Turritopsis dohrnii - Turritopsis dohrnii

Бессмертная медуза
Turritopsis dohrnii.jpg
Turritopsis dohrnii медуза
Научная классификация редактировать
Королевство:Animalia
Тип:Книдария
Учебный класс:Hydrozoa
Заказ:Антоатеката
Семья:Oceaniidae
Род:Турритопсис
Разновидность:
T. dohrnii
Биномиальное имя
Turritopsis dohrnii
(Weismann, 1883)[1]

Turritopsis dohrnii, также известный как бессмертная медуза, это разновидность малых, биологически бессмертный медуза[2][3] встречается во всем мире в водах от умеренного до тропического. Это один из немногих известных случаев животные способны полностью вернуться к половому незрелому, колониальному этапу после достижения половой зрелости в качестве одиночки. Другие включают медузу Laodicea undulata [св ][4] и виды рода Аурелия.[5]

Как и большинство других гидрозоаны, T. dohrnii начинают свою жизнь как крошечные, плавающие личинки известный как Planulae. Когда планула оседает, она дает начало колонии полипы которые прикреплены к морское дно. Все полипы и медузы, возникающие из одной планулы, являются генетически идентичными клонами.[6] Полипы образуют сильно разветвленную форму, которая обычно не наблюдается у большинства медуз. Медузы, также известные как медузы, затем отпочковываются от этих полипов и продолжают свою жизнь в форме свободного плавания, в конечном итоге становясь половозрелыми. В половозрелом возрасте они, как известно, быстро охотятся на другие виды медуз. Если T. dohrnii медуза подвергается стрессу окружающей среды, физическому насилию, болеет или стареет, она может вернуться в стадию полипа, образуя новую колонию полипа.[7] Это происходит в процессе развития клеток трансдифференцировка, что изменяет дифференцированное состояние клеток и превращает их в новые типы клеток.

Теоретически этот процесс может продолжаться бесконечно, фактически делая медузу биологически бессмертной.[3][8] хотя на практике люди все еще могут умереть. В природе большинство Турритопсис Dohrnii могут погибнуть от хищников или болезней на стадии медузы, не вернувшись в форму полипа.[9]

Способность к биологическому бессмертию без максимальной продолжительности жизни делает T. dohrnii важная цель основных биологических, старение и фармацевтический исследование.[10]

«Бессмертная медуза» раньше классифицировалась как T. nutricula.[11]

Описание

Медуза Turritopsis dohrnii имеет форму колокола с максимальным диаметром около 4,5 миллиметров (0,18 дюйма), а его высота равна ширине.[12][13] Мезоглея в стенках раструба равномерно тонкая, за исключением некоторого утолщения на вершине. Относительно большой желудок ярко-красного цвета и в поперечном сечении имеет крестообразную форму. У молодых особей диаметром 1 мм всего восемь щупалец, равномерно расположенных по краю,[14] тогда как у взрослых особей 80–90 щупалец. Медуза (медуза) живет в планктоне свободно. Плотный нервная сеть клетки также присутствуют в эпидермис в шапке. Они образуют большую кольцевидную структуру над радиальным каналом, обычно присутствующую у книдарий.[15]

Turritopsis dohrnii также имеет нижнюю форму полипа, или гидроид, который состоит из столоны которые проходят вдоль субстрата и вертикальных ветвей с питающимися полипами, которые могут производить бутоны медузы.[16] Эти полипы развиваются в течение нескольких дней в крошечные медузы размером 1 мм, которые высвобождаются и плавают из родительской колонии гидроидов.

Изображения медузы и полипа близкородственных видов Turritopsis rubra из Новая Зеландия можно найти в Интернете.[17] До недавнего генетического исследования считалось, что Turritopsis rubra и Turritopsis nutricula мы одинаковы.[11] Неизвестно, действительно ли T. rubra medusae также может превращаться обратно в полипы.

Распространение и вторжение

Турритопсис Считается, что они возникли в Тихом океане, но распространились по всему миру в результате трансарктических миграций и разделились на несколько популяций, которые легко различить. морфологически, но чьи видовые различия недавно были подтверждены путем изучения и сравнения последовательностей митохондриальных рибосомных генов.[11][18] Турритопсис встречаются в регионах с умеренным и тропическим климатом во всех океанах мира.[13] Турритопсис считается, распространяется по миру через сброс балластных вод.[13] В отличие от вторжений других видов, вызвавших серьезные экономические и экологические последствия, вторжение T. dohrnii по всему миру осталось незамеченным из-за их крошечных размеров и безвредности.[19] «Мы наблюдаем тихое вторжение во всем мире», - сказал Смитсоновский тропический морской институт ученый доктор Мария Мильетта.[18]

Жизненный цикл

Яйца развиваются в гонады женских медуз, которые располагаются в стенках манубрия (желудка). Зрелые яйца предположительно нерестятся и оплодотворяются в море спермой, производимой и выделяемой самцами медуз, как и в большинстве случаев. гидромедузы, хотя родственные виды Turritopsis rubra кажется, что оплодотворенные яйца сохраняются до стадии планулы.[17] Оплодотворенные яйца развиваются в Planula личинки, которые поселяются на морском дне (или даже в богатых морских сообществах, обитающих в плавучих доках), и развиваются в колонии полипов (гидроиды ). Гидроиды отпочковывают новых медуз, которые выпускаются размером около одного миллиметра, а затем растут и питаются планктоном, становясь половозрелыми через несколько недель (точная продолжительность зависит от температуры океана; при 20 ° C (68 ° F) это от 25 до 30 дней, а при 22 ° C (72 ° F) от 18 до 22 дней).[3] Медузы T. dohrnii выдерживают температуру от 14 ° C до 25 ° C.[3][14]

Биологическое бессмертие

Большинство видов медуз имеют относительно фиксированную продолжительность жизни, которая варьируется в зависимости от вида от часов до многих месяцев (долгоживущие половозрелые медузы нерестятся каждый день или ночь; время также довольно фиксировано и зависит от вида).[20] Медуза Turritopsis dohrnii это единственная известная форма, которая развила способность возвращаться в состояние полипа посредством специфического процесса трансформации, который требует присутствия определенных типов клеток (ткани как поверхности колокола медузы, так и системы кровеносных каналов).[21]

Эксперименты показали, что все стадии медуз, от недавно выпущенных до полностью зрелых особей, могут снова превращаться в полипы в условиях голодания, резкого изменения температуры, снижения солености и искусственного повреждения колокольчика щипцами или ножницами.[3] Преобразование медуза сначала характеризуется повреждением колокольчика, мезоглеи и щупалец. Все незрелые медузы (максимум с 12 щупальцами) затем превратились в киста -подобный этап, а затем превратился в столоны и полипы. Однако около 20-40% зрелой медузы перешло в стадию столонов и полипов, не пройдя цистоподобную стадию. Полипы образовались через 2 дня после того, как столоны развились и питались пищей. Далее полипы размножаются за счет роста дополнительных столонов, ветвей, а затем полипов, образуя колониальные гидроиды. В эксперименте они в конечном итоге превратятся в столоны и полипы и снова начнут свою жизнь, даже не страдая от изменений окружающей среды или травм.[3] Схема процедуры трансформации находится на раздел для дальнейшего чтения в этой статье.

Эта способность обращать вспять биотический цикл (в ответ на неблагоприятные условия) уникальна для животное царство, и позволяет медузе обойти смерть, делая Turritopsis dohrnii потенциально биологически бессмертный. Этот процесс не наблюдался в их естественной среде обитания, отчасти потому, что процесс довольно быстрый, а также потому, что полевые наблюдения в нужный момент маловероятны.[3] Тем не менее, большинство отдельных медуз могут стать жертвами общих жизненных опасностей, поскольку мезопланктон, в том числе быть съеденным хищниками или умереть от болезней.

Метод трансдифференцировки клеточного развития этого вида вдохновил ученых найти способ создания стволовых клеток, используя этот процесс для обновления поврежденных или мертвых тканей в организме. люди.[10]

Экология

Рацион питания

Turritopsis dohrnii - хищный вид, который обычно питается зоопланктоном.[22]. T. dohrnii глотает пищу и выделяет все отходы через рот. T. dohrnii во время охоты использует свои щупальца, перемещаясь по воде. Его щупальца содержат жалящие клетки, называемые нематоцистами, распространяются и жалят свою добычу.[23] Затем щупальца могут сгибаться, чтобы направить жертву ко рту. T. dohrnii, как и другие медузы, может ловить добычу своим колоколом. Колокольчик T. dohrnii расширяется, всасывая воду, поскольку он заставляет себя плавать. Это расширение колокольчика приближает потенциальную добычу к щупальцам.[24]

Хищничество

Turritopsis dohrnii, как и другие медузы, чаще всего становятся жертвами других медуз. Другие хищники T. dohrnii включают морских анемонов, тунца, акул, рыбу-меч, морских черепах и пингвинов. [25] Многие виды охотятся на T. dohrnii и других медуз из-за их простого состава. Они состоят всего на 5% из вещества, а остальная часть состоит из воды.[26] Они состоят из трех слоев. Внешний слой (эпидермис), средний слой (мезоглея; толстое желеобразное вещество) и внутренний слой (гастродерма). [27]

Среда обитания

Turritopsis dohrnii был впервые обнаружен в Средиземном море, но с тех пор распространился по всему миру.[28] T. dohrnii обычно обитает в водах от умеренного до тропического. Их можно найти в маринах или доках, в корпусах судов и на дне (дне океана). Обычно они живут в диапазоне солености от полигалина (18-30 PSU) и эухалина (30-40 PSU).[29]

Геномный анализ

Геномные анализы, такие как анализ последовательности на мРНК или же митохондрии ДНК использовалась для исследования его жизненного цикла. Анализ мРНК каждой стадии жизни показал, что специфический ген на стадии медуз экспрессируется в десять раз больше, чем на других стадиях. Этот ген относится к Wnt сигнал которые могут вызвать процесс регенерации при травме.[30][31]

Анализ нуклеотидная последовательность идентифицированы гомологи и гомологи белков Немопсис бачей как ближайший родственник вида. Ни один из близкородственных видов не проявляет биологического бессмертия.[32]

Культивирование

Сохранение T. dohrnii в неволе довольно сложно. В настоящее время только один ученый, Шин Кубота из Киотский университет, сумел выдержать группу этих медуз в течение длительного периода времени. Планктон необходимо проверять ежедневно, чтобы убедиться, что они правильно переваривают Кисты артемии их кормят.[7]Кубота сообщил, что за двухлетний период его колония переродилась 11 раз.[33] Кубота регулярно появляется на японском телевидении, чтобы рассказать о своих бессмертных медузах, и записал о них несколько песен.[7]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Schuchert P, ed. (2012). "Turritopsis dorhnii (Вайсман, 1883 г.) ". Мировая база данных Hydrozoa. Всемирный регистр морских видов. Получено 29 ноября, 2012.
  2. ^ Бавестрелло, Джорджио; Кристиан Зоммер; Мишель Сара (1992). «Двунаправленное преобразование Turritopsis nutricula (Hydrozoa)». Scientia Marina. 56 (2–3): 137–140.
  3. ^ а б c d е ж грамм Пираино, Стефано; Ф. Боеро; Б. Эшбах; В. Шмид (1996). «Изменение жизненного цикла вспять: превращение медуз в полипы и трансдифференцировка клеток Turritopsis nutricula (Cnidaria, Hydrozoa)». Биологический бюллетень. 190 (3): 302–312. Дои:10.2307/1543022. JSTOR  1543022. PMID  29227703.
  4. ^ Де Вито; и другие. (2006). «Доказательства обратного развития Leptomedusae (Cnidaria, Hydrozoa): случай Laodicea undulata (Forbes and Goodsir 1851)». Морская биология. 149 (2): 339–346. Дои:10.1007 / s00227-005-0182-3.
  5. ^ Он; и другие. (2015-12-21). "Изменение жизненного цикла Aurelia sp.1 (Cnidaria, Scyphozoa)". PLOS ONE. 10 (12): e0145314. Bibcode:2015PLoSO..1045314H. Дои:10.1371 / journal.pone.0145314. ЧВК  4687044. PMID  26690755.
  6. ^ "Медузы и гребешки | Смитсоновский океан". ocean.si.edu. Получено 2020-10-19.
  7. ^ а б c Рич, Натаниэль (28 ноября 2012 г.). "Может ли медуза раскрыть секрет бессмертия?". Журнал The New York Times. Получено 22 октября, 2017.
  8. ^ Гилберт, Скотт Ф. (2006). "Обман смерти: бессмертный жизненный цикл турритопсиса". Архивировано из оригинал на 2010-04-02. Получено 2009-03-22.
  9. ^ Кер Тан (29 января 2009 г.). ""Бессмертный "Рой медуз в Мировом океане". National Geographic News. Получено 2010-06-16.
  10. ^ а б Димберу, Пениэль М. (25 апреля 2011 г.). «Бессмертная медуза дает ключи к регенеративной медицине». Singularity Hub. Получено 26 октября 2011.
  11. ^ а б c Miglietta, M.P .; С. Пираино; С. Кубота; П. Шухерт (ноябрь 2006 г.). "Виды в роду Турритопсис (Cnidaria, Hydrozoa): молекулярная оценка ». Журнал зоологической систематики и эволюционных исследований (опубликовано в феврале 2007 г.). 45 (1): 11–19. Дои:10.1111 / j.1439-0469.2006.00379.x.
  12. ^ Крамп, П. Л. (1961). «Сводка медуз мира». Журнал Морской биологической ассоциации Соединенного Королевства. 40: 1–469. Дои:10.1017 / s0025315400007347.
  13. ^ а б c Минтовт-Чиж, Лех (26 января 2009 г.). «Turritopsis nutricula: единственное« бессмертное »существо в мире». Times Online. Архивировано из оригинал 3 февраля 2009 г.. Получено 2009-03-22.
  14. ^ а б Martell, L .; Piraino, S .; Gravili, C .; Боэро, Ф. (2 июля 2016 г.). «Жизненный цикл, морфология и онтогенез медузы Turritopsis dohrnii (Cnidaria: Hydrozoa)». Итальянский зоологический журнал. 83 (3): 390–399. Дои:10.1080/11250003.2016.1203034. ISSN  1125-0003.
  15. ^ Коидзуми, Осаму; Хамада, Шун; Минобе, Сумико; Хамагути-Хамада, Кайоко; Курумата-Сигето, Мами; Накамура, Масару; Намикава, Хироши (2015). «Нервное кольцо у книдарий: его наличие и структура у Hydrozoan medusae». Зоология. 118 (2): 79–88. Дои:10.1016 / j.zool.2014.10.001. PMID  25498132.
  16. ^ Фрейзер, К. Маклин (1937). Гидроиды тихоокеанского побережья Канады и США. Университет Торонто Пресс. с. 201 плюс 44 пластины.
  17. ^ а б Шухерт, Питер. "Turritopsis rubra". Архивировано из оригинал 12 сентября 2009 г.. Получено 23 января 2010.
  18. ^ а б "'Бессмертные медузы роятся по миру ». Телеграф Медиа Группа. 27 января 2009 г.. Получено 2010-06-16.
  19. ^ Govindarajan, Annette F .; Карман, Мэри Р. (01.02.2016). «Возможное загадочное вторжение токсичной популяции водорослей Gonionemus vertens (Cnidaria: Hydrozoa) в западной части Тихого океана в северо-западной части Атлантического океана». Биологические вторжения. 18 (2): 463–469. Дои:10.1007 / s10530-015-1019-8. ISSN  1387-3547.
  20. ^ Миллс, К. Э. (1983). «Вертикальная миграция и образцы активности diel гидромедуз: исследования в большом резервуаре». Журнал исследований планктона. 5 (5): 619–635. Дои:10.1093 / планкт / 5.5.619.
  21. ^ Михай, Андрей (5 декабря 2008 г.). «Познакомьтесь с единственным бессмертным животным в мире». ZME Science. Получено 10 января, 2015.
  22. ^ "Обзор видов в базе данных NEMESIS". invasions.si.edu. Получено 2020-10-21.
  23. ^ "медуза | Характеристики, среда обитания, диета, анатомия и факты". Энциклопедия Британника. Получено 2020-10-21.
  24. ^ "медуза | Характеристики, среда обитания, диета, анатомия и факты". Энциклопедия Британника. Получено 2020-10-21.
  25. ^ "медуза | Характеристики, среда обитания, диета, анатомия и факты". Энциклопедия Британника. Получено 2020-10-21.
  26. ^ Министерство торговли США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований. "Из чего сделаны медузы?". oceanservice.noaa.gov. Получено 2020-10-21.
  27. ^ Министерство торговли США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований. "Из чего сделаны медузы?". oceanservice.noaa.gov. Получено 2020-10-21.
  28. ^ AMNH, Американский музей естественной истории (4 мая 2015 г.). "Бессмертная медуза". Американский музей естественной истории. В архиве с оригинала 21 октября 2020 г.. Получено Двадцать первое октября, 2020.
  29. ^ "Обзор видов в базе данных NEMESIS". invasions.si.edu. Получено 2020-10-21.
  30. ^ Логан, Катриона Й .; Нуссе, Роэль (2004-10-08). «Путь передачи сигналов wnt в развитии и болезни». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития. 20 (1): 781–810. CiteSeerX  10.1.1.322.311. Дои:10.1146 / annurev.cellbio.20.010403.113126. ISSN  1081-0706. PMID  15473860.
  31. ^ Хасэгава, Ёсинори; Ватанабэ, Такаши; Такадзава, Масаки; Охара, Осаму; Кубота, Шин (2016-08-01). "Сборка De Novo транскриптома турритопсиса, медузы, которая многократно омолаживает". Зоологическая наука. 33 (4): 366–371. Дои:10.2108 / zs150186. ISSN  0289-0003. PMID  27498796.
  32. ^ Деварапалли, Пратап; Наука, Отдел геномики; Керала, Центральный университет; Кампус, Риверсайд Транзит; Наука, Опп: Колледж искусств Неру и; 17, NH; Паданаккад; Нилешвер; Касарагод (2014). «Распределение консервативных митохондриальных генов у родственников Turritopsis nutricula, бессмертной медузы». Биоинформация. 10 (9): 586–591. Дои:10.6026/97320630010586. ЧВК  4209368. PMID  25352727.CS1 maint: числовые имена: список авторов (связь)
  33. ^ С. Кубота (2011). «Повторяющееся омоложение у Turritopsis, бессмертного гидрозоа (Cnidaria, Hydrozoa)» (PDF). Биогеография. 13: 101–103. ISSN  1345-0662. Архивировано из оригинал (PDF) 2014-10-29.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка