Tardigrades

tardigrades

Tardigrade z třídy Eutardigrada ,
délka těla pouze 200 mikronů / hmotnost 23 mikrogramů
vědecká klasifikace
Doména:eukaryotaKrálovství:ZvířataPodříše:EumetazoiŽádná hodnost:Oboustranně symetrickéŽádná hodnost:protostomyŽádná hodnost:LínáníŽádná hodnost:Panarthropodasupertyp:LobopodiTyp:tardigrades
Mezinárodní vědecký název
Tardigrada Spallanzani , 1777
Třídy

Tardigrades ( lat.  Tardigrada ) - druh mikroskopických bezobratlých , blízký členovcům .

Poprvé byl zástupce těchto zvířat popsán v roce 1773 německým pastorem J. A. Götzem jako kleiner Wasserbär (z  němčiny  -  „malý vodník“). V roce 1777 jim italský vědec Lazzaro Spallanzani dal jméno il tardigrado (z  italštiny  -  „tardigrades“), jehož latinskou formou je jméno Tardigrada (od roku 1840 ).

Morfologie a fyziologie

Tělo tardigradů má velikost 0,1-1,5 mm, průsvitné, skládá se ze čtyř segmentů a hlavice. Vybaven čtyřmi páry krátkých a tlustých nohou s jedním rozvětveným drápem na konci (u některých druhů jsou drápy od sebe téměř odděleny), přičemž poslední pár nohou směřuje dozadu. Tardigrady se pohybují opravdu velmi pomalu – rychlostí pouhých 2-3 mm za minutu. Ústní ústrojí je pár ostrých " styttů " používaných k propíchnutí buněčných membrán řas a mechů , kterými se tardigrady živí. Tardigrady mají trávicí, vylučovací, nervový a reprodukční systém; postrádají však dýchací a oběhový systém - kožní dýchání a roli krve plní tekutina vyplňující tělní dutinu. Systematické postavení tardigradů je diskutabilní. Většina autorů je přibližuje skutečným členovcům (Euarthropoda). Navíc je lze spojit buď s háďátky (Nematoda) nebo s kroužkovci (Annelida).

Reprodukce

Tardigrady jsou dvoudomé. Samci Tardigrade jsou menší než samice a jsou vzácní, takže je možná partenogeneze , to znamená, že samice se rozmnožují bez oplodnění. V období rozmnožování samice dozrává od 1 do 30 vajec. Oplodnění je vnitřní nebo vnější, kdy samec ukládá spermie na snůšku vajíček. U některých druhů jsou vejce kladena do země, do mechu nebo vody, u jiných - do kůže, která se při línání stahuje . Vývoj je přímý, mládě tardigrada se od dospělce liší jen menšími velikostmi.

Životní styl

V současnosti je známo více než 1000 druhů tardigradů (nejméně 120 druhů v Rusku) [1] [2] . Díky své mikroskopické velikosti a schopnosti snášet nepříznivé podmínky jsou rozšířeny všude, od Himálaje (až 6000 m) až po mořské hlubiny (pod 4000 m). Tardigrady byly nalezeny v horkých pramenech, pod ledem (jako na Svalbardu ) a na dně oceánu. Šíří se pasivně – větrem, vodou, různými živočichy. Všechny tardigrady jsou do určité míry vodní. Přibližně 10 % tvoří mořští obyvatelé, další se nacházejí ve sladkovodních nádržích, většina však obývá mechové a lišejníkové polštáře na zemi, stromy, skály a kamenné zdi. Počet tardigradů v mechu může být velmi velký - stovky, dokonce tisíce jedinců v 1 g sušeného mechu.

Tardigrady se živí tekutinami z řas a jiných rostlin, na kterých žijí. Některé druhy jedí malá zvířata - vířníky , háďátka a další tardigrady. Na druhé straně slouží jako kořist pro klíšťata a ocasy .

Vytrvalost

Tardigrades přitahovaly pozornost prvních badatelů svou úžasnou výdrží. Lazzaro Spallanzani , který pozoroval oživení tardigradů po roce pozastavené animace, popsal tento fenomén jako „vzkříšení z mrtvých“. Když nastanou nepříznivé podmínky, jsou schopny upadnout do stavu pozastavené animace na léta , a když nastanou příznivé podmínky, rychle se oživí. Navzdory schopnosti přežít desítky let ve stavu pozastavené animace není aktivní život tardigradů velký a obvykle se u různých druhů pohybuje od tří do čtyř měsíců až dvou let [3] [4] [5] . Tardigrady přežívají především díky tzv. anhydrobióze , vysychání. Při sušení vtahují končetiny do těla, zmenšují objem a mají tvar sudu. Povrch je pokryt voskovým povlakem, který zabraňuje odpařování. Během anabiózy jejich metabolismus klesne na 0,01 % a obsah vody může dosáhnout až 1 % normálu.

Ve stavu pozastavené animace vydrží tardigrady neuvěřitelnou zátěž.

Teplota

Vydrží 30 let při -20 °C [6] ;

Po dobu 20 měsíců v kapalném kyslíku při −193 °C , osm hodin ochlazování kapalného hélia na −271 °C [7] ;

Do 420 hodin při teplotě 10 mikronů K [8] ;

Vydrží zahřívání na 60-65 °C po dobu 10 hodin a až na 100 °C po dobu jedné hodiny [7] .

Ionizující záření

Dávka ionizujícího záření 570 000 rem zabije přibližně 50 % ozářených tardigradů. Pro člověka je semiletální dávka záření pouze 500 rem.

Atmosféra

Poměrně dlouhou dobu může být v atmosféře sirovodík , oxid uhličitý .

Tlak

V experimentu japonských biofyziků byly „spící“ tardigrady umístěny do zapečetěné plastové nádoby a ponořeny do vysokotlaké komory naplněné vodou, čímž se postupně dostala až na 600 MPa (asi 6000 atmosfér). Nezáleží na tom, jakou kapalinou byla nádoba naplněna: voda nebo netoxické slabé rozpouštědlo perfluorokarbon C 8 F 18  - výsledky přežití byly stejné.

Vesmír

V experimentu švédských vědců byly tardigrady druhů Richtersius coronifer a Milnesium tardigradum rozděleny do tří skupin. Jeden z nich se po příletu na oběžnou dráhu ocitl ve vakuu a byl vystaven kosmickému záření. Druhá skupina byla navíc také vystavena ultrafialovému záření A a B (280-400 nm). Třetí skupina zvířat byla vystavena celému spektru ultrafialového záření (116-400 nm). Všechny tardigrady byly ve stavu pozastavené animace. Po 10 dnech strávených ve vesmíru byly téměř všechny organismy vysušeny, ale na palubě kosmické lodi se tardigrady vrátily do normálu. Většina zvířat vystavených ultrafialovému záření o vlnové délce 280-400 nm přežila a byla schopna se rozmnožovat. Tvrdé ultrafialové ozáření však mělo kritický účinek, přežilo pouze 12 % zvířat třetí skupiny, všechna patřila k druhu Milnesium tardigradum . Přeživší však byli schopni produkovat normální potomky, ačkoli jejich plodnost byla nižší než u kontrolní skupiny, která byla na Zemi. Všechna zvířata ze třetí skupiny zemřela několik dní po návratu na Zemi.

Vlhkost

V literatuře je často zmiňován případ, kdy byl mech odebraný z muzea po asi 120 letech skladování v suché formě umístěn do vody a po chvíli „na něm bylo nalezeno mnoho plazivých tardigradů“. Ve skutečnosti původní zdroj říká, že jeden jedinec začal vykazovat známky života, ale neožil. Podle moderních údajů mohou tardigrady ožít asi po deseti letech pozastavené animace [9] .

Horizontální přenos genů

Genom tardigradů je na svou velikost a pozici na evolučním stromě poměrně velký - obsahuje asi 215 milionů nukleotidů , což je asi dvakrát více než u háďátek , jejichž genom je považován za typický svou velikostí pro malé bezobratlé.

Nějakou dobu se věřilo, že přes 6500 segmentů DNA (asi 17 %) z 38 tisíc genů bylo „vypůjčeno“ od jiných organismů, včetně extremofilních bakterií [10] [11] . Tardigrádi jsou schopni tolerovat extrémní formy dehydratace, kdy podíl vody v jejich těle klesne na 1-2 % normy. Předpokládalo se, že po vysušení se DNA Hypsibius dujardini rozpadne na velké fragmenty a po návratu do životních podmínek s normálním obsahem vody se speciální proteiny „síťují“ a obnoví poškozenou DNA. V tuto chvíli se prý do buněk mohou díky rozšířeným pórům dostat fragmenty cizí DNA, které jsou „všity“ do genomu a zůstávají v něm, pokud jejich vzhled nevede pro tardigrádu k fatálním následkům a pomáhá mu přežít. Vzhledem k tomu, že mnohé z těchto oblastí byly geny odpovědné za stresovou reakci, opravu DNA a odolnost vůči různým extrémním faktorům, předpokládalo se, že tardigrady získaly schopnost přežít ve vesmíru díky vypůjčeným genům. [12]

Bylo také naznačeno, že důvodem pro závěry o masivním zapůjčování cizích genů byla kontaminace ( kontaminace ) vzorků DNA tardigradů cizí bakteriální DNA [13] [14] .

Nedávné studie ukazují, že pouze 1,2 % tardigrade genů je vypůjčeno horizontálním přenosem z jiných království živých bytostí [14] [15] [16] .

Klasifikace

Většina tardigradů patří do tříd Heterotardigrada a Eutardigrada , jediný druh Thermozodium esakii (Japonsko) patří do třídy Mesotardigrada . V roce 2017 byla identifikována 4. třída Apotardigrada , která zahrnovala asi 45 druhů [17] .

Paleontologie

Formy blízké rodovým tardigradům byly nalezeny ve středním kambriu na Sibiři [18] . Za nejstarší opravdový tardigrade je považován Milnesium swolenskyi , nalezený ve svrchnokřídovém jantaru v New Jersey [19] . Tardigrady byly také nalezeny v dominikánském jantaru [20] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Vyšší taxony živočichů: údaje o počtu druhů pro Rusko a celý svět . Získáno 13. července 2009. Archivováno z originálu 1. listopadu 2011.
  2. ↑ A. M. Avdonina. Ekologie suchozemských tardigradů (Tardigrata): autoekologický aspekt // Zoologie bezobratlých. - 2011. - T. 8, No. 1. - S. 11-22.
  3. ↑ Stone, J., & Vasanthan, T. (2020). Vlastnosti životní historie sladkovodního druhu Tardigrade Hypsibius exemplaris chovaného v laboratorních podmínkách. Journal of Wildlife and Biodiversity, 4(2), 65-72. doi : 10.22120/jwb.2020.96855.1037
  4. ↑ Glime, Janice. Tardigrades // Ekologie mechorostů: svazek 2, Bryologická interakce. — 2010.
  5. ↑ Hengherr, S., Brümmer, F., & Schill, R. O. (2008). Anhydrobióza u tardigradů a její účinky na vlastnosti dlouhověkosti. Journal of Zoology, 275(3), 216-220. doi : 10.1111/j.1469-7998.2008.00427.x
  6. ↑ Megumu Tsujimoto, Satoshi Imura, Hiroshi Kanda. Obnova a reprodukce antarktického tardigrade získaného ze vzorku mechu zmrazeného více než 30 let  //  Cryobiology: journal. - 2016. - Sv. 72 , č. 1 . - str. 78-81 . - doi : 10.1016/j.cryobiol.2015.12.003 .
  7. ↑ 1 2 Co se musí stát, aby se zničil veškerý život na Zemi? Archivovaná kopie z 21. července 2017 na Wayback Machine " BBC Russian Service ", 18. 7. 2017
  8. ↑ [https://web.archive.org/web/20211228201804/https://arxiv.org/abs/2112.07978 Archivováno 28. prosince 2021 na Wayback Machine [2112.07978] Zapletení mezi supravodivými qtarubity]
  9. ↑ Fakta a fikce o dlouhodobém přežití u tardigradů . Datum přístupu: 25. ledna 2015. Archivováno z originálu 4. března 2015.
  10. ↑ 17,5 % genů v tardigradech je cizích, což jim umožňuje přežít i ve vesmíru Archivní kopie z 8. prosince 2015 na Wayback Machine .
  11. ↑ Thomas C. Boothby, Jennifer R. Tenlen, Frank W. Smith, Jeremy R. Wang, Kiera A. Patanella. Důkaz pro rozsáhlý horizontální přenos genů z návrhu genomu tardigrade  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - Národní akademie věd , 29.12.2015. — Sv. 112 , iss. 52 . - S. 15976-15981 . - ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490 . - doi : 10.1073/pnas.1510461112 . Archivováno z originálu 21. července 2017.
  12. ↑ Genetici odhalili tajemství zvířat, která mohou žít ve vesmíru . Rambler.Novinky. Získáno 23. listopadu 2015. Archivováno z originálu 24. listopadu 2015.
  13. ↑ Tardigrades zproštěn obvinění z masivního „plagiátorství“ Archivováno 1. srpna 2017 na Wayback Machine .
  14. ↑ 1 2 Georgios Koutsovoulos, Sujai Kumar, Dominik R. Laetsch, Lewis Stevens, Jennifer Daub. Žádný důkaz pro rozsáhlý horizontální přenos genů v genomu tardigrade Hypsibius dujardini  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - Národní akademie věd , 2016-05-03. — Sv. 113 , iss. 18 . - S. 5053-5058 . - ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490 . - doi : 10.1073/pnas.1600338113 . Archivováno z originálu 20. července 2017.
  15. ↑ Oleg Lischuk. Byly nalezeny genetické důvody pro nezranitelnost tardigradů . nplus1.ru. Získáno 27. července 2017. Archivováno z originálu 1. srpna 2017.
  16. ↑ Takuma Hashimoto, Daiki D. Horikawa, Yuki Saito, Hirokazu Kuwahara, Hiroko Kozuka-Hata. Extremotolerantní genom tardigrade a zlepšená radiotolerance lidských kultivovaných buněk díky proteinu jedinečnému pro tardigrade  //  Nature Communications. — 20.09.2016. — Sv. 7 . — P. ncomms12808 . - doi : 10.1038/ncomms12808 . Archivováno z originálu 10. července 2017.
  17. ↑ Degma P., Bertolani R., Guidetti R. Aktuální kontrolní seznam druhů Tardigrada. — 36. vydání .. — Archivio della ricerca dell'Università di Modena e Reggio Emilia , 2019 .
  18. ↑ Klaus J. Müller, Dieter Walosek, Arcady Zakharov. Konzervace fosfátovaného měkkého povlaku typu 'Orsten' a nový záznam ze středokambrického souvrství Kuonamka na Sibiři  //  Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen. — 14. 7. 1995. — S. 101–118 . - doi : 10.1127/njgpa/197/1995/101 .
  19. ↑ Roberto Bertolani, D. Grimaldi. Nový Eutardigrade (Tardigrada: Milnesiidae) v jantaru ze svrchní křídy (Turonian) v New Jersey . - Backhuys Publisher, 2000. - ISBN 978-90-5782-060-1 . Archivováno 15. března 2022 na Wayback Machine
  20. ↑ Marc A. Mapalo, Ninon Robin, Brendon E. Boudinot, Javier Ortega-Hernández, Phillip Barden. A tardigrade in Dominikánský jantar  // Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. — 2021-10-13. - T. 288 , č.p. 1960_ _ - S. 20211760 . - doi : 10.1098/rspb.2021.1760 . Archivováno z originálu 10. října 2021.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
Taxonomie
 Protostomie (Protostomie)
Spirála
Gnathifera
chapadla
Línání
Panarthropoda