Гидры могут вырастить себя из маленького куска ткани

Бессмертные гидры

Помните мифических бессмертных гидр из древнегреческого эпоса? Так вот, гидры вполне реальны, правда они имеют мало чего общего с мифическим, кроме одной ключевой особенности — бессмертия.

Гидры (лат. Hydra) — это совсем маленькие кишечнополостные животные, которые обитают на дне закрытых пресноводных водоемов или рек с очень медленным течением. Это так называемые сидячие организмы, — они прикрепляются к водорослям или дну и практически никогда не передвигаются.

Гидры. Кто они?

Выглядят все гидры примерно одинаково: продолговатое цилиндрическое тело, с одной стороны которого находится подошва, служащая для передвижения и прикрепления, с другой стороны — ротовая полость, окруженная венчиком из 5-12 щупалец. Длина щупалец у разных видов кардинально отличается, например у вида Hydra oligactis щупальца в 5 раз длиннее тела, а у зеленых гидр (Hydra viridissima) щупальца составляют около 1/3 длины тела.

Зеленая гидра (лат. Hydra viridissima) имеет 9 коротких щупалец

Двигаться им в принципе и не нужно, гидры отлично притворяются неотъемлимой частью подводного ландшафта: водорослями и растениями. Гидрам поменьше, размеры которых достигают всего нескольких миллиметров маскироваться и вовсе не к чему: врагов у них практически нет, а питаются они лишь самыми мелкими планктонными беспозвоночными (дафниями и циклопами). Более крупные виды, например Hydra oligactis и Hydra oxycnida, могут справиться и с более крупной добычей — мальками рыб, крупным планктоном.

Колония коричневых гидр (лат. Hydra oligactis). Данный вид один из самых крупных, а их щупальца могут быть в 5 раз длиннее тела. Кстати, колонии встречаются чрезвычайно редко; гидры — одиночные полипы.

Поскольку гидры ведут одиночный и неподвижный образ жизни, выжидать добычу порой им приходиться очень долго. Однако свой шанс так просто не упустят — в жертву эти полипы впиваются цепкими щупальцами и парализуют ее токсином из стрекательных клеток. Затем добыча подносится ко рту и гидра как бы надевается на нее с помощью сократительных движений тела.

Феноменальная регенерация

Гидры обладают феноменальными способностями к регенерации и восстановлению. Впервые их удивительные способности описал французский натуралист Авраам Трамбле в далеком 1744 году, чем произвел небывалый фурор в высоких кругах. С трудами Трамбле был ознакомлен Карл Линней, который при составлении единой классификации биологических видов присвоил роду научное название «Hydra» с отсылкой к многоголовому чудовищу, Лирнейской гидре, с которой сражался сам Геракл.

Если помните, на месте одной срубленной головы у Лирнейского чудища вырастало три новых. Это, конечно, трудно осмыслить, но крошечные водные гидры оставили мифического монстра далеко позади, они легко могут вырастить себя заново, будучи разрезанными на 200 отдельных частей! Причем совершенно не важно какая именно это часть тела, полное восстановление происходит из кусочков щупалец, подошвы, тела, внутренних тканей (энтодермы), внешних тканей (эктодермы). Единственный необходимый минимум — наличие в отрезанной части более 300 клеток.

В своих ранних опытах А. Трамбле обнаружил, что фрагменты тела гидры сохраняют полярность при регенерации. Так, если тело полипа разрезать поперек на несколько частей, то на каждой из них «голова» регенерирует ближе к бывшей голове, а «нога» соответственно ближе к бывшей подошве. При этом у тех фрагментов, которые располагались ближе к «голове», быстрее регенерирует «голова», а у располагавшихся ближе к подошве — «нога».

Молекулярные механизмы регенерации гидр до конца еще не выяснены, однако были найдены вещества, отвечающие за регенерацию и регулирующие ее. Это 4 типа пептидов, каждый из которых отвечает за рост и сдерживание роста головы и ноги; их так и назвали активатор и ингибитор (вещество, замедляющее хим. реакцию) «головы», а также активатор и ингибитор «ноги». Эти вещества присутствуют в теле гидры повсеместно, но концентрация активатора и ингибитора «ноги» больше у самой подошвы и наоборот. Этим и объясняется полярность фрагментов.

Бессмертие. Это возможно!?

Гипотеза о бессмертии гидр была выдвинута чуть менее 150 лет назад, в конце 18 века. Ученые предполагали, что существу с подобной регенерацией должны быть совершенно не знакомы такие понятия как «старение» и «смерть». Во второй половине 20 века были установлены механизмы обновления клеток. Оказалось, что у взрослого организма в средней части тела регулярно происходит процесс деления всех 3-х типов клеток и их дальнейшая миграция к остальным частям тела. На щупальцах и подошве старые клетки отмирают и слущиваются, а на их место мигрируют новые. Таким образом, все без исключения клетки в теле гидры обновляются.

Экспериментально гипотезу удалось подтвердить только в 1997 году. Даниэль Мартинес в результате 4-х летнего опыта доказал отсутствие смертности среди гидр в результате старения.

Считать гидр абсолютно бессмертными нельзя. Также как и любые другие организмы они погибают при отсутствии пищи, кардинальной смене условий и т.д. Кроме того, при размножении половым путем (гидры могут размножаться и бесполым путем) материнские особи погибают, когда зародыш достигает стадии гаструлы. Почему это происходит — ответа нет, но возможно это является свидетельством наличия механизмов старения.

Hydra littoralis, дающая потомство бесполым путем — почкованием. Достигнув определенного размера почка отсоединится от материнского организма и отправится в свободное плавание.

Размножение гидры: описание, особенности

Разных видов животных, сохранившихся с давних времен и по сегодняшний день, существует немало. Среди них есть и примитивные организмы, которые на протяжении более шестисот миллионов лет продолжают свое существование и размножение – гидры.

Описание и образ жизни

Обычный обитатель водоемов, пресноводный полип под названием гидра относится к кишечнополостным животным. Он представляет собой студенистую полупрозрачную трубку длиной до 1 см. Одним концом, на котором расположена своеобразная подошва, прикрепляется к водным растениям. С другой стороны тела имеется венчик с множеством (от 6 до 12) щупалец. Они способны вытягиваться до нескольких сантиметров в длину и служат для поиска добычи, которую гидра парализует стрекательным уколом, подтягивает щупальцами к ротовой полости и проглатывает.

Благодаря сокращению и расслаблению покровно-мускульных клеток этот организм может суживаться и утолщаться, вытягиваться в стороны и медленно передвигаться. Проще говоря, больше всего на передвигающийся и живущий самостоятельной жизнью желудок походит пресноводная гидра. Размножение же ее, несмотря на это, происходит довольно высокими темпами и разными способами.

Виды гидр

Зоологи выделяют четыре рода этих пресноводных полипов. Они совсем немного отличаются друг от друга. Крупные виды с нитевидными щупальцами, в несколько раз превышающими длину тела, называются Pelmatohydra oligactis (длинностебельчатая гидра). Другой вид, с телом, сужающимся к подошве, носит название Hydra vulgaris или бурая (обыкновенная). Hydra attennata (тонкая или серая) похожа внешне на ровную по всей длине трубочку с чуть более длинными, по сравнению с телом, щупальцами. Зеленая гидра, именуемая Chlorohydra viridissima, названа так благодаря своей травянистой окраске, которую придают ей одноклеточные водоросли, снабжающие этот организм кислородом.

Особенности размножения

Это простейшее существо может размножаться и половым, и бесполым путем. В летний период, когда вода прогревается, размножение гидры происходит главным образом методом почкования. Половые же клетки образуются в эктодерме гидры лишь осенью, с наступлением холодов. К зиме взрослые особи погибают, оставляя яйца, из которых весной появляется новое поколение.

Бесполое размножение

В благоприятных условиях гидра обычно размножается почкованием. Вначале происходит небольшое выпячивание на стенке тела, которое медленно превращается в маленький бугорок (почку). Постепенно он увеличивается в размерах, вытягиваясь, и на нем образуются щупальца, между которыми можно рассмотреть ротовое отверстие. Сначала молодая гидра соединяется с материнским телом при помощи тоненького стебелька.

Половое размножение

Когда наступают холода или условия становятся не совсем благоприятны для жизнедеятельности гидры (высыхание водоема или длительное голодание), в эктодерме происходит образование половых клеток. В наружном слое нижней части тела образуются яйца, а в особых бугорках (мужских гонадах), которые расположены ближе к ротовой полости, развиваются сперматозоиды. На каждом из них имеется длинный жгутик. С помощью него сперматозоид может перемещаться в воде, чтобы достигнуть яйца и оплодотворить его. Так как половое размножение гидры происходит осенью, образующийся зародыш покрывается защитной оболочкой и ложится на дно водоема на всю зиму, и только с наступлением весны начинает развиваться.

Половые клетки

Эти пресноводные полипы в большинстве случаев раздельнополы (сперматозоиды и яйцеклетки образуются на разных особях), гермафродитизм у гидр встречается крайне редко. С похолоданием в эктодерме происходит закладка половых желез (гонад). Половые клетки образуются в теле гидры из промежуточных клеток и разделяются на женские (яйца) и мужские (сперматозоиды). Яйцеклетка внешне напоминает амебу и имеет ложноножки. Она очень быстро растет, поглощая при этом промежуточные клетки, находящиеся по соседству. К моменту созревания ее диаметр составляет от 0,5 до 1 мм. Размножение гидры при помощи яиц и называется половым.

Сперматозоиды похожи на жгутиковых простейших. Отрываясь от тела гидры и плавая в воде с помощью имеющегося жгутика, они отправляются на поиски других особей.

Оплодотворение

Когда сперматозоид подплывает к особи с яйцеклеткой и проникает внутрь, ядра этих обеих клеток сливаются. После этого процесса клетка приобретает более округлую форму благодаря тому, что ложноножки втягиваются. На поверхности ее образуется толстая оболочка с выростами в виде шипов. Перед наступлением зимы гидра погибает. Яйцо же остается живым и впадает в анабиоз, оставаясь на дне водоема до весны. Когда погода становится теплой, перезимовавшая клетка под защитной оболочкой продолжает свое развитие и начинает делиться, образуя сначала зачатки кишечной полости, затем щупальца. Затем оболочка яйца разрывается, и на свет появляется молодая гидра.

Читать еще:  Видео как пони бегут по дороге в Америке

Регенерация

Особенности размножения гидры включают в себя еще и удивительную способность к восстановлению, в результате которого регенерируется новая особь. Из отдельного кусочка тела, составляющего порой менее одной сотой части всего объема, может образовываться целый организм.

Стоит разрезать гидру на части, как тут же запускается процесс регенерации, при котором каждый кусочек приобретает свой рот, щупальца и подошву. Еще в семнадцатом веке учеными проводились эксперименты, когда методом сращивания различных половинок гидр получались даже семиглавые организмы. Именно с тех пор этот пресноводный полип и получил свое название. Такую способность можно расценивать как еще один способ размножения гидры.

Чем опасна гидра в аквариуме

Для рыбок, имеющих размеры более четырех сантиметров, гидры не представляют опасности. Они, скорее, служат своеобразным индикатором того, насколько правильно кормит рыб хозяин. Если еды дается слишком много, она распадается в воде на мельчайшие кусочки, тогда можно увидеть, как быстро начинают плодиться гидры в аквариуме. Чтобы лишить их этого пищевого ресурса, необходимо уменьшить количество корма.

В аквариуме, где обитают очень крошечные рыбки или мальки, появление и размножение гидры довольно опасно. Это может привести к различным бедам. В первую очередь исчезнут мальки, а оставшиеся рыбки будут постоянно испытывать химические ожоги, которые причиняют щупальца гидры. В аквариум этот организм может попасть с живым кормом, с принесенными из природного водоема растениями и т. д.

Для борьбы с гидрой следует выбирать такие методы, которые не смогут принести вреда обитающим в аквариуме рыбкам. Проще всего воспользоваться любовью гидр к яркому свету. Хотя остается загадкой, каким образом она его воспринимает при отсутствии органов зрения. Нужно затенить все стенки аквариума, кроме одной, к которой прислоняют с внутренней стороны такого же размера стекло. В течение дня гидры перебираются поближе к свету и размещаются на поверхности этого стекла. После чего остается только его аккуратно достать – и рыбкам уже ничего не угрожает.

Благодаря высокой способности к размножению в условиях аквариума гидры способны очень быстро расплодиться. Это следует учитывать и внимательно следить за их появлением, чтобы вовремя избежать неприятностей.

Как отрастить новую конечность? (часть 2)

Повреждение спинного мозга, любого жизненно важного органа или конечности делают из здорового активного человека инвалида на всю оставшуюся жизнь. Полностью разгадав загадку регенерации нашего тела, учёные смогут дать таким людям второй шанс, попутно «утерев нос» ящерицам и лягушкам. Мы будем жить значительно дольше, оставаясь при этом здоровыми и привлекательными, и, наконец, перестанем бояться стоматолога… Причём главные шаги в этом направлении уже сделаны!

Новые руки и ноги

Дорос Платика, глава бостонской компании «Ontogeny», уверен, что однажды мы сможем запустить процесс регенерации, даже если и не поймем все его детали до конца. Инструкция по выращиванию новых органов и частей тела изначально записана в ДНК каждой из наших клеток, — нам просто нужно заставить их включить свою «суперсилу» и повторить то, что они делали в процессе развития плода. И почему раньше в поисках «машины времени» мы не догадывались заглянуть в самих себя.

Специалисты «Ontogeny» не первый год работают над созданием средств для сверхъестественной регенерации. Первым в этом ряду стал недавно открытый фактор роста для стимуляции гена OR1, отвечающий рост костной ткани. Этот ген поможет при лечении сложных переломов, когда две части сломанной кости сильно не совпадают друг с другом, и потому не могут срастись. Часто в таких случаях конечность ампутируют и заменяют протезом.

OR1 стимулирует костную ткань таким образом, что она начинает быстро расти и заполняет собой промежуток между фрагментами сломанной кости. Всё, что требуется от докторов, это подать сигнал, чтобы костные клетки «росли», — а тело и без лишних подсказок разберётся, сколько нужно костной ткани и где. Вполне вероятно, что данная технология скоро будет применяться в Европе, Австралии и Соединённых Штатах.

Если подобные сигналы роста найти для всех типов клеток, отрастить новую ногу можно будет при помощи нескольких инъекций. Однако палка, как известно, «о двух концах». С одной стороны, мы можем ловко «обойти» законы иммунной системы и заставить делиться клетки, которым делиться «не положено». А с другой стороны, мы рискуем «сломать» тот самый механизм, который отвечает за торможение возникновения злокачественных опухолей! Впрочем, преувеличивать проблему тоже не стоит – ведь иммунитет нужно будет отключать только в локальном участке тела, на небольшой промежуток времени и исключительно под присмотром врачей.

Другая проблема (о которой заходила речь в прошлый раз) связана с тем, что потеря конечности для любого теплокровного существа чревата гибелью от потери крови, поэтому «оставить всё как есть» и терпеливо ждать регенерации не получится. Любой же вид медицинского вмешательства помешает образованию «бластомы» и восстановлению руки или ноги. Решение, возможно, лежит в области военных разработок последних лет: почему бы не использовать жидкие медицинские полимеры, специально созданные для оказания первой помощи серьёзно раненным солдатам?

Ещё одна забавная проблема – это количество времени, необходимо для выращивания новой руки или ноги. Когда у эмбрионов начинают расти конечности, диктующие их форму химические вещества легко распространяются по крошечному телу. Да и небольшим существам вроде ящериц требуется всего пара месяцев, чтобы вырастить новую лапку. Но ведь человек, пусть даже не самый высокий, значительно больше!

Лондонский ученый Джереми Брокс считает, что для выращивания новой конечности человеку понадобилось бы не меньше 18 лет. А вот Дорос Платика более оптимистичен: «Я не вижу причины, по которой нельзя отрастить новую ногу за считанные недели или месяцы. Можно решить эту проблему, сформировав очень маленькую конечность, и затем начать её выращивать».

Восстановление тканей и органов

Известно, что с возрастом организм каждого человека теряет свою способность к быстрой регенерации поврежденных тканей, свойственную каждому из нас в детстве (и особенно на этапе эмбрионального развития). Исследования, проведённые в лабораторных условиях на мышах, позволили точно выявить уникальный ген Lin28a, сразу же названный «фонтаном молодости».

При активации этого гена ткани взрослых особей грызунов регенерировали с той же скоростью, что и у молодых. Мыши становятся способны не только к сверхскоростному заживлению ран, но и к быстрому отращиванию шерсти, которую учёные намеренно сбрили. Последнее, на первый взгляд, кажется пустяком, — но и ему тоже можно отыскать применение. Мужчинам, конечно, вряд ли понравится бриться три раза в день, а вот девушки могли бы свободнее экспериментировать с причёской. И потом, технология пригодилась бы при разведении ангорских кроликов, овец и других «шерстистых» животных…

«Это звучит как фантастика, однако Lin28a может быть частью исцеляющего коктейля, который обеспечивает даже у людей преклонного возраста такую скорость регенерации тканей, как у младенцев», — комментирует открытие Джордж Далей из детской больницы Бостона, которому посчастливилось сделать открытие этого удивительного гена во время проведения исследований рака. — «В дальнейшем с использованием этого метода мы получим возможность полностью регенерировать все типы тканей и органов — даже повреждённый мозг».

Как было бы здорово, если бы потерянные зубы отрастали! Ведь после 40 лет склонность к пародонтозу возникает у 80 процентов населения планеты… Подобную революцию в стоматологии уже осуществили японские исследователи: система их лечения основана на генах, которые отвечают за рост фибропластов — тех самых тканей, что растут вокруг зубов и держат их.

Как сообщают учёные, сначала они проверили свой метод на беззубой собаке и обезьяне. Они обработали дёсны животного веществом, активизирующим нужные гены, и спустя всего шесть недель у пса прорезались клыки. По словам исследователей, их метод намного дешевле протезирования и впервые позволяет вернуть в прямом смысле «свои зубы» огромному числу людей. Впрочем, будет ещё лучше, если мы вообще перестанем их терять, не правда ли? Время покажет…

История гидры от Антона Левенгука до наших дней

Парк им. Зоргфлита (Голландия), где была открыта гидра

XVIII век прославили два открытия: электричества и гидры.

Началась эта история более 300 лет назад, в 1702 г. А.Левенгук, известный своей страстью к микроскопическим животным, описал еще одно, найденное им в каналах вблизи города Дельфта. Крошечные организмы сидели на листьях водных растений и шевелили своими «рожками». Заметка Левенгука об этих существах была напечатана в «Трудах Лондонского Королевского общества» в 1703 г. Однако тогда мало кто обратил внимание на какую-то вновь описанную мелкую тварюшку, живущую в грязных каналах. Настоящую известность гидра приобрела благодаря швейцарскому ученому Абрааму Трамбле. Произошло это спустя почти четыре десятилетия – в 1740 г.

Титульный лист оригинала «Мемуаров» А.Трамбле

Тридцатилетний Трамбле приехал в Голландию и устроился учителем детей некоего графа Бентинка. Трамбле считал, что его ученики должны хорошо разбираться в вопросах естествознания и устроил в классной комнате настоящий пресноводный зоопарк, экспонаты для которого собирал в парке имения. Среди этих живых экспонатов оказались и гидры… Трамбле не читал заметку Левенгука и сначала принял их за растения. Чтобы проверить это предположение, он разрезал гидру на две части – и, действительно, каждая половинка через некоторое время восстановилась до целого организма. Однако разрезанием гидры пополам Трамбле не ограничился – он попробовал разрезать ее и на более мелкие части. И к своему удивлению обнаружил, что из каждой из этих частей вырастала новая гидра! Посоветовавшись со своим учителем, знаменитым Рене Антуаном Реомюром, Трамбле решил отнести загадочное создание к полипам, понимая под этим словом существа, способные восстанавливать свое тело даже из маленького фрагмента.

Читать еще:  Ретриверы нашли друг друга в другой стране

Известие о чудесных способностях крохотных организмов быстро распространилось среди образованных людей Европы. О них говорили и писали в письмах, как о величайшей сенсации. Люди «доставали» себе гидр и пытались в домашних условиях повторить опыты Трамбле. А тот охотно делился своими «полипами» со всеми желающими. Более того, он тщательно инструктировал своих последователей, посылая им вместе с гидрами подробные описания собственных экспериментов. Так что его опыты были повторены многими желающими. Однако опубликовал результаты своих экспериментов Трамбле только в 1744 г.

Три вида гидр, которые изучал Трамбле:
1 – Chlorohydra viridissima; 2 – Pelmatohydra oligactis; 3 – Hydra vulgaris

Заметки Трамбле назывались поэтично: «Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов с руками в форме рогов». (Название Hydra этим организмам дал двумя годами позже, в 1746 г., Карл Линней.) Мемуары (буквально: воспоминания) – это рассказ очевидца о неких событиях. Сейчас почему-то принято считать, что о событиях, произошедших с самим автором мемуаров (причем количество людей, желающих поведать миру о происходившем с ними, весьма велико…) Однако мемуары могут быть посвящены описанию и более интересных событий – в частности так называют научные труды, изданные в рамках какого-нибудь общества.

Книга Трамбле включала четыре отдельных мемуара. Каждый из них сопровождался множеством рисунков, выполненных Пьером Лионэ, гравером-натуралистом, тоже, кстати, учеником Реомюра. В первом мемуаре Трамбле описывал обнаруженных им полипов, их внешний вид, движения и «часть того, что удалось открыть относительно их строения». Надо отметить, что из описаний Трамбле следует, что он наблюдал не один вид гидр, а три – обыкновенную (Hydra vulgaris), зеленую (Chlorohydra/H. viridissima) и гидру-олигактис (Pelmatohydra/
H. oligactis
). Кстати, сейчас ученые считают, что на свете живет около 30 видов гидр: 5 – в Европе; не менее 13 – в Америке; 6 – в Африке и 4 – в Японии.

Во втором мемуаре Трамбле описывал окраску полипов, их питание, способы захвата и поглощения добычи, а также места (как сейчас бы сказали – «предпочитаемые места обитания»), время и способы, наиболее подходящие для отыскания полипов в природе. Здесь же содержался ряд сведений о том, в каких условиях лучше всего содержать гидр – рекомендации, не утратившие своего значения до сих пор.

В третьем мемуаре Трамбле описывал размножение гидр. Назвав эти организмы «полипами», он, однако, так и не смог решить, животным или растением является гидра. Может быть, наблюдения за процессом размножения у этих существ помогут прояснить этот вопрос? Еще в декабре 1740 г. Трамбле начал выяснять, каким способом гидры размножаются в естественных условиях. Правда, с декабря по конец февраля его попытки обнаружить гидр с «детенышами» не увенчались успехом. Зато весной исследователь сумел не только пронаблюдать за почкованием гидры, но и определить, сколько «малышей» она может произвести. У него получилось, что в среднем одна особь «приносит» по 20 почек в месяц.

Однако полового процесса у гидр Трамбле обнаружить не удалось, хотя он и наблюдал образование на их теле маленьких овальных телец на ножке, которые затем отваливались. Теперь мы знаем, что это были именно созревшие яйца, но Трамбле не удалось пронаблюдать их дальнейшую судьбу и понять, что это такое.

В итоге, так и не обнаружив у гидр полового размножения, он заканчивает третий мемуар рассуждениями о сходстве полипов с растениями, у которых размножение происходит также с помощью почек и черенков. В то же время, сравнивая гидр с обнаруженными им в тех же прудах мшанками (которых он называл «полипами с султаном» и у которых довольно легко обнаружил яйца), Трамбле все-таки заключил, что все полипы так или иначе должны размножаться половым путем.

Обыкновенная гидра
с мужскими гонадами и яйцом

Вылупление гидры из эмбриотеки

Впервые вылупление маленькой гидры из яйца наблюдал в 1766 г. П.Паллас. Правда, он решил, что наблюдаемый им процесс – один из вариантов почкования. И лишь в 1872 г. Н.Кляйненберг описал возникновение у гидр половых органов (гонад) из клеток эктодермы.

Чаще всего гидры – раздельнополы, т.е. у них есть мужские и женские особи, но изредка встречаются и гермафродиты. Пол особи предопределен и сохраняется и у молодых полипчиков, отпочковывающихся вегетативным путем.

На одной женской особи гидры может развиться до 10 яичников (но чаще 2–3). В каждом яичнике закладываются первичные яйца (оогонии) и множество клеток, содержащих питательные вещества. Первичные яйца имеют псевдоподии, которыми они захватывают (а потом и переваривают) сначала эти питательные клетки, а потом и друг друга.

В итоге «наиболее сильный» оогоний захватывает все остальные, и в конце концов в каждом из яичников развивается только одно яйцо. После двух делений созревания оно разрывает эктодерму и выпадает наружу, правда, оставаясь при этом прикрепленным к материнскому организму тонкой протоплазматической ножкой. В таком состоянии яйцо готово к оплодотворению, которого оно может ожидать от 10 до 30 часов.

В многочисленных семенниках мужских особей гидр после целого ряда делений развиваются очень мелкие сперматозоиды. Созрев, они выходят в воду и окружают готовые к оплодотворению яйца на женских особях.

Оплодотворенное яйцо сразу же начинает дробиться – до стадии превращения в гаструлу. Затем зародыш покрывается оболочкой, часто украшенной выростами и шипиками, и в таком виде падает на дно, где переживает зиму. Когда вода в водоеме начинает прогреваться под лучами весеннего солнца, молодой развившийся полипчик прорывает стенку своего «шипастого» домика и выходит наружу.

Но вернемся к мемуарам Трамбле. Последний из них (четвертый), был самым впечатляющим и назывался «Операции, произведенные на полипах, и их результаты». В этой части работы Трамбле описывал все свои «издевательства» над гидрой, начиная с поперечного рассечения на две половинки до поперечного и продольного рассечения на множество кусочков, каждый из которых затем восстанавливался в новый полип. Очень экзотичны и его тонко выполненные опыты по выворачиванию гидры наизнанку, вкладыванию одного полипа в другой, сращиванию нескольких полипов одного вида в одну особь.

Схема математической модели взаимодействия генов Гирера и Майнхардта

Как уже говорилось, опыты Трамбле еще в его время повторили множество последователей. Но эти опыты проводят и сейчас. В настоящее время, с учетом накопленных знаний о процессах регуляции в организме, они позволяют многое узнать об особенностях крайне интересного и загадочного явления – регенерации.

Как известно, гидра – радиально-симметричное животное. Ее тело представляет собой полую трубку, состоящую из двух слоев клеток с так называемой головой (ротовым отверстием, окруженным щупальцами) на одном конце и подошвой на другом. Единственная дополнительная структура, которая появляется уразмножающихся бесполым способом гидр, – это почка.

А. Пересадка кусочка ткани головы одной гидры поблизости от головы другой вызывает образование почки.
Б. Пересадка кусочка ткани головы одной гидры в различные участки тела другой также вызывает образование почки. Чем больше расстояние от существующей головы, тем процент образования почек выше

Деление клеток происходит в туловищном отделе гидры, а затем новые клетки смещаются или к голове, или к подошве, или к месту образования почки. При этом подошва и голова являются организующими центрами – если новая клетка оказывается по соседству с ними, она никогда не дифференцирует так, чтобы рядом с уже имеющейся головой или подошвой начала развиваться вторая. Однако с расстоянием этот эффект затухает, и в том месте, где «запрет» на образование головы снимается, закладывается почка.

Почему так происходит? Дело в том, что в клетках уже имеющейся головы запущена работа генов-активаторов, продукты деятельности которых стимулируют запуск аналогичных генов в соседних клетках. Гены-активаторы кодируют высокомолекулярные продукты, которые скапливаются в месте синтеза: таким образом в голове поддерживается информация о том, что это – голова. В то же время продукты деятельности генов-активаторов стимулируют работу генов-ингибиторов, которые в свою очередь тормозят работу генов-активаторов. Замкнутый круг? Нет. Продукты работы генов-ингибиторов отличаются низкой молекулярной массой, они легко распространяются (диффундируют) из места синтеза и оказываются в клетках, расположенных поблизости от головы, но за ее пределами. Именно там они не дают включаться генам-активаторам, а значит – закладываться новой голове. Мало того, если кусочек ткани развившейся головы одной гидры пересадить в тело другой, то из пересаженного куска в любом случае разовьется голова (почка) – даже если он окажется в непосредственной близости от уже имеющейся собственной головы особи-реципиента. То есть если «программа головы» запущена, то продукты деятельности генов-ингибиторов уже не могут ее остановить.

Но по мере удаления от головы концентрация ингибиторов падает, и когда она становится ниже определенного значения, то «разрешается» новая голова, т.е. закладывается почка. Аналогичным образом действуют и активаторы и ингибиторы подошвы. Правда, ингибиторы подошвы, вероятно, сильнее, чем головы, так как на нормальной гидре никаких дополнительных почек-ног никогда не образуется.

Сейчас известно и несколько генов, отвечающих за «понимание» клетками тела гидры того, в каком месте относительно оси «подошва–голова» они находятся. Большинство этих генов кодируют ферменты, расщепляющие белки внеклеточного матрикса – неразделенной на клетки полоски вещества, на которой с разных сторон располагаются клетки эктодермы и энтодермы. Концентрация расщепляющих ферментов в матриксе гидры плавно изменяется от одного конца тела к другому таким образом, что в каждой точке матрикс имеет свой, уникальный, состав. Он-то и позволяет клеткам определить свое положение. А если гидра, например, теряет голову, то в железистых клетках энтодермы в районе повреждения из специальных гранул высвобождаются определенные белковые молекулы. Связываясь с рецепторами на эпителиально-мышечных клетках, расположенных по соседству, эти молекулы включают в них «программу образования головы».

Читать еще:  Моржи в восторге от гармони видео

Вот так постепенно ученые проникают в секреты удивительных способностей гидры. Однако, у исследователей еще много вопросов к этому животному, и один из них, казалось бы, прост: а сколько живет гидра? Однажды этот вопрос был задан участникам одного из международных конгрессов вне официальной программы, на пикнике. И попал в «номинацию» самых трудных. Приз за ответ на него получил профессор из Цюриха Пьер Тардент: «Гидра будет жить до тех пор, пока лаборантка не разобьет пробирку, в которой она живет!» Действительно, некоторые ученые считают, что это животное может жить вечно…

Литература

Трамбле А. Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов с руками в форме рогов /Пер. с франц. И.Канаева. – М.-Л.: Гос. изд-во биол. и мед. литературы, 1937.
Степаньянц С.Д., Кузнецова В.Г., Анохин Б.А. Гидра. – М.: КМК, 2003.

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Тип кишечнополостные

Характерные черты этого типа животных и главный представитель кишечнополостных — гидра — настоящий пресноводный хищник.

  • Во-первых, это многоклеточные животные;
  • во-вторых, кишечнополостные — это организмы с радиальной (лучевой) симметрией;

В биологии о радиальной симметрии говорят, когда через трёхмерное существо проходят одна или более осей симметрии.

  • 2 зародышевых лепестка: листок эктодермы и листок энтодермы (если проще, то «внешний» и «внутренние» листки);
  • Очень характерное строение тела — наружный пласт клеток — эпидермис, слой клеток, образующих кишечную полость — гастродермис («гастро-» — пищеварительный), а между ними — прослойка из соединительной ткани — мезоглей.

Прослойка эта похожа на желе. У разных организмов количество мезоглея разное. У медуз, например, эта прослойка составляет 90% от массы тела.

  • Специальных органов дыхания нет, специальных органов выделения тоже нет, но есть очень органы чувств. Есть нервная система — либо нервное сплетение, либо цепи нейронов.
  • Размножение — есть как бесполое — почкованием, так и половое.

Бесполое размножение чем-то напоминает вегетативное размножение растений — у организма образуется «почка», которая отделяется и становится новым самостоятельным организмом.

Теперь рассмотрим жизнедеятельность и строение самого известного представителя типа кишечнополостных —

Гидры пресноводной

Гидру часто называют «полип гидра». «Полип» — означает много конечностей.

Она, как следует из названия, действительно обитает в местах с пресной водой.

Это многоклеточное животное длинной буквально несколько миллиметров.

А знаете, что именно интересует ученых в гидре? Ее способность к регенерации.

Регенерацией называется восстановление организмом утраченных частей на той или иной стадии жизненного цикла.

Действительно, гидра может восстановить утерянный кусочек тела или даже целое щупальце. Эта способность удивительная и, конечно, было бы здорово использовать ее для людей…

Подошвой гидра крепится к какой-нибудь поверхности, растопыривает щупальца и ждет добычу.

Интересны щупальца гидры.

Во- первых, они могут вытягиваться на довольно большое расстояние, во-вторых, на них находятся стрекательные клетки.

Они выпускают яд, который парализует добычу, потом гидра щупальцами подтягивает пищу ко рту.

Внешняя оболочка организма — эктодерма — клетки этой ткани образуют кожно-мускульный мешок. Сокращения клеток приводят к движению.

Энтодерма гидры — внутренние клетки — они же «пищеварительные» клетки. Их основная функция — осуществлять пищеварение. Они выделяют пищеварительный сок, размягчают пищу, захватывают ее фагоцитозом и окончательная переработка идет уже внутри этих клеток.

У гидры есть рефлексы.

Рефлекс состоит из трех последовательных этапов: восприятия раздражения, передачи возбуждения от этого раздражения по нервным клеткам и ответной реакции организма каким-либо действием.

Сенсорные клетки гидры воспринимают изменение температуры, состав воды, тактильные раздражения, передают их нервным клеткам, гидра реагирует.

Размножение гидры

Бесполое размножение — почкованием.

Половое размножение.

Гидра — гермафродит. (у растений мы бы назвали это однодомность).

Сперматозойд оплодотворяет яйцекелетку, образуется яйцо, которое при наступлении благоприятных условий начинает делиться и образует новую молодую гидру.

У некоторых гидройдных кишечнополостных есть очень интересное явление — чередование поколений.

Гидры и медузы — это чередование поколений. Поколение прикрепленной гидры сменяет поколение свободноплавающих медуз.

Бывает, что одно поколение доминирует над другим, в таком случае чередования не происходит.

Не смотря на другую форму тела, строение медузы — это общее строение кишечнополостных.

  • в ЕГЭ это вопрос A5 — Разнообразие организмов
  • A13 — Основные типы беспозвоночных
  • A32 — Многообразие организмов
  • B4 —Сопоставление: знания об организмах разных царств

Гидры (Hydra)

Кто из нас не читал книг о многокрасочном мире коралловых полипов на мелководье тропических морей! А вот о том, что в наших заросших стоячих водоемах живет родич этих полипов — гидра (Hydra) (правда, не очень близкий), вряд ли кто знает. А он примечателен.

Отыскать гидр в водоеме очень трудно. Они сидят на растениях, камнях, кусках дерева, находящихся в воде, но стоит любой из этих предметов вытащить из воды, и ничего, кроме невзрачного слизистого комочка, не увидишь. Надо поступить иначе: набрать растения в густо заросшем водоеме, положить их в банку или аквариум с водой и дать всему успокоиться. После этого рассмотрите содержимое сквозь стекло. Вот тут вы их и увидите. Это небольшие существа, имеющие форму недлинного, узкого цилиндра, который прикреплен основанием к подводному предмету и несет на свободном конце несколько гибких нитевидных щупалец. Встречаются гидры с непостоянной толщиной осевой части тела: оно у них более толстое, а ближе к основанию переходит в узкий стебелек. Это стебельчатая, или бурая гидра (Hydra oligactis).

Гидра устроена крайне просто. Тело ее представляет собой мешок, на свободном конце которого открывается ротовое отверстие, окруженное щупальцами. Мешок этот состоит из двух слоев клеток-наружного и внутреннего. Первый осуществляет контакт тела с внешней средой, второй усваивает пойманную пищу. Пища (это, прежде всего, очень мелкие животные, плавающие в толще воды, например рачки) улавливается щупальцами.

Для лова рачков и других мелких животных у гидры, как и у всех представителей стрекающих кишечнополостных, имеется мощное оружие — батареи стрекательных клеток. Особенно много их на щупальцах, отчего они иногда выглядят узловатыми. Внутри каждой такой клетки лежит крупная овальная капсула с торчащим наружу чувствительным волоском, а в самой капсуле — скрученная в спираль нить, представляющая собой тонкую трубку.

Итак, гидра на охоте. Вот около ее щупалец плавает характерными прыжками дафния. Вдруг она коснулась щупальца гидры, и что-то ее остановило. И сколько бы вы ни ждали, дафния больше не шелохнется. Отберем теперь жертву у гидры и рассмотрим ее в микроскоп. Мы увидим на теле дафнии много разных стрекательных клеток. Одни из них, вонзившись, ввели в нее яд, отчего она и перестала двигаться, другие обвились в несколько колец вокруг ножек и щетинок дафнии, и, наконец, третьи просто приклеились к телу — ими гидра притягивает к себе добычу. Парализованная жертва закреплена на щупальце микроскопическими «гарпунами» (обычно их бывает много и они разного типа). Щупальце сгибается, подносит добычу ко рту, и гидра неторопливо заглатывает ее. Тело раздувается (жертва часто шире), начинается процесс пищеварения, осуществляемый прежде всего внутри клеток, выстилающих кишечную полость. Непереваренные остатки пищи выбрасываются через рот.

На некоторых гидрах можно заметить как бы ветвление. Недалеко от основания отходит второй, маленький полип — это почка. Она отделится, когда подрастет, и заживет самостоятельной жизнью. Передвигаются гидры не спеша. Они отделяются от субстрата, на котором сидят, переворачиваются к нему щупальцами и таким образом очень медленно ползут, или «шагают».

Гидра может размножаться и почкованием, и половым путем. В верхней части тела гидры имеются небольшие бугорки, где формируются сперматозоиды, а в нижней, ближе к месту прикрепления, — крупные выступы, здесь образуются яйца.

Некоторые гидры, например зеленая гидра (Hydra [Chlorohydra] viridissima), обладают ярко-зеленой окраской, зависящей от присутствия в их теле одноклеточных водорослей. Водоросли снабжают ткани гидры кислородом и некоторыми органическими веществами, а гидра в свою очередь обеспечивает их необходимыми для растений соединениями азота и фосфора.

Одна из самых замечательных способностей гидр — способность восстанавливать свое тело из маленьких кусочков. Известный датский писатель Ханс Шерфиг в своей небольшой книге «Пруд», написанной с необыкновенной любовью ко всему живущему на Земле, так описал открытие этой способности гидры: «Двадцать пятое сентября 1740 года — знаменательный день в истории зоологии. В этот день швейцарец Абраам Трамбле разрезал пресноводный полип гидру на две части. Обе части после операции продолжали жить. Из одного куска, названного Трамбле «головой», выросло новое тело, а из другого — новая «голова». Спустя четырнадцать дней после эксперимента возникли два новых живых организма». Примечательны и другие опыты, рассказанные Шерфигом в этой книге: «Гидра невелика, всего два с половиной сантиметра. Такое небольшое существо делили на сто кусочков — и из каждого куска возникала новая гидра. Расщепляли его пополам и мешали половинкам срастись — получались два взаимосвязанных друг с другом животных. Расчленяли гидру на пучки — образовывалась пучкообразиая колония гидр. Когда же разрезали несколько гидр и позволяли отдельным частям срастись, получались и вовсе страшилища: организмы о двух головах, о нескольких головах. И эти чудовищные, уродливые формы продолжали жить. » Прямо как у мифической лернейской гидры — многоголовой змеи, с которой боролся Геракл и имя которой получил этот пресноводный полип.

Гидра, хоть и малозаметный и даже невзрачный обитатель наших пресных вод, играет в водоемах заметную роль — в зоне зарослей она существенно влияет на численность мелких животных. Кроме того, гидра дает общее представление о строении и образе жизни примитивной и древней группы животных — стрекающих кишечнополостных.

Литература: Раки, моллюски. Я. И. Старобогатов. Природа Ленинградской области, 1988

Источники:

http://wildwildworld.net.ua/articles/bessmertnye-gidry
http://fb.ru/article/220236/razmnojenie-gidryi-opisanie-osobennosti
http://my19edwin.livejournal.com/425563.html
http://bio.1sept.ru/article.php?ID=200500404
http://distant-lessons.ru/tip-kishechnopolostnye-gidra.html
http://zooclub.ru/bezp/118735.shtml

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector