Tardigrade

tardigrade

Tardigrad din clasa Eutardigrada ,
lungimea corpului doar 200 microni / greutate 23 micrograme
clasificare stiintifica
Domeniu:eucarioteRegatul:AnimaleSub-regn:EumetazoiFără rang:Bilateral simetricFără rang:protostomeFără rang:NaparlireaFără rang:PanarthropodaSupertip:LobopodeTip de:tardigrade
Denumire științifică internațională
Tardigrada Spallanzani , 1777
Clase

Tardigrade ( lat.  Tardigrada ) - un tip de nevertebrate microscopice , apropiate de artropode .

Pentru prima dată, un reprezentant al acestor animale a fost descris în 1773 de pastorul german J. A. Götze drept kleiner Wasserbär (din  germană  -  „mic urs de apă”). În 1777, omul de știință italian Lazzaro Spallanzani le-a dat numele il tardigrado (din  italiană  -  „tardigrades”), a cărui formă latinizată este numele Tardigrada (din 1840 ).

Morfologie și fiziologie

Corpul tardigradelor are o dimensiune de 0,1-1,5 mm, translucid, este format din patru segmente și un cap. Echipat cu patru perechi de picioare scurte și groase cu o gheară ramificată la capăt (la unele specii, ghearele sunt aproape separate unele de altele), cu ultima pereche de picioare îndreptată înapoi. Tardigradele se mișcă foarte lent - cu o viteză de numai 2-3 mm pe minut. Piesele bucale sunt o pereche de „ stilete ” ascuțite folosite pentru a străpunge membranele celulare ale algelor și mușchilor cu care se hrănesc tardigradele. Tardigradele au sisteme digestiv, excretor, nervos și reproducător; cu toate acestea, le lipsesc sistemele respirator și circulator - respirația cutanată , iar rolul sângelui este îndeplinit de lichidul care umple cavitatea corpului. Poziția sistematică a tardigradelor este discutabilă. Majoritatea autorilor le apropie de adevăratele artropode (Euarthropoda). În plus, ele pot fi reunite fie cu nematode (Nematoda), fie cu anelide (Annelida).

Reproducere

Tardigradele sunt dioice. Masculii tardigradi sunt mai mici decât femelele și sunt rari, astfel încât partenogeneza este posibilă , adică femelele se reproduc fără fertilizare. În timpul sezonului de reproducere, femela se maturizează de la 1 la 30 de ouă. Fertilizarea este internă sau externă, atunci când masculul depune spermatozoizi pe o ponte de ouă. La unele specii, ouăle sunt depuse în pământ, în mușchi sau în apă, la altele - în pielea vărsată în timpul napârlirii . Dezvoltarea este directă, tânărul tardigrad diferă de adult doar prin dimensiuni mai mici.

Stil de viață

În prezent, sunt cunoscute peste 1000 de specii de tardigrade (cel puțin 120 de specii în Rusia) [1] [2] . Datorită dimensiunii lor microscopice și capacității de a suporta condiții nefavorabile, sunt distribuite peste tot, de la Himalaya (până la 6000 m) până la adâncurile mării (sub 4000 m). Tardigradele au fost găsite în izvoarele termale, sub gheață (cum ar fi în Svalbard ) și pe fundul oceanului. Se răspândesc pasiv - prin vânt, apă, diverse animale. Toate tardigradele sunt acvatice într-o oarecare măsură. Aproximativ 10% sunt locuitori marini, alții se găsesc în rezervoare de apă dulce, cu toate acestea, majoritatea locuiește în mușchi și perne de licheni pe pământ, copaci, stânci și pereți de piatră. Numărul tardigradelor din muşchi poate fi foarte mare - sute, chiar mii de indivizi în 1 g de muşchi uscat.

Tardigradele se hrănesc cu lichide de alge și alte plante pe care trăiesc. Unele specii mănâncă animale mici - rotifere , nematode și alte tardigrade. La rândul lor, ele servesc drept pradă pentru căpușe și coadă .

Rezistenta

Tardigradele au atras atenția primilor cercetători cu rezistența lor uimitoare. Lazzaro Spallanzani , observând renașterea tardigradelor după un an de animație suspendată, a descris acest fenomen drept „învierea din morți”. Când apar condiții nefavorabile, aceștia pot cădea într-o stare de animație suspendată de ani de zile , iar atunci când apar condiții favorabile, reînvie rapid. Cu toate acestea, în ciuda capacității de a supraviețui zeci de ani într-o stare de animație suspendată, viața activă a tardigradelor nu este mare și, de obicei, variază de la trei până la patru luni până la doi ani la diferite specii [3] [4] [5] . Tardigradele supraviețuiesc în principal datorită așa-numitei anhidrobioze , uscare. Când sunt uscate, ele atrag membrele în corp, scad în volum și iau forma unui butoi. Suprafața este acoperită cu un strat de ceară care previne evaporarea. În timpul anabiozei , metabolismul lor scade la 0,01%, iar conținutul de apă poate ajunge până la 1% din normal.

Într-o stare de animație suspendată , tardigradele suportă sarcini incredibile.

Temperatura

Rezistă 30 de ani la -20 °C [6] ;

Timp de 20 de luni în oxigen lichid la -193 °C , opt ore de heliu lichid răcindu -se la -271 °C [7] ;

În 420 de ore la o temperatură de 10 microni K [8] ;

Rezistă la încălzire la 60-65 ° C timp de 10 ore și până la 100 ° C timp de o oră [7] .

Radiații ionizante

O doză de radiații ionizante de 570.000 rem ucide aproximativ 50% dintre tardigradele iradiate. Pentru oameni, doza semiletală de radiații este de doar 500 rem.

Atmosferă

Destul de mult timp poate fi în atmosfera de hidrogen sulfurat , dioxid de carbon .

Presiune

Într-un experiment realizat de biofizicieni japonezi, tardigradele „adormite” au fost plasate într-un recipient de plastic sigilat și scufundate într-o cameră de înaltă presiune umplută cu apă, ducând treptat până la 600 MPa (aproximativ 6.000 de atmosfere). Nu contează cu ce lichid a fost umplut recipientul: apă sau solvent slab netoxic perfluorocarbon C 8 F 18  - rezultatele de supraviețuire au fost aceleași.

Spațiul cosmic

Într-un experiment realizat de oamenii de știință suedezi, tardigradele din speciile Richtersius coronifer și Milnesium tardigradum au fost împărțite în trei grupuri. Unul dintre ei, la sosirea pe orbită, s-a trezit în vid și a fost expus la radiații cosmice. Celălalt grup, în plus, a fost de asemenea expus la ultraviolete A și B (280-400 nm). Al treilea grup de animale a fost expus la spectrul complet de ultraviolete (116-400 nm). Toți tardigradii erau într-o stare de animație suspendată. După 10 zile petrecute în spațiul cosmic, aproape toate organismele au fost uscate, dar la bordul navei, tardigradele au revenit la normal. Majoritatea animalelor expuse la radiații ultraviolete cu o lungime de undă de 280-400 nm au supraviețuit și s-au putut reproduce. Cu toate acestea, iradierea ultravioletă puternică a avut un efect critic, doar 12% dintre animalele din al treilea grup au supraviețuit, toate aparținând speciei Milnesium tardigradum . Cu toate acestea, supraviețuitorii au reușit să producă descendenți normali, deși fertilitatea lor a fost mai mică decât cea a grupului de control care se afla pe Pământ. Toate animalele din al treilea grup au murit la câteva zile după întoarcerea pe Pământ.

Umiditate

În literatură se menționează adesea un caz când mușchi, luat dintr-un muzeu după aproximativ 120 de ani de păstrare sub formă uscată, a fost pus în apă, iar după un timp „pe el s-au găsit multe tardigrade târâtoare”. De fapt, sursa originală spune că un individ a început să dea semne de viață, dar nu a prins viață. Conform datelor moderne, tardigradele pot prinde viață după aproximativ zece ani de animație suspendată [9] .

Transfer orizontal de gene

Genomul tardigradelor este relativ mare pentru dimensiunea și poziția lor pe arborele evolutiv - conține aproximativ 215 milioane de nucleotide , care este aproximativ de două ori mai mare decât cel al nematodelor , al căror genom este considerat tipic ca dimensiune pentru nevertebratele mici.

De ceva timp s-a crezut că peste 6500 de segmente de ADN (aproximativ 17%) din 38 de mii de gene au fost „împrumutate” de la alte organisme, inclusiv bacteriile extremofile [10] [11] . Tardigradele sunt capabile să tolereze forme extreme de deshidratare, atunci când proporția de apă din corpul lor scade la 1-2% din normă. S-a presupus că, la uscare, ADN-ul lui Hypsibius dujardini se descompune în fragmente mari, iar când revine la condițiile de viață cu un conținut normal de apă, proteinele speciale „reticula” și refac ADN-ul deteriorat. În acest moment, datorită porilor lărgiți, fragmentele de ADN străin pot pătrunde în celule, care sunt „cusute” în genom și rămân în el, dacă apariția lor nu duce la consecințe fatale pentru tardigrad și îl ajută să supraviețuiască. Având în vedere că multe dintre aceste regiuni erau gene responsabile pentru răspunsul la stres, repararea ADN-ului și rezistența la diverși factori extremi, s-a presupus că tardigradele au dobândit capacitatea de a supraviețui în spațiu datorită genelor împrumutate. [12]

De asemenea, s-a sugerat că motivul concluziilor despre împrumutul masiv de gene străine a fost contaminarea ( contaminarea ) a probelor de ADN ale tardigradelor cu ADN bacterian străin [13] [14] .

Studii recente arată că doar 1,2% din genele tardigrade sunt împrumutate prin transfer orizontal din alte regate de ființe vii [14] [15] [16] .

Clasificare

Majoritatea tardigradelor aparțin claselor Heterotardigrada și Eutardigrada , singura specie Thermozodium esakii (Japonia) aparține clasei Mesotardigrada . În 2017 a fost identificată clasa a IV-a Apotardigrada , care includea aproximativ 45 de specii [17] .

Paleontologie

Forme apropiate de tardigradele ancestrale au fost găsite în Cambrianul mijlociu al Siberiei [18] . Cel mai vechi tardigrad adevărat este considerat a fi Milnesium swolenskyi , găsit în chihlimbarul din Cretacicul superior din New Jersey [19] . Tardigrade au fost găsite și în chihlimbarul dominican [20] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Taxoni mai mari de animale: date despre numărul de specii pentru Rusia și întreaga lume . Consultat la 13 iulie 2009. Arhivat din original la 1 noiembrie 2011.
  2. ↑ A. M. Avdonina. Ecologia tardigradelor terestre (Tardigrata): aspect autoecologic // Zoologia nevertebratelor. - 2011. - T. 8, Nr. 1. - S. 11-22.
  3. ↑ Stone, J. și Vasanthan, T. (2020). Trăsături de viață pentru specia de apă dulce Tardigrade Hypsibius exemplaris crescută în condiții de laborator. Journal of Wildlife and Biodiversity, 4(2), 65-72. doi : 10.22120/jwb.2020.96855.1037
  4. ↑ Glime, Janice. Tardigrade // Ecologia briofitelor: Volumul 2, Interacțiunea briologică. — 2010.
  5. ↑ Hengherr, S., Brümmer, F., & Schill, R.O. (2008). Anhidrobioza la tardigrade și efectele acesteia asupra trăsăturilor de longevitate. Journal of Zoology, 275(3), 216-220. doi : 10.1111/j.1469-7998.2008.00427.x
  6. ↑ Megumu Tsujimoto, Satoshi Imura, Hiroshi Kanda. Recuperarea și reproducerea unui tardigrad antarctic extras dintr-o probă de mușchi congelată de peste 30 de ani  //  Cryobiology : journal. - 2016. - Vol. 72 , nr. 1 . - P. 78-81 . - doi : 10.1016/j.cryobiol.2015.12.003 .
  7. ↑ 1 2 Ce trebuie să se întâmple pentru a distruge toată viața de pe Pământ? Copie arhivată din 21 iulie 2017 la Wayback Machine " BBC Russian Service ", 18.07.2017
  8. ↑ [https://web.archive.org/web/20211228201804/https://arxiv.org/abs/2112.07978 Arhivat 28 decembrie 2021 la Wayback Machine [2112.07978] Încurcătură între qubits supraconductori și tardigrad]
  9. ↑ Fapte și ficțiune despre supraviețuirea pe termen lung la tardigrade . Data accesului: 25 ianuarie 2015. Arhivat din original pe 4 martie 2015.
  10. ↑ 17,5% dintre genele tardigrade sunt extraterestre, ceea ce le permite să supraviețuiască chiar și în spațiul cosmic Copie de arhivă din 8 decembrie 2015 la Wayback Machine .
  11. ↑ Thomas C. Boothby, Jennifer R. Tenlen, Frank W. Smith, Jeremy R. Wang, Kiera A. Patanella. Dovezi pentru transferul de gene orizontal extins din proiectul genomului unui tardigrad  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - Academia Națională de Științe , 29-12-2015. — Vol. 112 , iss. 52 . - P. 15976-15981 . - ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490 . - doi : 10.1073/pnas.1510461112 . Arhivat din original pe 21 iulie 2017.
  12. ↑ Geneticienii au dezvăluit secretul animalelor care pot trăi în spațiul cosmic . Rambler.News. Consultat la 23 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 24 noiembrie 2015.
  13. ↑ Tardigradii achitați de acuzație masivă de „plagiat” Arhivat la 1 august 2017 la Wayback Machine .
  14. ↑ 1 2 Georgios Koutsovoulos, Sujai Kumar, Dominik R. Laetsch, Lewis Stevens, Jennifer Daub. Nu există dovezi pentru transferul de gene orizontal extins în genomul tardigradului Hypsibius dujardini  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - Academia Națională de Științe , 2016-05-03. — Vol. 113 , iss. 18 . - P. 5053-5058 . - ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490 . - doi : 10.1073/pnas.1600338113 . Arhivat din original pe 20 iulie 2017.
  15. ↑ Oleg Lischuk. Au fost găsite motive genetice pentru invulnerabilitatea tardigradelor . nplus1.ru. Preluat la 27 iulie 2017. Arhivat din original la 1 august 2017.
  16. ↑ Takuma Hashimoto, Daiki D. Horikawa, Yuki Saito, Hirokazu Kuwahara, Hiroko Kozuka-Hata. Genomul tardigrad extrem de tolerant și radiotoleranța îmbunătățită a celulelor umane de cultură prin proteina unică tardigradă  //  Nature Communications. — 20.09.2016. — Vol. 7 . — P. ncomms12808 . - doi : 10.1038/ncomms12808 . Arhivat din original pe 10 iulie 2017.
  17. ↑ Degma P., Bertolani R., Guidetti R. Actual checklist of Tardigrada species. — Ed. a 36-a .. — Archivio della ricerca dell'Università di Modena e Reggio Emilia , 2019 .
  18. ↑ Klaus J. Müller, Dieter Walossek, Arcady Zakharov. Conservarea tegumentului moale fosfatizat de tip „Orsten” și o nouă înregistrare din Formația Kuonamka din Cambrianul mijlociu din Siberia  //  Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen. — 14-07-1995. — P. 101–118 . - doi : 10.1127/njgpa/197/1995/101 .
  19. ↑ Roberto Bertolani, D. Grimaldi. Un nou eutardigrad (Tardigrada: Milnesiidae) în chihlimbar din Cretacicul superior (Turonian) din New Jersey . - Backhuys Publisher, 2000. - ISBN 978-90-5782-060-1 . Arhivat pe 15 martie 2022 la Wayback Machine
  20. ↑ Marc A. Mapalo, Ninon Robin, Brendon E. Boudinot, Javier Ortega-Hernández, Phillip Barden. Un tardigrad în chihlimbar dominican  // Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. — 13.10.2021. - T. 288 , nr. 1960 _ - S. 20211760 . - doi : 10.1098/rspb.2021.1760 . Arhivat din original pe 10 octombrie 2021.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
Taxonomie
 Protostomi (Protostomie)
Spirală
Gnathifera
Tentaculat
Naparlirea
Panarthropoda