки впадати в стан анабіозу; а при настанні сприятливих умов досить швидко оживати. Виживають тихоходки в основному за рахунок т. Н. ангідробіоз, висушування.

При висиханні вони втягують в тіло кінцівки, зменшуються в об'ємі і приймають форму барильця. Поверхня покривається воскової оболонкою, яка перешкоджає випаровуванню. При анабіозі їх метаболізм падає до 0,01%, а вміст води здатне доходити до 1% від нормального.

У стані анабіозу тихоходки виносять неймовірні навантаження.

* Температура. Витримують перебування протягом 20 міс. в рідкому повітрі при -193 ° C, восьмигодинний охолодження рідким гелієм до -271 ° С; нагрів до 60-65 ° С протягом 10 год і до 100 ° C протягом години.

* Іонізуюче випромінювання в 570 000 рентген вбиває приблизно 50%, що опромінюються тихоходок. Для людини смертельна доза радіації становить всього 500 рентген.

* Атмосфера: Оживали після півгодинного перебування у вакуумі. Досить довго можуть перебувати в атмосфері сірководню, вуглекислого газу.

* Тиск: При експерименті японських біофізиків «сплячих» тихоходок поміщали в герметичний пластиковий контейнер і занурювали його в заповнену водою камеру високого тиску, поступово довівши його до 600 МПа (бл. 6000 атмосфер), що майже в 6 разів вище рівня тиску в найнижчій точці Маріанської западини. При цьому неважливо, який рідиною був заповнений контейнер: водою або нетоксичним слабким розчинником перфторвуглеців С8F18, - результати по виживаності збігалися.

* Вологість: відомий випадок, коли мох взятий з пустелі через приблизно 120 років після його осушення помістили в воду, що знаходяться в ньому тихоходки ожили і були здатні до розмноження.

У вересні 2007, Європейське Космічне агентство відправило кілька особин в космос, на висоту в 160 миль. Деякі водяні ведмеді були схильні тільки впливу вакууму, деякі ще й радіаційного, в 1000 разів перевищує фон Земний радіації. Всі тихоходки не тільки вижили, але ще і відклали яйця, успішно розмножуючись

Експерименти на орбіті показали, що тихоходки - крихітні членистоногі розміром від 0,1 до 1,5 міліметрів - здатні виживати у відкритому космосі. У своїй роботі, результати якої опубліковані в журналі Current Biology, біологи з декількох країн показали, що деякі тихоходки здатні повністю відновлювати свої життєві функції і виробляти життєздатне потомство.

У даній роботі група біологів, ведучим з яких був Інгемар Джонссон (Ingemar Jonsson) з Університету Крістіанстад, відправила на орбіту Землі два виду тихоходок - Richtersius coronifer і Milnesium tardigradum. Членистоногі провели на борту російського безпілотного апарату «Фотон-М3" 10 днів. Всього в космосі побувало 120 тихоходок, по 60 особин кожного виду. Під час польоту одна група членистоногих, що включає обидва види, перебувала в вакуумі (була відкрита заслінка, що відокремлює камеру з тихоходки від відкритого космосу), проте була захищена від сонячної радіації спеціальним екраном. Ще дві групи тихоходок провели 10 днів у вакуумі і піддавалися дії ультрафіолету А (довжина хвилі 400 - 315 нанометрів) або ультрафіолету В (довжина хвилі 315 - 280 нанометрів). Остання група членистоногих випробувала на собі всі «особливості» космічного простору.

Всі тихоходки перебували в стані анабіозу. Після 10 днів, проведених у відкритому космосі, практично всі організми були висушені, але на борту космічного апарату тихоходки повернулися до нормального стану. Більшість тварин, які зазнали опромінення ультрафіолетом з довжиною хвилі 280 - 400 нм, вижили і виявилися здатні до відтворення. Особи R. coronifer не змогли пережити повний спектр впливів (низька температура, вакуум, ультрафіолет А і В), лише 12% тварин цієї групи вижили, всі вони належали до виду Milnesium tardigradum. Проте, ті, що вижили змогли дати нормальне потомство, хоча їх плодючість виявилася нижче, ніж у контрольної групи, яка перебувала на Землі.

Поки вчені не знають механізмів, які допомогли тихоходки пережити вплив жорсткого ультрафіолету космічного простору. Випромінювання такої довжини хвилі викликає розриви і мутації ДНК. Ймовірно, у тихоходок існують спеціальні захисні системи, що оберігають або швидко ремонтують їх генетичний матеріал. Розуміння того, як живі системи здатні захищатися від згубної дії космосу, є важливим для розвитку космонавтики та організації космічних польотів на далекі відстані і місячної бази.

У чому ж секрет такої живучості тихоходок? Вони не тільки здатні досягати стану, коли їх метаболізм практично зупиняється, а й підтримувати цей стан роками в будь-який період їх існування.

Ось приклад арктичного Adorybiotus coronifer в такому замерзлому стані:


Їх італійська назва «tardigrado» має латинське походження і означає «повільно пересувається». Воно було дано при відкритті тварин через їх повільного пересування. Тихоходки практично прозорі і в середньому становить півміліметра в довжину. Тіло тихоходки складається з п'яти частин: чітко вираженою голови з ротом і чотирьох сегментів, кожен з яких має по парі ніг з кігтиками. Тіло тварин покрите тонкою і гнучкою, стійкою до впливу кутикулою, яку вони скидають у міру зростання (линька). Анатомічна будова цих малих тварин нагадує будову більших. Зокрема, у тихоходок є мозок на дорсальній стороні, маленькі очі і нервові вузли на вентральній стороні (як у мух). Їх травна система включає рот з гострими стилетами і смоктальним розширенням глотки для висмоктування вмісту клітин інших мікроскопічних тварин або рослин, кишечник і анус. На щастя, тихоходки не патогенні для людини. Вони мають поздовжні м'язи і органи виділення.

Одна гонада у вигляді мішка, розташована дорсально, відрізняє самців, самок і самозапліднюються гермафродитів. Деякі види складаються тільки з самок, що розмножуються шляхом партеногенезу, тобто без участі самців. Завдяки своїм малим розмірам, для газообміну тихоходки не потрібні дихальна і кровоносна системи. Рідина, яка присутня в порожнині тіла, виконує функції дихальної і кровоносної систем. Систематично тихоходки дуже близькі до членистоногим, зокрема, до ракоподібних і комах, які також втрачають свою кутикулу в процесі росту і налічують найбільше число видів на Землі. Будучи досить близькими до членистоногим, тихоходки не є ними. Різні види тихоходок були виявлені повсюдно на планеті: від полярних областей до екватора, від прибережних зон1 до глибин океану і навіть на вершинах гір. На сьогоднішній день описано приблизно 1 100 видів тихоходок, які живуть в морях, озерах і річках або в наземної середовищі існування. Їх кількість швидко збільшується з кожним роком у зв'язку з новими відкриттями і переглядом існуючих видів.

Хоча всім тихоходки для життєдіяльності необхідна вода, багато видів можуть вижити навіть при тимчасовій відсутності води. Таким чином, найбільше число тихоходок було виявлено на землі, де вони живуть у мохах, лишайниках, листках і вологому грунті. Широке поширення тихоходок на Землі тісно пов'язане з їх стратегіями виживання.

Наземні тихоходки можуть жити в двох основних станах: активному стані і кріптобіозе2. В активному стані тихоходки необхідна вода, щоб їсти, рости, розмножуватися, рухатися і здійснювати нормальну діяльність. У стані криптобиоза метаболічна діяльність зупиняється через відсутність води. При зміні умов навколишнього середовища і появі води вони знову можуть повернутися в активний стан. Таке оборотне призупинення метаболічної активності, природно, порівнювався зі смертю і воскресінням. Наземні тихоходки реагують на подразники по-різному в залежності від джерел стресу, і їх реакції об'єднуються загальним терміном «криптобиоза». Даний стан може викликатися висушуванням (ангідробіоз), заморожуванням (кріобіозом), відсутністю кисню (аноксібіозом) і високою концентрацією розчинених речовин (осмобіозом).

Ангідробіоз, стан метаболічного спокою внаслідок практично повного висушування, - звичайне явище для наземних тихоходок, які можуть входити в даний стан кілька разів. Щоб вижити в такому перехідному стані, тихоходки повинні висихати дуже повільно. Трава, мохи та лишайники, населені наземними тихоходки, містять численні скупчення води, як губки, які висихають вкрай повільно. Тихоходки висихають в міру того, як їх навколишнє середовище втрачає воду. Інший можливості врятуватися у них немає, оскільки тихоходки занадто малі, щоб бігти. Тихоходки втрачає до 97% міститься в ній води і висихає до утворення форми, приблизно дорівнює одній третині від свого початкового розміру, званої «бочонком». Формування такого «барильця» відбувається в міру того, як тварина втягує ноги і голову в тіло для зменшення його площі. При регидратации росою, дощем або талим снігом тихоходки може повернутися в активний стан за кілька хвилин або годин. Ця дивовижна здатність до виживання, по всій видимості, є прямою реакцією на швидкі і непередбачувані зміни наземної мікросередовища.

У морських тихоходок такі особливості не розвиваються, оскільки їхнє середовище, як правило, більш стабільна. Тварина може перебувати в стані ангідробіоз від декількох місяців до двадцяти років, в залежності від виду, і пережити практично все. Найбільш відомою особливістю тихоходки є здатність виживати в надзвичайно екстремальних умовах. В ході експериментів зневоднених тихоходок піддавали впливу температур в діапазоні від мінус 272,95 ° C, тобто близьких до абсолютного нуля, до + 150 ° C, тобто температури в духовці при випічці торта. Після регідратації тварини повертаються в активний стан. Таким чином, тихоходки, що знаходилися в стані ангідробіоз протягом декількох років при температурі -80 ° C, вижили. Тихоходки також піддавалися впливу атмосферного тиску, в 12 000 разів перевищує нормальний тиск, а також впливу надлишкової кількості задушливих газів (окис вуглецю, вуглекислий газ), і їм вдавалося повернутися в активний стан після регідратації. Вплив іонізуючого випромінювання, більш ніж в 1 000 разів перевищує смертельну для людини, не зробило ніякого впливу на тихоходок.

У 2007 році тихоходки стала першою твариною, які пережили вплив згубної космічної середовища. Під час експерименту, проведеного в космічному апараті TARDIS, завдяки обладнанню, наданому Європейським космічним агентством, тихоходки в стані ангідробіоз піддавалися безпосередньому впливу сонячної радіації і космічного вакууму в ході місії російського космічного апарату «Фотон-М3». Під час руху апарату по орбіті на відстані 260 км над поверхнею Землі, вчені відкрили контейнер, в якому знаходилися тіхоходкі- «барила», тим самим піддаючи їх впливу сонця і, зокрема, ультрафіолетового випромінювання. Після повернення на Землю після регідратації тварини почали рухатися - вони вижили.

Влітку 2011 року в ході експерименту TARDIKISS, проведеного за підтримки Італійського космічного агентства, тихоходок відправили в космос на Міжнародну космічну станцію (МКС) на космічному шатлі "Індевор" NASA. Тихоходки і їх яйця піддавалися впливу іонізуючого випромінювання та мікрогравітації. І знову, після повернення тварин на Землю, особини вилупилися з яєць і тварини вижили: їли, росли, линяли і розмножувалися, як якщо б повернулися з невеликого приємного круїзу по космосу. Які біологічні механізми опору використовують тихоходки для захисту в таких різних стресових умовах?

Фізіологічні і біохімічні механізми тихоходок, що забезпечують витривалість тихоходок, поки маловідомі, і на сьогоднішній день загальноприйнятого пояснення відсутня. Однак в останні кілька років витривалість тихоходок зацікавила велика кількість вчених, які застосовували нові молекулярні та біохімічні інструменти в своїх дослідженнях. Тепер очевидно, що механізми, що лежать в основі ангідробіоз, можуть сприяти витривалості тихоходок в інших стресових умовах, при цьому використовуються різні біохімічні і фізіологічні механізми. Основний механізм включає синтез різних молекул, що діють спільно як біопротектори: трегалоза, цукор і стресові білки, зазвичай звані «білки теплового шоку».

При зневодненні втрата значної кількості води, як правило, призводить до руйнування клітин і тканин і, отже, загибелі організму. У разі тихоходок, існує взаємозв'язок між придбанням стійкості до зневоднення і біосинтезу трегалози в міру накопичення цього цукру тихоходки при зневодненні. Синтез і накопичення трегалози захищає клітини і тканини тихоходки, замінюючи воду, втрачену при зневодненні. Білки теплового шоку, зокрема, білок HSP70, ймовірно, діють спільно з трегалозу, захищаючи великі молекули і клітинні мембрани від ушкоджень, викликаних зневодненням. Іонізуюче і ультрафіолетове випромінювання руйнує великі молекули, такі як ДНК, і призводить до окислювального стресу, надаючи дію, подібну до прискореного старіння.

Саме з цієї причини здатність тихоходок переживати інтенсивне випромінювання призводить вчених до думки про те, що тварини мають дієвим механізмом репарації ДНК і захисною системою антиоксидантної дії. Зростаючий інтерес вчених до тихоходки, безсумнівно, пов'язаний з можливістю застосування отриманих знань про зневоднення і механізмах морозостійкості тихоходок до кріоконсервації біоматеріалів (наприклад, клітин, вакцин, продуктів харчування і т.д.). Ці крихітні, невидимі оку тварини можуть допомогти нам зрозуміти основоположні принципи природи живих систем. Тому будьте обережні, коли йдете по траві.

Категорія: тварини | Переглядів: 53448 | додав: СМЕРШ | Рейтинг: 5.0 / 11 | Оцінити Всього коментарів: 6

Порядок виведення коментарів: