Nahý krtek krysa - Naked mole-rat

Nahý krtek krysa
Časový rozsah: 4,3–0  Ma
Raný pliocén - nedávný
Nacktmull.jpg
Vědecká klasifikace Upravit
Království: Animalia
Kmen: Chordata
Třída: Mammalia
Objednat: Rodentia
Parvorder: Phiomorpha
Rodina: Heterocephalidae
Landry, 1957; Patterson, 2014
Rod: Heterocephalus
Rüppell, 1842
Druh:
H. glaber
Binomické jméno
Heterocephalus glaber
Rüppell , 1842
Heterocephalus glaber dis.png
Distribuce nahé krysy
Různé staré nahé krtkovité krysy.

Nahý krtek-krysa ( Heterocephalus glaber ), také známý jako písek štěně , je hrabání hlodavec domácí v částech východní Afriky . Je úzce spjat s blesmoly a je jediným druhem v rodu Heterocephalus z čeledi Heterocephalidae . Krysa nahá a krysa damaralandská ( Fukomys damarensis ) jsou eusociální savci, což je nejvyšší klasifikace sociality. Má velmi neobvyklý soubor fyzických vlastností, které mu umožňují prospívat v drsném podzemním prostředí, a je jediným savčím termokonformátorem , téměř výhradně ektotermním (chladnokrevným) v tom, jak reguluje tělesnou teplotu.

Nahý krtek krysa postrádá citlivost na bolest ve své kůži a má velmi nízkou rychlost metabolismu a dýchání . Zatímco dříve byl Bathyergidae považován za patřící do stejné rodiny jako jiné africké krtkovité krysy, novější výzkum jej zařazuje do samostatné rodiny Heterocephalidae. Krysa nahá je také pozoruhodná svou dlouhověkostí a odolností vůči rakovině a nedostatku kyslíku .

Popis

Typičtí jedinci jsou 8 až 10 cm (3 až 4 palce) dlouhý a váží 30 až 35 gramů (1,1 až 1,2 oz). Královny jsou větší a mohou vážit hodně přes 50 gramů (1,8 oz), největší dosahují 80 gramů (2,8 oz). Jsou dobře přizpůsobeni své podzemní existenci. Jejich oči jsou docela malé a jejich zraková ostrost je špatná. Jejich nohy jsou tenké a krátké; jsou však velmi zdatní v pohybu v podzemí a mohou se pohybovat dozadu tak rychle, jak se mohou pohybovat vpřed. Jejich velké, vyčnívající zuby se používají k kopání a jejich rty jsou utěsněny těsně za zuby, což brání tomu, aby si půda při kopání zaplnila ústa. Přibližně čtvrtina jejich svalstva se používá při zavírání čelistí při kopání. Mají málo vlasů (odtud běžný název) a vrásčitou růžovou nebo nažloutlou kůži. V kůži jim chybí izolační vrstva.

Fyziologie

Metabolismus a dýchání

Krysa nahá je dobře přizpůsobena omezené dostupnosti kyslíku v tunelech svého typického stanoviště. Má nedostatečně vyvinuté plíce a jeho hemoglobin má vysokou afinitu ke kyslíku, což zvyšuje účinnost příjmu kyslíku. Má velmi nízkou rychlost dýchání a metabolismu u zvířete své velikosti, asi 70% u myši, čímž využívá kyslík minimálně. V reakci na dlouhé období hladu lze jeho rychlost metabolismu snížit až o 25 procent.

Krysa nahá přežívá po dobu nejméně 5 hodin ve vzduchu, který obsahuje pouze 5% kyslíku; nevykazuje žádné výrazné známky úzkosti a pokračuje v normální činnosti. Může žít v atmosféře 80% CO
2
a 20% kyslíku. V atmosféře s nulovým kyslíkem může přežít 18 minut, aniž by utrpěl újmu (ale nikdo nepřežil 30minutový test). Během anoxického období ztrácí vědomí, jeho srdeční frekvence klesá přibližně z 200 na 50 úderů za minutu a dýchání se zastaví kromě sporadických dechových pokusů. Když je zvíře zbaveno kyslíku, používá při své anaerobní glykolýze fruktózu , která produkuje kyselinu mléčnou . Tato cesta není inhibována acidózou, jako se to děje při glykolýze glukózy. V roce 2017 nebylo známo, jak nahý krtek přežívá acidózu bez poškození tkáně.

Termoregulace

Nahý krtek krysa nereguluje svou tělesnou teplotu typickým savčím způsobem. Jsou to termokonforméry spíše než termoregulátory, protože na rozdíl od jiných savců tělesná teplota sleduje okolní teploty. Bylo však také prohlášeno, že „Nahý krtek-krysa má zřetelný teplotní a aktivitu rytmus, který není spojen s podmínkami prostředí“. Vztah mezi spotřebou kyslíku a okolní teplotou přechází z typického poikilotermického vzoru na homeotermický režim, když je teplota 29 ° C nebo vyšší. Při nižších teplotách mohou nahé krysy používat behaviorální termoregulaci. Například chladní nahí krtci se k sobě choulí nebo hledají mělké části nor, které jsou zahřívány sluncem. Naopak, když se příliš zahřejí, nahé krysy se stáhnou do hlubších, chladnějších částí nor.

Necitlivost na bolest

V zajetí nahých krtkových krys se k sobě choulí

Kůže nahých krtek krys postrádá neurotransmitery v jejich kožních senzorických vláknech . V důsledku toho nahí krtkoví krysy necítí žádnou bolest, když jsou vystaveny kyselině nebo kapsaicinu . Když jim je injekčně podána látka P , typ neurotransmiteru, signalizace bolesti funguje stejně jako u jiných savců, ale pouze s kapsaicinem a ne s kyselinami. Navrhuje se to jako adaptace na zvíře žijící ve vysokých hladinách oxidu uhličitého v důsledku špatně větraných obytných prostor, které by způsobily hromadění kyseliny v jejich tělesných tkáních.

Nedostatek látky P nahých mol-krys byl také spojen s jejich nedostatkem histaminem vyvolaného svědění a škrábání, typického pro hlodavce.

Odolnost proti rakovině

Nahí krtci mají vysokou odolnost vůči nádorům, i když je pravděpodobné, že nejsou zcela imunní vůči souvisejícím poruchám. Potenciálním mechanismem, který odvrací rakovinu, je „přeplněný“ gen, p16 , který zabraňuje buněčnému dělení, jakmile se jednotlivé buňky dostanou do kontaktu (známé jako „ kontaktní inhibice “). Buňky většiny savců, včetně nahých mol-krys, podléhají kontaktní inhibici prostřednictvím genu p27, který brání buněčné reprodukci při mnohem vyšší buněčné hustotě než p16. Kombinace p16 a p27 v buňkách krysích krysích molů je dvojitou bariérou nekontrolované buněčné proliferace, což je jeden z charakteristických znaků rakoviny .

V roce 2013 vědci uvedli, že důvod, proč nahí krtkoví krysy nedostanou rakovinu, lze přičíst „extrémně vysokomolekulárnímu hyaluronanu “ (HMW-HA) (přírodní sladká látka), který je více než „pětkrát větší“ než u lidí náchylných k rakovině a laboratorních zvířat náchylných k rakovině. Vědecká zpráva byla zveřejněna o měsíc později jako titulní příběh časopisu Nature . O několik měsíců později stejný výzkumný tým University of Rochester oznámil, že nahé krysy mají ribozomy, které produkují extrémně bezchybné proteiny. Kvůli oběma těmto objevům časopis Science nazval nahou krysí krysu „Obratlem roku“ pro rok 2013.

V roce 2016 byla zveřejněna zpráva, která zaznamenala vůbec první objevené malignity u dvou nahých krtkových krys, u dvou jedinců. Oba nahí krtkoví krysy se však narodily v zajetí v zoologických zahradách, a proto žily v prostředí s 21% atmosférického kyslíku ve srovnání s jejich přirozenými 2–9%, což mohlo podporovat vznik tumorů.

Golan Heights slepý mol-krysa ( Spalax Golani ) a Judean hory slepý mol-krysa ( Spalax Judaei ) jsou také odolné proti rakovině, ale jiným mechanismem.

Dlouhověkost

Nahý krtek krysa je také zajímavá, protože je mimořádně dlouhá pro hlodavce své velikosti (až 32 let) a drží rekord v nejdéle žijícím hlodavci. Úmrtnost druhu se s věkem nezvyšuje, a tudíž neodpovídá většině savců (jak často definuje Gompertz-Makehamův zákon o úmrtnosti ). Nahí krtkové krysy jsou vysoce odolné vůči rakovině a udržují si zdravou cévní funkci déle během svého života než krysy s kratším životem. Diskutuje se o důvodu jejich dlouhověkosti, ale předpokládá se, že souvisí s jejich schopností podstatně snížit metabolismus v těžkých časech, a zabránit tak poškození způsobenému stárnutím způsobeném oxidačním stresem . Tomu se říká „žít svůj život v pulsech“. Jejich dlouhověkost byla také přičítána „stabilitě bílkovin“. Kvůli jejich mimořádné dlouhověkosti bylo vynaloženo mezinárodní úsilí o sekvenování genomu nahé krysy. V roce 2011 byl k dispozici návrh genomu s vylepšenou verzí vydanou v roce 2014. Jeho somatické číslo je 2n = 60. Další transkriptomové sekvenování odhalilo geny související s mitochondriemi a procesy oxidační redukce, které mají ve srovnání s myši, což může přispět k jejich dlouhověkosti.

Tyto opravy DNA transkriptomy jater člověka, byly porovnány nahé mol krysy a myši. Maximální délka života lidí, krys nahých molů a myší je c. 120, 30 a 3 roky. Druhy s delší životností, lidé a krysy s nahými krtky, exprimovaly geny pro opravu DNA, včetně základních genů v několika cestách opravy DNA, na vyšší úrovni než myši. Kromě toho bylo v porovnání s myší up-regulováno několik cest opravy DNA u lidí a krys s nahými krtky. Tato zjištění naznačují, že zvýšená oprava DNA usnadňuje delší životnost a je také v souladu s teorií poškození DNA stárnutím .

Velikost

Reprodukující samice se stávají dominantní samicí, obvykle založením nových kolonií, bojem o dominantní postavení nebo převzetím vedení, jakmile reprodukující se samice zemře. Tyto reprodukující se ženy mívají delší těla než jejich nereprodukující protějšky se stejnou šířkou lebky. Měření samic před tím, než se staly reprodukčními, a poté vykazovala významné zvýšení velikosti těla. Předpokládá se, že tento rys nenastává kvůli již existujícím morfologickým rozdílům, ale kvůli skutečnému dosažení dominantní ženské pozice. Stejně jako u reprodukčních samic se reprodukční samci také zdají být větší než jejich nereprodukující protějšky, ale ne tolik, jako v případě samic. Tito muži mají také viditelné obrysy varlat přes kůži břicha. Na rozdíl od samic se zde obvykle rozmnožuje více samců.

Chronobiologie

Podzemní prostředí nahé krtkové krysy omezuje její cirkadiánní rytmus . Většina lidí žije v neustálé tmě a má volně pobíhající aktivitu a je aktivní ve dne i v noci, přičemž mezi nimi několikrát spí.

Ekologie a chování

Distribuce a stanoviště

Krysa nahá pochází ze sušších částí tropických pastvin východní Afriky, převážně jižní Etiopie , Keni a Somálska .

Klastry v průměru 75 až 80 jedinců žijí společně ve složitých systémech nor ve vyprahlých afrických pouštích. Systémy tunelů postavené nahými krysami mohou mít kumulativní délku až tři až pět kilometrů.

Role

Krysa nahá je prvním savcem, u kterého bylo zjištěno, že vykazuje eusocialitu . Damaraland mole krysa ( Cryptomys damarensis ) je jediný další eusocial savec v současné době známy.

Tato eusociální struktura nahých krtkových krys je podobná struktuře nalezené u mravenců , termitů a některých včel a vos . Reprodukuje se pouze jedna samice (královna) a jeden až tři samci, zatímco ostatní členové kolonie fungují jako dělníci. Královna a chovní samci jsou schopni chovu v jednom roce věku. Pracovníci jsou sterilní, menší se soustředí na shromažďování potravy a udržování hnízda, zatímco větší pracovníci reagují v případě útoku. Nereprodukující se samice se zdají být reprodukčně potlačené, což znamená, že vaječníky plně nedozrají a nemají stejné hladiny určitých hormonů jako reprodukující se ženy. Na druhé straně je malý rozdíl v koncentraci hormonů mezi reprodukujícími a nereprodukujícími se muži. V experimentech, kde byla reprodukční samice odstraněna nebo zemřela, jedna z nereprodukujících žen převzala vládu a stala se sexuálně aktivní. Nereprodukující se členové kolonie se podílejí na kooperativní péči o mláďata produkovaná reprodukující se samicí. K tomu dochází tím, že dělníci brání mláďatům v bloudění, hledají potravu, upravují se, přispívají k prodloužení tunelů a udržují je v teple.

Samice krysy

Královna a těhotenství

Vztahy mezi královnou a chovnými samci mohou trvat mnoho let; ostatní samice jsou dočasně sterilní. Královny žijí od 13 do 18 let a jsou extrémně nepřátelské vůči jiným ženám, které se chovají jako královny nebo produkují hormony, aby se staly královnami. Když královna zemře, nastoupí na její místo jiná žena, někdy po násilném boji se svými konkurenty. Jakmile je tělo nové královny ustaveno, rozšiřuje prostor mezi obratli v její páteři, aby bylo delší a připravené nést mláďata.

Těhotenství trvá přibližně 70 dní. Vrh se obvykle pohybuje od tří do dvanácti mláďat, ale může být až dvacet osm. Průměrná velikost vrhu je jedenáct. Ve volné přírodě se nahé krtkovité krysy obvykle rozmnožují jednou ročně, pokud vrh přežije. V zajetí se množí po celý rok a každých 80 dní mohou produkovat vrh. Mláďata se rodí slepá a váží asi 2 gramy (0,07 oz). Královna je ošetřuje první měsíc; načež je ostatní členové kolonie krmí fekálními papoušky, dokud nejsou dost staří na to, aby jedli tuhou potravu.

Dělníci

Menší pracovníci se zaměřují na získávání potravin a údržbu tunelů, zatímco větší pracovníci reagují v případě útoků. Stejně jako u některých včelích druhů jsou dělníci rozděleni podle kontinua odlišného chování kasty dělníků namísto diskrétních skupin. Některé fungují především jako tuneláři, rozšiřují rozsáhlou síť tunelů v systému nory a některé především jako vojáci chránící skupinu před vnějšími predátory . Existují dva hlavní typy pracovníků, „častí pracovníci“, kteří často provádějí úkoly, jako je shánění potravy a budování hnízd, a „vzácní pracovníci“, kteří vykazují překrývání rolí s „častými pracovníky“, ale pracují mnohem pomaleji. Pracovníci jsou sterilní, pokud není k dispozici žádná nová reprodukční role.

Rozptylovače

Inbreeding je běžný jev mezi nahými krtkovými krysami v kolonii. Delší příbuzenské křížení je obvykle spojeno s nižší kondicí. Objev disperzní role však kromě vyhýbání se příbuzenskému křížení odhalil i mechanismus outbreedingu . Dispergátory jsou morfologicky, fyziologicky i behaviorálně odlišné od členů kolonií a aktivně se snaží opustit své nory, když se jim naskytne příležitost k útěku. Tito jedinci jsou na svou cestu vybaveni velkorysými tukovými rezervami. Ačkoli mají vysoké hladiny luteinizačního hormonu , mají dispergátory zájem spíše o páření s jedinci z cizích kolonií než s královnou své vlastní kolonie. Rovněž projevují malý zájem spolupracovat s členy kolonie v jejich rodné norě. Morf dispergátoru je tedy dobře připraven podporovat výměnu jednotlivců i genetického materiálu mezi dvěma jinak oddělenými koloniemi.

Kolonie

Velikost kolonií se pohybuje od 20 do 300 jedinců, v průměru 75.

Volba ženské kamarádky

Reprodukčně aktivní ženské nahé krtkové krysy mají tendenci se stýkat s neznámými muži (obvykle bez příbuzných), zatímco reprodukčně neaktivní samice nediskriminují. Preference reprodukčně aktivních žen pro neznámé muže je interpretována jako adaptace pro vyhýbání se příbuzenskému křížení. Inbreedingu se vyhýbáme, protože obvykle vede k expresi recesivně škodlivých alel.

Strava

V zajetí nahý krtek krysa jíst

Nahé krtkovité krysy se živí především velmi velkými hlízami (vážícími až tisícinásobek tělesné hmotnosti typického krysího krtka), které při těžbě nacházejí hluboko pod zemí. Jedna hlíza může poskytnout kolonii dlouhodobý zdroj potravy-trvající měsíce nebo dokonce roky, protože jí vnitřek, ale opouští vnější část, což umožňuje hlíze ​​regeneraci. Symbiotické bakterie ve svých střevech fermentují vlákna, což umožňuje, aby se jinak nestravitelná celulóza přeměnila na těkavé mastné kyseliny.

Nahé krtkovité krysy někdy také jedí vlastní výkaly . To může být součástí jejich eusociálního chování a prostředkem sdílení hormonů od královny.

Predátoři

Nahé krtkovité krysy jsou primárně loveny hady - zejména hadem zobákovitým a keňským pískem - a také různými dravci . Jsou nejzranitelnější při stavbě valů a vyhazování zeminy na povrch.

Stav zachování

Nahí krtkové krysy nejsou ohroženy. Jsou rozšířené a četné v sušších oblastech východní Afriky .

Fotografická archa

Nahá krtek krysa žijící v dětské zoo v Lincolnu byla prvním zvířetem, které bylo vyfotografováno pro projekt National Geographic , The Photo Ark , jehož cílem je fotografovat všechny druhy žijící v zoologických zahradách a přírodních rezervacích po celém světě s cílem inspirovat k akci. zachránit divokou zvěř.

Reference

Další čtení

externí odkazy