Hydra (rod) - Hydra (genus)
| Hydra | |
|---|---|
|
|
| Druhy Hydra | |
Vědecká klasifikace 
|
|
| Království: | Animalia |
| Kmen: | Cnidaria |
| Třída: | Hydrozoa |
| Objednat: | Anthoathecata |
| Rodina: |
Hydridae Dana, 1846 |
| Rod: |
Hydra Linnaeus , 1758 |
| Druh | |
|
Seznam
|
|
Hydra ( / h aɪ d r ə / HY -drə ) je rod malých, sladkovodní organismy kmen Cnidaria a třídy Hydrozoa . Pocházejí z mírných a tropických oblastí. Biologové jsou především zajímat Hydra kvůli jejich regenerační schopnosti - se nezdá, že zemřou na stáří, nebo věku vůbec.
Morfologie
Hydra má trubkovité, radiálně symetrické tělo dlouhé až 10 mm (0,39 palce) po vysunutí zajištěné jednoduchou lepicí patkou známou jako bazální kotouč. Buňky žlázy v bazálním disku vylučují lepkavou tekutinu, která odpovídá jejím adhezivním vlastnostem.
Na volném konci těla je ústní otvor obklopený jedním až dvanácti tenkými, pohyblivými chapadly . Každé chapadlo nebo cnida (množné číslo: cnidae) je oděno vysoce specializovanými bodavými buňkami nazývanými cnidocyty . Cnidocyty obsahují specializované struktury zvané nematocysty , které vypadají jako miniaturní žárovky se stočeným závitem uvnitř. Na úzkém vnějším okraji cnidocytu jsou krátké spouštěcí vlasy zvané cnidocil. Při kontaktu s kořistí se obsah nematocytů výbušně vypustí a vystřelí šípovité vlákno obsahující neurotoxiny do čehokoli, co spustilo uvolnění. To může kořist paralyzovat, zvláště pokud je vystřeleno mnoho stovek nematocyst.
Hydra má dvě hlavní vrstvy těla, díky čemuž je „ diploblastická “. Vrstvy jsou odděleny mezoglea , gelovitou látkou. Vnější vrstva je epidermis a vnitřní vrstva se nazývá gastrodermis , protože lemuje žaludek. Buňky tvořící tyto dvě tělesné vrstvy jsou relativně jednoduché. Hydramacin je baktericidní nedávno objevena v Hydra ; chrání vnější vrstvu před infekcí. Jedna Hydra se skládá z 50 000 až 100 000 buněk, které se skládají ze tří specifických populací kmenových buněk, které vytvoří mnoho různých typů buněk. Tyto kmenové buňky se budou v tělním sloupci neustále obnovovat . Hydy mají na svém těle dvě významné struktury: „hlavu“ a „nohu“. Když je Hydra rozřezána na polovinu, každá polovina se regeneruje a vytvoří malou Hydru ; „hlava“ regeneruje „nohu“ a „noha“ regeneruje „hlavu“. Pokud je Hydra rozřezána na mnoho segmentů, pak střední plátky vytvoří „hlavu“ i „nohu“.
Dýchání a vylučování probíhá difúzí po povrchu epidermis , zatímco větší exkrementy jsou vypouštěny ústy.
Nervový systém
Nervový systém Hydry je nervová síť , která je strukturálně jednoduchá ve srovnání s více odvozenými zvířecími nervovými systémy. Hydra nemá rozpoznatelný mozek ani pravé svaly . Nervové sítě spojují senzorické fotoreceptory a na dotek citlivé nervové buňky umístěné ve stěně těla a chapadlech.
Struktura nervové sítě má dvě úrovně:
- úroveň 1 - smyslové buňky nebo vnitřní buňky; a,
- úroveň 2 - propojené gangliové buňky synchronizované s epiteliálními nebo motorickými buňkami.
Některé mají pouze dva listy neuronů .
Pohyb a pohyb
.JPG)
Pokud jsou Hydra znepokojeni nebo napadeni, mohou být chapadla zatažena do malých pupenů a samotný sloup těla může být zasunut do malé želatinové koule. Hydra obecně reaguje stejným způsobem bez ohledu na směr podnětu, a to může být způsobeno jednoduchostí nervových sítí.
Hydry jsou obecně usedlé nebo přisedlé , ale občas se pohybují docela pohotově, zvláště při lovu. Mají dvě odlišné metody pohybu - „smyčky“ a „přemety“. Dělají to tak, že se ohnou a přichytí se k substrátu ústy a chapadly a poté přemístí nohu, která poskytuje obvyklé uchycení, tomuto procesu se říká smyčka. Při kotrmelcích se pak tělo ohne a vytvoří si nové místo uchycení nohou. Tímto procesem „smyčky“ nebo „přemety“ se Hydra může za den pohnout o několik palců (asi 100 mm). Hydra se může také pohybovat améboidním pohybem svých základen nebo odpojením od substrátu a odplutím pryč v proudu.
Reprodukce a životní cyklus
Když jídlo je hojné, mnoho Hydra reprodukovat nepohlavně prostřednictvím očkováním . Pupeny se tvoří z tělesné stěny, rostou v miniaturní dospělé a v dospělosti se odlamují.
Když je hydra dobře krmena, může se každé dva dny vytvořit nový pupen. Když jsou podmínky drsné, často před zimou nebo ve špatných podmínkách krmení, dochází u některých Hydra k sexuální reprodukci . Otoky ve stěně těla se vyvíjejí buď do vaječníků nebo varlat. Varlata uvolňují do vody volně plavací gamety , které mohou oplodnit vajíčko ve vaječníku jiného jedince. Oplodněná vajíčka vylučují tuhý vnější povlak, a protože dospělý umírá (kvůli hladovění nebo chladu), tato odpočívající vejce padají na dno jezera nebo rybníka, aby čekala na lepší podmínky, načež se vylíhnou do nymfy Hydry . Některé druhy Hydra , jako Hydra circumcincta a Hydra viridissima , jsou hermafroditi a mohou produkovat jak varlata, tak vaječníky současně.
Mnoho členů Hydrozoa prochází tělesnou změnou z polypu do dospělé formy zvané medúza , což je obvykle životní fáze, kde dochází k sexuální reprodukci, ale Hydra nepostupuje mimo fázi polypu.
Krmení
Hydra se živí hlavně vodními bezobratlými, jako jsou Daphnia a Cyclops .
Během krmení Hydra prodlužuje jejich tělo na maximální délku a poté pomalu prodlužuje chapadla. Navzdory své jednoduché konstrukci jsou chapadla Hydry mimořádně roztažitelná a mohou být čtyřikrát až pětkrát delší než tělo. Jakmile jsou chapadla plně roztažena, pomalu se s nimi manévruje a čekají na kontakt s vhodným kořistním zvířetem. Při kontaktu nematocysty na chapadle vystřelí do kořisti a samotné chapadlo se kolem kořisti stočí. Do 30 sekund se většina zbývajících chapadel již připojila k útoku, aby pokořila bojující kořist. Do dvou minut chapadla obklíčí kořist a přesunou ji do otevřené tlamy. Do deseti minut kořist pohltí tělní dutina a začne trávení. Hydra dokáže značně protáhnout svou tělesnou stěnu, aby strávila kořist více než dvojnásobně. Po dvou nebo třech dnech budou nestrávitelné zbytky kořisti vypuštěny ústní aperturou prostřednictvím kontrakcí.
Krmné chování Hydry ukazuje sofistikovanost toho, co se zdá být jednoduchým nervovým systémem.
Některé druhy Hydry existují ve vzájemném vztahu s různými druhy jednobuněčných řas . Řasy jsou chráněny před predátory Hydrou a na oplátku jsou fotosyntetické produkty z řas prospěšné jako zdroj potravy pro Hydru .
Měření reakce krmení
Reakce na krmení v Hydře je vyvolána glutathionem (konkrétně v redukovaném stavu jako GSH) uvolněným z poškozené tkáně zraněné kořisti. Pro kvantifikaci reakce na krmení se běžně používá několik metod. U některých se měří doba, po kterou zůstávají ústa otevřená. Jiné metody se spoléhají na počítání počtu Hydry v malé populaci vykazující reakci na krmení po přidání glutathionu. Nedávno byl vyvinut test pro měření reakce na krmení v hydra. V této metodě se ukázalo, že lineární dvourozměrná vzdálenost mezi špičkou chapadla a ústím hydry je přímým měřítkem rozsahu reakce na krmení. Tato metoda byla ověřena pomocí modelu hladovění, protože je známo, že hladovění způsobuje zlepšení reakce krmení Hydra .
Predátoři
Druh Hydra oligactis je loven ploštěnkou Microstomum lineare .
Regenerace tkáně
Hydras podstoupit morfalaxe (regenerace tkáně) Pokud dojde ke zranění nebo oddělil. Typicky Hydras se rozmnožují jen nadějné off zcela novou člověka; pupen nastane asi ve dvou třetinách cesty po ose těla. Když je Hydra rozřezána na polovinu, každá polovina se regeneruje a vytvoří malou Hydru ; „hlava“ regeneruje „nohu“ a „noha“ regeneruje „hlavu“. Tato regenerace probíhá bez dělení buněk. Pokud je Hydra rozřezána na mnoho segmentů, střední plátky vytvoří jak „hlavu“, tak „nohu“. Polarita regenerace je vysvětlena dvěma páry polohových hodnotových gradientů. Existuje jak gradient aktivace, tak inhibice hlavy a chodidla. Aktivace a inhibice hlavy funguje v opačném směru než dvojice gradientů chodidla. Důkazy pro tyto gradienty byly ukázány na počátku 20. století experimenty s roubováním. Inhibitory pro oba gradienty se ukázaly jako důležité pro blokování tvorby pupenů. Místo, kde se pupen vytvoří, je tam, kde jsou přechody nízké pro hlavu i nohu. Hydry jsou schopné regenerace z kousků tkáně z těla a navíc po disociaci tkáně z reaggregátů.
Nesetkání
Daniel Martinez v článku z roku 1998 v Experimentální gerontologii tvrdil, že Hydra je biologicky nesmrtelná . Tato publikace byla široce citován jako důkaz, že Hydra nedosahují senesce (nestárnou), a že jsou důkazem o existenci non-senescing organismů obecně. V roce 2010 Preston Estep publikoval (také v experimentální gerontologii ) dopis redaktorovi, v němž tvrdil, že data Martinez vyvracejí hypotézu, že Hydra neshledává.
Kontroverzní neomezená životnost Hydry přitahovala velkou pozornost vědců. Zdá se, že dnešní výzkum potvrzuje Martinezovu studii. Kmenové buňky Hydra mají schopnost neomezené sebeobnovy. Transkripční faktor „ Forkhead box O “ (FOXO) byl identifikován jako rozhodující řidič kontinuálního sebeobnovy Hydra . V experimentech byl drasticky snížený růst populace důsledkem down-regulace FoxO .
U bilaterálně symetrických organismů ( Bilateria ) ovlivňuje transkripční faktor FoxO stresovou reakci, životnost a nárůst kmenových buněk. Pokud je tento transkripční faktor sražen v bilaterálních modelových organismech, jako jsou ovocné mušky a hlístice , jejich životnost se výrazně sníží. V experimentech na H. vulgaris (radiálně symetrický člen kmene Cnidaria ), když byly hladiny FoxO sníženy, došlo k negativnímu účinku na mnoho klíčových rysů Hydry , ale nebyla pozorována žádná smrt, proto se věří, že k tomu mohou přispět i další faktory zjevný nedostatek stárnutí u těchto tvorů.
Genomika
Ortholog Analýza srovnání provedeno v posledním desetiletí prokázala, že Hydra sdílet minimálně 6,071 genů s lidmi. Hydra se stává stále lepším modelovým systémem, protože je k dispozici více genetických přístupů. Návrh na genomu z Hydra magnipapillata byla zaznamenána v roce 2010 .
Genomy cnidariánů mají obvykle velikost menší než 500 Mb, jako v Hydra viridissima , která má velikost genomu přibližně 300 Mb. Naproti tomu genomy hnědé hydry mají velikost přibližně 1 Gb. Důvodem je, že genom hnědé hydry je výsledkem expanzní události zahrnující LINE, typ transponovatelných prvků , zejména jedinou rodinu třídy CR1. Toto rozšíření je jedinečné pro tuto podskupinu rodu Hydra a chybí v zelené hydře, která má opakující se krajinu podobnou ostatním cnidariánům. Tyto genomové charakteristiky činí Hydru atraktivní pro studie transpozonem řízených spekulací a expanzí genomu.
Viz také
- Lernaean Hydra , řecký mytologický vodní tvor, podle kterého je rod pojmenován
- Turritopsis dohrnii , další cnidarian (medúza), o kterém se vědci domnívají, že je nesmrtelný