Africká drápová žába - African clawed frog

Africká dráp žába
Xenopus laevis 02.jpg
Vědecká klasifikace Upravit
Království: Animalia
Kmen: Chordata
Třída: Obojživelník
Objednat: Anura
Rodina: Pipidae
Rod: Xenopus
Druh:
X. laevis
Binomické jméno
Xenopus laevis
Daudin 1802
Synonyma

X. boiei Wagler 1827

Drápatka vodní ( Xenopus laevis , také známý jako Xenopus , africké drápy ropuchy , africké dráp špičkou žába nebo platanna ) je druh africké vodní žáby rodiny Pipidae . Jeho název je odvozen ze tří krátkých drápů na každé zadní noze, kterými roztrhá potravu. Slovo Xenopus znamená „podivná noha“ a laevis znamená „hladký“.

Tento druh se vyskytuje ve velké části subsaharské Afriky ( Nigérie a Súdán až po Jižní Afriku ) a v izolovaných zavedených populacích v Severní Americe, Jižní Americe, Evropě a Asii. Všechny druhy z čeledi Pipidae jsou bez jazyka, bezzubé a zcela vodní. Rukama si strkají jídlo do pusy a dolů do krku a pomocí hyobranchiálního čerpadla čerpají nebo sají věci do pusy. Pipidae mají silné nohy na plavání a výpady po jídle. Drápy na nohou také trhají kousky velkého jídla. Nemají žádné vnější ušní bubínky, ale místo toho podkožní chrupavčité disky, které plní stejnou funkci. K nalezení jídla používají své citlivé prsty a čich. Pipidae jsou mrchožrouti a sežerou téměř cokoli živého, umírajícího nebo mrtvého a jakýkoli druh organického odpadu.

Popis

Tyto žáby jsou hojné v rybnících a řekách v jihovýchodní části subsaharské Afriky. Jsou vodní a často mají zelenošedou barvu. Africké drápy jsou také často prodávány jako domácí mazlíčky a někdy nesprávně identifikovány jako africké trpasličí žáby . Albino drápové žáby jsou běžné a prodávají se jako domácí zvířata nebo pro laboratoře.

Reprodukují se oplodněním vajíček mimo tělo samice (viz reprodukce žab ). Ze sedmi režimů amplexus (pozice, ve kterých se žáby páří) se tyto žáby chovají v tříselném amplexu, kde samec sevře samičku před zadními nohami samice a mačká, dokud nevyjde vejce. Samec pak vajíčka nastříká spermatem, aby je oplodnil.

Africké žáby jsou velmi přizpůsobivé a kladou vajíčka, kdykoli to podmínky dovolí. Během mokrých deštivých období budou cestovat do jiných rybníků nebo kaluží vody hledat jídlo. V období sucha se drápy žáby mohou zavrtat do bahna a spát až rok.

Je známo, že Xenopus laevis ve volné přírodě přežil 15 a více let a v zajetí 25–30 let. Každou sezónu svlékají kůži a jedí vlastní kůži.

Přestože muži nemají hlasový váček , páří se páří střídáním dlouhých a krátkých trylků tím, že stahují vnitřní hrtanové svaly . Samice také hlasově odpovídají, což signalizuje buď přijetí (zvuk rapu), nebo odmítnutí (pomalé tikání) muže. Tato žába má hladkou kluzkou kůži, která je na zádech vícebarevná se skvrnami olivově šedé nebo hnědé. Spodní strana je krémově bílá se žlutým nádechem.

Samce a samice žab lze snadno rozlišit pomocí následujících rozdílů. Samce žab jsou malé a štíhlé, zatímco samice jsou větší a hutnější. Samci mají na rukou a pažích černé skvrny, které pomáhají při chytání samic během amplexu. Samice mají výraznější kloaku a nad zadními nohami, kde jsou jejich vajíčka uvnitř, mají kyčelní boule.

V zajetí samec albínského drápa žába v typické plovoucí poloze s vyčnívajícími očima a nosem. Všimněte si černých rukou a předloktí, které se používaly k držení ženy během amplexu .

Samci i samice mají kloaku , což je komora, kterou procházejí trávicí a močové odpady a kterou se také vyprazdňují reprodukční systémy . Kloaka se vyprazdňuje průduchem, který je u plazů a obojživelníků jediným otvorem pro všechny tři systémy.

Chování

Africké žáby drápy jsou plně vodní a jen zřídka opustí vodu, kromě migrace do nových vodních ploch během sucha nebo jiných poruch. Žabí žáby mají silné nohy, které jim pomáhají rychle se pohybovat pod vodou i na souši. Bylo zjištěno, že divoké drápy v jižním Walesu cestují až 2 kilometry mezi místy. Nohy druhů Xenopus mají na posledních třech číslicích tři černé drápy. Tyto drápy slouží k roztržení potravy a škrábání predátorů.

Žabí drápy jsou masožravci a budou jíst živou i mrtvou kořist, včetně ryb, pulců, korýšů, annelidů, členovců a dalších. Žabí drápy se pokusí zkonzumovat cokoli, co se jim vejde do úst. Jako vodní žáby využívající drápy používají svůj čich a postranní čáru k detekci kořisti spíše než zraku jako jiné žáby. Žabí drápy však stále mohou vidět očima a budou pronásledovat kořist nebo sledovat dravce vystrčením hlavy z vody. Drápané žáby budou kopat substrátem, aby odhalili červy a jiné jídlo. Jejich jazyk se nedokáže natáhnout jako jiné žáby, takže drápaté žáby rukama uchopí potravu a strčí si ji do úst.

Tyto žáby jsou obzvláště kanibalistické; obsah žaludku divokých žabích drápů v Kalifornii odhalil velké množství žabích larev. Larvy drápovitých žab jsou filtrační krmítka a sbírají živiny z planktonu, což umožňuje dospělým žabám, které konzumují pulce, přístup k těmto živinám. To umožňuje žabím drápům přežít v oblastech, které mají jen málo nebo žádné jiné zdroje potravy.

Drápkové žáby jsou noční a nejvíce reprodukční aktivity a krmení probíhá po setmění. Samci žáby s drápy jsou velmi promiskuitní a chytnou se dalších samců a dokonce i jiných druhů žab. Mužské žáby, které jsou uchopeny, budou volat k uvolnění a pokusit se osvobodit.

Pokud se nekrmí, drápy žáby budou jen nehybně sedět na substrátu nebo se vznášet nahoře s vyčnívající hlavou.

Endokrinologie

Štítná žláza

X. laevis jater reaguje na nízké teploty zvýšením produkce typu II iodothyronine deiodinase zvýšený příjem potravy . To zase podněcuje štítnou žlázu ke zvýšení T 3 ke zvýšení tělesné teploty . (Toto zvýšení T 3 také indukuje apoptózu zárodečných buněk , zprostředkovanou geny, které zbyly z metamorfózy pulce .)

Účinky provokace uvolňování T hormonu se široce liší podle toho, kde začíná: Pokud centrálně, v mediobazálním hypotalamu , pak stimuluje sezónní růst varlat ; pokud periferní, pak testikulární regrese a termogeneze v chladném období.

Tato pozorování jsou považována za široce použitelná napříč systémy štítné žlázy obratlovců.

V divočině

Monogeneí Protopolystoma xenopodis , parazit močového měchýře X. laevis

Ve volné přírodě pocházejí X. laevis z mokřadů , rybníků a jezer v suchých/semiaridních oblastech subsaharské Afriky . X. laevis a X. muelleri se vyskytují podél západní hranice Velké africké trhliny . Obyvatelé subsaharské Afriky tuto žábu obecně velmi dobře znají a některé kultury ji používají jako zdroj bílkovin, afrodiziakum nebo jako lék na plodnost . Dvě historická ohniska priapismu byla spojena se spotřebou žabích končetin žab, které jedly hmyz obsahující kantaridin .

X. laevis ve volné přírodě jsou běžně infikováni různými parazity , včetně monogenů v močovém měchýři .

Použití ve výzkumu

Embrya a vajíčka Xenopus jsou oblíbeným modelovým systémem pro celou řadu biologických studií, částečně proto, že mají potenciál snášet vajíčka po celý rok. Toto zvíře je široce používáno kvůli své silné kombinaci experimentální sledovatelnosti a blízkého evolučního vztahu s lidmi, alespoň ve srovnání s mnoha modelovými organismy. Podrobnější diskusi o použití těchto žab v biomedicínském výzkumu najdete v článku Xenopus .

Xenopus laevis je také pozoruhodný pro jeho použití v první široce používané metodě těhotenského testování . Ve třicátých letech dva jihoafričtí vědci, Hillel Shapiro a Harry Zwarenstein, studenti Lancelota Hogbena na univerzitě v Kapském Městě , zjistili, že moč od těhotných žen vyvolá produkci oocytů v X. laevis do 8–12 hodin po injekci. Toto bylo používáno jako jednoduchý a spolehlivý test až do šedesátých let minulého století. Na konci čtyřicátých let Carlos Galli Mainini v samostatných studiích zjistil, že k indikaci březosti lze použít samčí vzorky Xenopus a Bufo. Dnes se komerčně dostupný hCG injektuje samcům a samicím Xenopus k vyvolání páření a k chovu těchto žab v zajetí roční období.

Xenopus je již dlouho důležitým nástrojem in vivo studií molekulární, buněčné a vývojové biologie obratlovců. Široká šíře výzkumu Xenopus však vyplývá z další skutečnosti, že bezbuněčné extrakty vyrobené z Xenopusu jsou předním systémem in vitro pro studium základních aspektů buněčné a molekulární biologie. Tak, Xenopus je jediný obratlovec modelový systém, který umožňuje vysokou propustností in vivo analýzy genové funkce a high-throughput biochemie. Nakonec jsou oocyty Xenopus předním systémem pro studium transportu iontů a fyziologie kanálů.

Ačkoli X. laevis nemá krátký generační čas a genetickou jednoduchost obecně požadovanou v organizmech genetického modelu , je důležitým modelovým organismem ve vývojové biologii , buněčné biologii , toxikologii a neurobiologii . X. laevis trvá 1 až 2 roky, než dosáhne pohlavní dospělosti, a jako většina svého rodu je tetraploidní . Má však velké a snadno manipulovatelné embryo . Snadná manipulace v embryích obojživelníků jim dala důležité místo v historické i moderní vývojové biologii. Příbuzný druh, Xenopus tropicalis , je nyní propagován jako životaschopnější model pro genetiku.

Roger Wolcott Sperry použil X. laevis pro své slavné experimenty popisující vývoj vizuálního systému. Tyto experimenty vedly k formulaci chemoafinitní hypotézy .

Xenopus oocyty jsou důležitým expresního systému pro molekulární biologii . Vstřikováním DNA nebo mRNA do oocytu nebo vyvíjejícího se embrya mohou vědci studovat proteinové produkty v kontrolovaném systému. To umožňuje rychlou funkční expresi manipulovaných DNA (nebo mRNA ). To je zvláště užitečné v elektrofyziologii , kde snadnost záznamu z oocytu činí expresi membránových kanálů atraktivní. Jednou z výzev práce oocytů je eliminace nativních proteinů, které by mohly zmást výsledky, jako jsou membránové kanály nativní pro oocyt . Překlad proteinů může být blokována nebo sestřihu pre-mRNA může být modifikována injekcí morfolino antisense oligonukleotidů do oocytu (pro distribuci po celé embryo) nebo brzy embrya (pro rozvod pouze do dceřiných buněk injikované buňky).

Extrakty z vajec žab X. laevis se také běžně používají pro biochemické studie replikace a opravy DNA, protože tyto extrakty plně podporují replikaci DNA a další související procesy v prostředí bez buněk, které umožňuje snadnější manipulaci.

Prvním obratlovcem, který byl kdy klonován, byla africká drápatá žába v roce 1962, experiment, za který Sir John Gurdon získal v roce 2012 Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu „za objev, že zralé buňky lze přeprogramovat tak, aby se staly pluripotentními“.

Kromě toho bylo na raketoplánu Endeavour (který byl vypuštěn do vesmíru 12. září 1992) přítomno několik afrických drápových žab, aby vědci mohli vyzkoušet, zda by reprodukce a vývoj mohly normálně probíhat v nulové gravitaci.

Xenopus laevis také slouží jako ideální modelový systém pro studium mechanismů apoptózy. Ve skutečnosti jód a tyroxin stimulují velkolepou apoptózu buněk larválních žaber, ocasu a ploutví u metamorfózy obojživelníků a stimulují vývoj jejich nervového systému, který transformuje vodní, vegetariánskou pulci na suchozemskou masožravou žábu.

Kmenové buňky této žáby byly použity k vytvoření xenobotů .

Sekvenování genomu

Počáteční práce na sekvenování genomu X. laevis byla zahájena, když laboratoře Wallingford a Marcotte získaly financování od Texas Institute for Drug and Diagnostic Development (TI3D), ve spojení s projekty financovanými National Institutes of Health. Práce se rychle rozšířila o de novo rekonstrukci transkriptů X. laevis ve spolupráci se skupinami po celém světě darujícími datové sady RNA Illumina Hi-Seq. Sekvenování genomu skupinami Rokhsar a Harland (UC Berkeley) a Taira a spolupracovníky (University of Tokyo, Japonsko) významně podpořilo projekt, který s dalšími příspěvky vyšetřovatelů z Nizozemska, Koreje, Kanady a Austrálie vedl k publikaci sekvence genomu a její charakterizaci v roce 2016.

Jako nástroj transexprese

X. laevis oocyty jsou často používány jako snadný modelu pro uměle indukované exprese z transgenů . Běžně se například používají při studiu rezistence na chlorochin produkované specializovanými transportními mutanty. I přesto může cizí expresní tkáň sama o sobě poskytnout určité změny exprese, a tak nálezy mohou, ale nemusí být zcela totožné s nativní expresí: Například Bakouh et al 2017 zjistil, že železo je důležitým substrátem pro jeden takový transportér v X. l. oocyty, ale od roku 2020 se železo pouze pravděpodobně účastní nativní exprese stejného genu.

Online databáze modelu organismu

Xenbase je modelová organická databáze (MOD) pro Xenopus laevis a Xenopus tropicalis . Xenbase hostí úplné podrobnosti a informace o vydání týkající se aktuálního genomu Xenopus laevis ( 9.1 ).

Jako mazlíčci

Xenopus laevis byly drženy jako domácí zvířata a výzkumné subjekty již od 50. let minulého století. Jsou extrémně odolní a mají dlouhou životnost, protože bylo známo, že v zajetí žijí až 20 nebo dokonce 30 let.

Africké žáby drápy jsou v obchodech s domácími zvířaty často nesprávně označovány jako africké trpasličí žáby . Rozpoznatelné rozdíly jsou:

  • Trpasličí žáby mají čtyři plovací blány. Africké žáby s drápy mají plovací zadní nohy, zatímco jejich přední nohy mají autonomní číslice.
  • Africké trpasličí žáby mají oči umístěny na boku hlavy, zatímco africké drápové žáby mají oči na temeni hlavy.
  • Africké drápy žáby mají zakřivené, ploché čenichy. Čenich africké trpasličí žáby je špičatý.

Jako škůdce

Africké drápy jsou žravé dravce a snadno se přizpůsobí mnoha stanovištím. Z tohoto důvodu se mohou snadno stát škodlivým invazivním druhem. Mohou cestovat na krátké vzdálenosti k jiným vodním plochám a některé byly dokonce zdokumentovány, aby přežily mírné zamrznutí. Bylo prokázáno, že ničí původní populace žab a jiných tvorů tím, že jedí jejich mláďata.

V roce 2003, Xenopus laevis žáby byly objeveny v rybníku na San Francisco je Golden Gate Parku . V této oblasti nyní probíhá velká debata o tom, jak tyto tvory vyhubit a zabránit jejich šíření. Není známo, zda tyto žáby vstoupily do ekosystému San Francisco úmyslným vypuštěním nebo útěkem do volné přírody. San Francisco úředníci vypustili Lily Pond a oplotili oblast, aby zabránili žabám uniknout do jiných rybníků v naději, že umřou hladem.

Kvůli incidentům, kdy byly tyto žáby vypuštěny a mohly uniknout do volné přírody, je nezákonné vlastnit, přepravovat nebo prodávat africké žáby v následujících státech USA: Arizona, Kalifornie, Kentucky, Louisiana, New Jersey, Severní Karolína , Oregon, Vermont, Virginie, Havaj, Nevada a Washington. Je však legální vlastnit Xenopus laevis v New Brunswicku (Kanada) a Ohiu.

Divoké kolonie Xenopus laevis existují v jižním Walesu ve Velké Británii . V Yunnan , Čína je populace albínů drápy žab v Lake Kunming , spolu s další invazivní: American bullfrog . Protože tato populace je albín, naznačuje to, že drápaté žáby pocházely z obchodu s domácími zvířaty nebo z laboratoře.

Africká drápatá žába může být důležitým vektorem a původním zdrojem Batrachochytrium dendrobatidis , chytré houby, která se podílí na drastickém poklesu populace obojživelníků v mnoha částech světa. Na rozdíl od mnoha jiných druhů obojživelníků (včetně úzce příbuzných západních drápových žab ), kde tato chytridová houba způsobuje onemocnění Chytridiomycosis , nezdá se, že by ovlivnila africkou drápovou žábu, což z ní činí účinný nosič.

Reference

externí odkazy