Tardigrader

tardigrader

Tardigrade fra klassen Eutardigrada ,
kropslængde kun 200 mikron / vægt 23 mikrogram
videnskabelig klassifikation
Domæne:eukaryoterKongerige:DyrUnderrige:EumetazoiIngen rang:Bilateralt symmetriskIngen rang:protostomerIngen rang:FyldningIngen rang:PanarthropodaSupertype:LobopoderType:tardigrader
Internationalt videnskabeligt navn
Tardigrada Spallanzani , 1777
Klasser

Tardigrades ( lat.  Tardigrada ) - en type mikroskopiske hvirvelløse dyr , tæt på leddyr .

For første gang blev en repræsentant for disse dyr beskrevet i 1773 af den tyske præst J. A. Götze som kleiner Wasserbär (fra  tysk  -  "lille vandbjørn"). I 1777 gav den italienske videnskabsmand Lazzaro Spallanzani dem navnet il tardigrada (fra  italiensk  -  "tardigrades"), hvis latiniserede form er navnet Tardigrada (siden 1840 ).

Morfologi og fysiologi

Kroppen af ​​tardigrader har en størrelse på 0,1-1,5 mm, gennemskinnelig, består af fire segmenter og et hoved. Udstyret med fire par korte og tykke ben med en forgrenet klo for enden (hos nogle arter er kløerne næsten adskilt fra hinanden), med det sidste par ben rettet bagud. Tardigrader bevæger sig virkelig meget langsomt - med en hastighed på kun 2-3 mm i minuttet. Munddelene er et par skarpe " stiletter ", der bruges til at gennembore cellemembranerne af alger og mosser , som tardigrader lever af. Tardigrader har fordøjelses-, ekskretions-, nerve- og reproduktive systemer; dog mangler de åndedræts- og kredsløbssystemerne - hudrespiration , og blodets rolle udføres ved, at væsken fylder kropshulen. Den systematiske position af tardigrader kan diskuteres. De fleste forfattere bringer dem tættere på ægte leddyr (Euarthropoda). Derudover kan de bringes sammen enten med nematoder (Nematoda) eller med annelids (Annelida).

Reproduktion

Tardigrades er toboe. Tardigrade hanner er mindre end hunner og er sjældne, så parthenogenese er mulig , det vil sige, at hunner formerer sig uden befrugtning. I ynglesæsonen modnes hunnen fra 1 til 30 æg. Befrugtning er intern eller ekstern, når hannen aflejrer sædceller på en æggruppe. Hos nogle arter lægges æg i jorden, i mos eller vand, hos andre - i hudskuret under smeltning . Udviklingen er direkte, den unge tardigrad adskiller sig kun fra den voksne i mindre størrelser.

Livsstil

I øjeblikket kendes mere end 1000 arter af tardigrader (mindst 120 arter i Rusland) [1] [2] . På grund af deres mikroskopiske størrelse og evne til at udholde ugunstige forhold, er de fordelt overalt, fra Himalaya (op til 6000 m) til havets dybder (under 4000 m). Tardigrader er blevet fundet i varme kilder, under is (såsom på Svalbard ) og på havbunden. De spreder sig passivt - med vind, vand, forskellige dyr. Alle tardigrader er til en vis grad akvatiske. Cirka 10% er marine indbyggere, andre findes i ferskvandsreservoirer, dog bor hovedparten af ​​mos- og lavpuder på jorden, træer, klipper og stenmure. Antallet af tardigrader i mosen kan være meget stort - hundreder, endda tusindvis af individer i 1 g tørret mos.

Tardigrader lever af væsker fra alger og andre planter, som de lever af. Nogle arter spiser små dyr - hjuldyr , nematoder og andre tardigrader. Til gengæld tjener de som bytte for flåter og springhaler .

Udholdenhed

Tardigrades tiltrak de første forskeres opmærksomhed med deres fantastiske udholdenhed. Lazzaro Spallanzani , der observerede genoplivningen af ​​tardigrader efter et år med suspenderet animation, beskrev dette fænomen som "opstandelse fra de døde." Når ugunstige forhold opstår, er de i stand til at falde ind i en tilstand af suspenderet animation i årevis , og når gunstige forhold opstår, genoplives de hurtigt. Ikke desto mindre, på trods af evnen til at overleve i årtier i en tilstand af suspenderet animation, er tardigraders aktive levetid ikke stor og varierer normalt fra tre til fire måneder til to år hos forskellige arter [3] [4] [5] . Tardigrades overlever hovedsageligt på grund af den såkaldte anhydrobiose , tørring. Når de er tørrede, trækker de lemmer ind i kroppen, falder i volumen og tager form som en tønde. Overfladen er dækket med en voksbelægning, der forhindrer fordampning. Under anabiose falder deres stofskifte til 0,01%, og vandindholdet kan nå op til 1% af det normale.

I en tilstand af suspenderet animation tåler tardigrader utrolige belastninger.

Temperatur

Tåler 30 år ved -20 °C [6] ;

I 20 måneder i flydende oxygen ved -193 °C , otte timers flydende helium afkøling til -271 °C [7] ;

Inden for 420 timer ved en temperatur på 10 mikron K [8] ;

Tåler opvarmning til 60-65 °C i 10 timer og op til 100 °C i en time [7] .

Ioniserende stråling

En dosis ioniserende stråling på 570.000 rem dræber cirka 50 % af de bestrålede tardigrader. For mennesker er den halvdødelige dosis af stråling kun 500 rem.

Atmosfære

Ganske lang tid kan være i atmosfæren af ​​svovlbrinte , kuldioxid .

Tryk

I et eksperiment af japanske biofysikere blev "sovende" tardigrader anbragt i en forseglet plastikbeholder og nedsænket i et højtrykskammer fyldt med vand, hvilket gradvist bragte det op til 600 MPa (ca. 6.000 atmosfærer). Det er ligegyldigt, hvilken væske beholderen var fyldt med: vand eller ugiftigt svagt opløsningsmiddel perfluorcarbon C 8 F 18  - overlevelsesresultaterne var de samme.

Det ydre rum

I et eksperiment udført af svenske videnskabsmænd blev tardigrader af arterne Richtersius coronifer og Milnesium tardigradum opdelt i tre grupper. En af dem, ved ankomsten i kredsløb, befandt sig i et vakuum og blev udsat for kosmisk stråling. Den anden gruppe blev desuden også udsat for ultraviolet A og B (280-400 nm). Den tredje gruppe af dyr blev udsat for hele spektret af ultraviolet lys (116-400 nm). Alle tardigrader var i en tilstand af suspenderet animation. Efter 10 dages ophold i det ydre rum var næsten alle organismer udtørret, men om bord på rumfartøjet vendte tardigraderne tilbage til det normale. De fleste af dyrene, der blev udsat for ultraviolet stråling med en bølgelængde på 280-400 nm, overlevede og var i stand til at formere sig. Imidlertid havde hård ultraviolet bestråling en kritisk effekt, kun 12% af dyrene i den tredje gruppe overlevede, alle tilhørte arten Milnesium tardigradum . De overlevende var dog i stand til at producere normalt afkom, selvom deres fertilitet var lavere end kontrolgruppen, der var på Jorden. Alle dyr fra den tredje gruppe døde få dage efter hjemkomsten til Jorden.

Fugtighed

Et tilfælde nævnes ofte i litteraturen, hvor mos, taget fra et museum efter omkring 120 års opbevaring i tør form, blev lagt i vand, og efter et stykke tid "fandt man mange kravlende tardigrader på det." Faktisk siger den originale kilde, at et individ begyndte at vise tegn på liv, men ikke kom til live. Ifølge moderne data kan tardigrader komme til live efter omkring ti år med suspenderet animation [9] .

Horisontal genoverførsel

Genomet af tardigrader er relativt stort for deres størrelse og position på det evolutionære træ - det indeholder omkring 215 millioner nukleotider , hvilket er omkring dobbelt så stort som det for nematoder , hvis genom anses for at være typisk i størrelse for små hvirvelløse dyr.

I nogen tid blev det antaget, at over 6500 DNA-segmenter (ca. 17%) ud af 38 tusinde gener blev "lånt" fra andre organismer, herunder ekstremofile bakterier [10] [11] . Tardigrader er i stand til at tolerere ekstreme former for dehydrering, når andelen af ​​vand i deres krop falder til 1-2% af normen. Det blev antaget, at DNA'et fra Hypsibius dujardini efter tørring brydes op i store fragmenter, og når det vender tilbage til levevilkår med et normalt vandindhold, "tværbinder" specielle proteiner og genopretter beskadiget DNA. I dette øjeblik, takket være de forstørrede porer, kan fragmenter af fremmed DNA angiveligt trænge ind i cellerne, som er "syet" ind i genomet og forbliver i det, hvis deres udseende ikke fører til fatale konsekvenser for tardigraden og hjælper det med at overleve. I betragtning af, at mange af disse regioner var gener, der var ansvarlige for stressrespons, DNA-reparation og resistens over for forskellige ekstreme faktorer, blev det antaget, at tardigrader erhvervede evnen til at overleve i rummet takket være de lånte gener. [12]

Det er også blevet foreslået, at årsagen til konklusionerne om det massive lån af fremmede gener var forurening ( kontamination ) af DNA-prøver af tardigrader med fremmed bakteriel DNA [13] [14] .

Nylige undersøgelser viser, at kun 1,2% af tardigrad gener er lånt ved horisontal overførsel fra andre riger af levende væsener [14] [15] [16] .

Klassifikation

De fleste tardigrader tilhører klasserne Heterotardigrada og Eutardigrada , den eneste art Thermozodium esakii (Japan) tilhører Mesotardigrada -klassen . I 2017 blev den 4. klasse Apotardigrada identificeret , som omfattede omkring 45 arter [17] .

Palæontologi

Former tæt på forfædres tardigrader blev fundet i Mellemkambrium i Sibirien [18] . Den ældste ægte tardigrade anses for at være Milnesium swolenskyi , fundet i den øvre kridt-rav i New Jersey [19] . Der er også fundet tardigrader i dominikansk rav [20] .

Se også

Noter

  1. ↑ Højere taxa af dyr: data om antallet af arter for Rusland og hele verden . Hentet 13. juli 2009. Arkiveret fra originalen 1. november 2011.
  2. ↑ A. M. Avdonina. Økologi af terrestriske tardigrader (Tardigrata): autoøkologisk aspekt // Invertebrate Zoology. - 2011. - T. 8, nr. 1. - S. 11-22.
  3. ↑ Stone, J., & Vasanthan, T. (2020). Livshistoriske egenskaber for ferskvands Tardigrade-arten Hypsibius exemplaris opdrættet under laboratorieforhold. Journal of Wildlife and Biodiversity, 4(2), 65-72. doi : 10.22120/jwb.2020.96855.1037
  4. ↑ Glime, Janice. Tardigrades // Bryophyte Ecology: Volume 2, Bryological Interaction. – 2010.
  5. ↑ Hengherr, S., Brümmer, F., & Schill, R.O. (2008). Anhydrobiose i tardigrader og dens virkninger på langtidsegenskaber. Journal of Zoology, 275(3), 216-220. doi : 10.1111/j.1469-7998.2008.00427.x
  6. ↑ Megumu Tsujimoto, Satoshi Imura, Hiroshi Kanda. Genopretning og reproduktion af en antarktisk tardigrad hentet fra en mosprøve frosset i over 30 år  //  Cryobiology : journal. - 2016. - Bd. 72 , nr. 1 . - S. 78-81 . - doi : 10.1016/j.cryobiol.2015.12.003 .
  7. ↑ 1 2 Hvad skal der ske for at ødelægge alt liv på Jorden? Arkiveret kopi af 21. juli 2017 på Wayback Machine " BBC Russian Service ", 18/07/2017
  8. ↑ [https://web.archive.org/web/20211228201804/https://arxiv.org/abs/2112.07978 Arkiveret 28. december 2021 på Wayback Machine [2112.07978] Sammenfiltring mellem superledende qubits og en tardigrade]
  9. ↑ Fakta og fiktion om langsigtet overlevelse i tardigrader . Dato for adgang: 25. januar 2015. Arkiveret fra originalen 4. marts 2015.
  10. ↑ 17,5% af generne i tardigrader er fremmede, hvilket giver dem mulighed for at overleve selv i det ydre rum Arkivkopi af 8. december 2015 på Wayback Machine .
  11. ↑ Thomas C. Boothby, Jennifer R. Tenlen, Frank W. Smith, Jeremy R. Wang, Kiera A. Patanella. Beviser for omfattende horisontal genoverførsel fra udkastet til genomet af en tardigrad  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - National Academy of Sciences , 2015-12-29. — Bd. 112 , udg. 52 . - P. 15976-15981 . - ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490 . - doi : 10.1073/pnas.1510461112 . Arkiveret fra originalen den 21. juli 2017.
  12. ↑ Genetikere har afsløret hemmeligheden bag dyr, der kan leve i det ydre rum . Rambler.News. Hentet 23. november 2015. Arkiveret fra originalen 24. november 2015.
  13. ↑ Tardigrades frikendt for massiv anklage om "plagiat" Arkiveret 1. august 2017 på Wayback Machine .
  14. ↑ 1 2 Georgios Koutsovoulos, Sujai Kumar, Dominik R. Laetsch, Lewis Stevens, Jennifer Daub. Intet bevis for omfattende horisontal genoverførsel i genomet af tardigraden Hypsibius dujardini  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - National Academy of Sciences , 2016-05-03. — Bd. 113 , udg. 18 . - P. 5053-5058 . - ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490 . - doi : 10.1073/pnas.1600338113 . Arkiveret fra originalen den 20. juli 2017.
  15. ↑ Oleg Lischuk. Der er fundet genetiske årsager til tardigraders usårlighed . nplus1.ru. Hentet 27. juli 2017. Arkiveret fra originalen 1. august 2017.
  16. ↑ Takuma Hashimoto, Daiki D. Horikawa, Yuki Saito, Hirokazu Kuwahara, Hiroko Kozuka-Hata. Ekstremotolerant tardigrade genom og forbedret radiotolerance af humane dyrkede celler ved tardigrad-unik protein  //  Nature Communications. — 2016-09-20. — Bd. 7 . — P. ncomms12808 . - doi : 10.1038/ncomms12808 . Arkiveret fra originalen den 10. juli 2017.
  17. ↑ Degma P., Bertolani R., Guidetti R. Faktisk tjekliste over Tardigrada-arter. — 36. udgave .. — Archivio della ricerca dell'Università di Modena e Reggio Emilia , 2019 .
  18. ↑ Klaus J. Müller, Dieter Walossek, Arcady Zakharov. 'Orsten' type fosfatiseret blød integument konservering og en ny rekord fra den mellemkambriske Kuonamka Formation i Sibirien  //  Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen. — 1995-07-14. — S. 101–118 . - doi : 10.1127/njgpa/197/1995/101 .
  19. ↑ Roberto Bertolani, D. Grimaldi. En ny Eutardigrade (Tardigrada: Milnesiidae) i rav fra den øvre kridt (Turonian) i New Jersey . - Backhuys Publisher, 2000. - ISBN 978-90-5782-060-1 . Arkiveret 15. marts 2022 på Wayback Machine
  20. ↑ Marc A. Mapalo, Ninon Robin, Brendon E. Boudinot, Javier Ortega-Hernández, Phillip Barden. En tardigrad i dominikansk rav  // Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. — 2021-10-13. - T. 288 , no. 1960 _ - S. 20211760 . - doi : 10.1098/rspb.2021.1760 . Arkiveret fra originalen den 10. oktober 2021.

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
Taksonomi
 Protostomer (Protostomi)
Spiralformet
Gnathifera
Tentaklet
Fyldning
Panarthropoda