Aralin 10 Biology Baitang 7
T kumain A: Pagpaparami ng Hydra. Pagbabagong-buhay. halaga sa kalikasan.
Gawain.
Alamin ang mga tampok na istruktura at proseso ng buhay ng hydra bilang isang mababang multicellular na hayop.
Upang pag-aralan ang mga tampok ng pamumuhay na may kaugnayan sa kapaligiran.
Upang bumuo ng kaalaman tungkol sa pag-uuri ng hydra.
Pagbuo ng mga kasanayan upang gumana sa mga micropreparations.
Mga kagamitan sa aralin.
Talahanayan “Freshwater hydra, multimedia projector, , mikroskopyo, micropreparation "Hydra".
Pag-update ng kaalaman.
Pangalanan ang mga antas ng organisasyon ng wildlife. Saang antas nabibilang ang mga coelenterates, freshwater hydra? Paano ito mapapatunayan.
Anong mga uri ng simetrya ang katangian ng mga hayop? Pangalanan ang uri ng simetrya sa mga bituka ng hayop.
Ipaliwanag ang bentahe ng ganitong uri ng simetrya para sa mga coelenterates.
pangalan katangian uri ng bituka.
Pag-aaral ng bagong materyal
Panimula ng guro.
Mahigit dalawa at kalahating siglo na ang nakalilipas, isang binata ang dumating mula sa Switzerland patungong Holland. Katatapos lang niya ng kanyang pag-aaral sa unibersidad sa agham. Nangangailangan ng pera, nagpasya siyang kunin ang kanyang sarili bilang isang tutor sa isang bilang. Ang trabahong ito ay nag-iwan sa kanya ng oras upang gawin ang kanyang sariling pananaliksik. tinawag binata Abraham Tremblay. Hindi nagtagal ay nakilala ang kanyang pangalan sa buong naliwanagang Europa. At sumikat siya sa pamamagitan ng pag-aaral kung ano ang literal na nasa ilalim ng mga paa ng lahat - napakasimpleng mga organismo na matatagpuan sa mga puddles at ditches. Isa sa mga nabubuhay na nilalang na ito, na maingat niyang sinuri sa mga patak ng tubig na sumalok mula sa isang kanal, napagkamalan ni Tremblay na isang halaman.
slide 3.4.
Ang freshwater hydra ay kabilang sa uri ng mga bituka ng bituka. Kabilang sa mga kinatawan ng uri ng bituka na naninirahan sa mga dagat, mayroong mga sessile form - polyp at free-floating - jellyfish. Ang hydra freshwater ay isa ring polyp.
Isulat ang klasipikasyon ng species na "Freshwater Hydra".
Aplikasyon. slide 5
Ang panlabas na istraktura ng hydra
Ang katawan ng hydra sa anyo ng isang manipis na pahaba na bag, 2-3 mm lamang hanggang 1 cm ang haba, ay nakakabit sa isang halaman o iba pang substrate na may mas mababang dulo nito. Ilalim na bahagi katawan ay tinatawag na nag-iisang. Sa kabilang dulo ng katawan ng hydra ay isang bibig na napapalibutan ng isang talutot ng 6-8 galamay.
Paggawa gamit ang isang micropreparation. Isaalang-alang ang panlabas na istraktura ng hydra.
Aplikasyon. slide 6, 7
I-sketch ang panlabas na istraktura ng hydra sa isang notebook, lagdaan ang mga bahagi ng katawan.
Istraktura ng cell hydra
Ang katawan ng hydra ay may anyo ng isang sac, ang mga dingding nito ay binubuo ng dalawang patong ng mga selula: ang panlabas ay ang ectoderm at ang panloob ay ang endoderm. Sa pagitan nila ay may mahina magkakaibang mga selula. Ang cavity na nabuo ng sac na ito ay tinatawag na intestinal cavity.
Aplikasyon. Slide 7, 8, 9.
Punan ang scheme na "Ectoderm cells"
Nagtatrabaho kami nang nakapag-iisa. Punan ang scheme na "Entoderma cells"
Ano ang mga proseso ng buhay ng mga buhay na organismo?
Aplikasyon. Ang paggalaw ng Hydra. slide 13, 14.
Ang istraktura ng mga sistema ng nerbiyos. Pagkairita.
Aplikasyon. Slide 15,16.
Nutrisyon
Ang Hydra ay isang aktibong mandaragit. Sinabi ito ni Abraham Tremblay habang pinapanood ang hydra.
Kung ang hydra ay gutom, ang katawan nito ay umaabot sa buong haba nito at ang mga galamay ay nakabitin. Ang pagkain na nilamon ng hydra ay nakakairita sa mga sensitibong selula ng endoderm. Bilang tugon sa pangangati, inilalabas nila ang digestive juice sa lukab ng bituka. Sa ilalim ng impluwensya nito, nangyayari ang bahagyang pagtunaw ng pagkain.
Aplikasyon. Slide 17, 18.
pagpaparami
Ang Hydra ay nagpaparami nang sekswal at asexual (namumuko) na mga paraan. Karaniwan itong namumulaklak sa tag-araw. Sa pamamagitan ng taglagas, ang mga male at female sex cell ay nabuo sa katawan ng hydra, at nangyayari ang pagpapabunga.
Aplikasyon. Slide 19, 20, 21.
Pagbabagong-buhay
Setyembre 25, 1740 Pinutol ni Abraham Tremblay ang hydra sa dalawang bahagi. Ang magkabilang bahagi matapos ang operasyon ay patuloy na nabuhay. Mula sa isang piraso, na tinawag ni Tremblay na "ulo", isang bagong katawan ang lumago, at mula sa isa pa - isang bagong "ulo". 14 na araw pagkatapos ng eksperimento, dalawang bagong buhay na organismo ang lumitaw. Ang Hydra ay maliit, 2.5 sentimetro lamang. Ang gayong maliit na nilalang ay nahahati sa isang daang piraso - at mula sa bawat piraso ay lumitaw ang isang bagong hydra. Ito ay nahati sa kalahati, at ang mga kalahati ay pinigilan na lumaki nang magkasama - dalawang hayop na magkakaugnay sa bawat isa ay nakuha. Ang hydra ay nahahati sa mga bundle - isang bundle-like colony ng hydras ay nabuo. Kapag ang ilang mga hydras ay pinutol at ang mga indibidwal na bahagi ay pinayagang tumubo nang magkasama, ang resulta ay ganap na mga halimaw: mga organismo na may dalawang ulo at kahit na marami. At ang mga napakapangit, pangit na anyo na ito ay patuloy na nabubuhay, nagpapakain at dumami! Ang isa sa mga pinakatanyag na eksperimento ng Tremblay ay na sa tulong ng isang balahibo ng baboy ay pinaikot niya ang hydra sa loob, iyon ay, ang panloob na bahagi nito ay naging panlabas; pagkatapos noon ay nabuhay ang hayop na parang walang nangyari.
Aplikasyon. Slide 22, 23, 24.
Pagsasama-sama.
Piliin ang mga tamang pahayag.
1. Kabilang sa mga bituka ng hayop ay may mga kinatawan na may radial at bilateral na simetrya ng katawan.
Ang lahat ng mga coelenterate ay may mga nakakatusok na selula.
Ang lahat ng coelenterates ay mga hayop sa tubig-tabang.
Ang panlabas na layer ng katawan ng bituka na lukab ay nabuo sa pamamagitan ng balat-muscular, stinging, nerve at intermediate cells.
Ang paggalaw ng hydra ay nangyayari dahil sa pagbawas ng mga nakatutuya na mga thread.
Ang lahat ng coelenterates ay mga mandaragit.
Ang mga coelenterates ay may dalawang uri ng panunaw - intracellular at extracellular.
Ang mga Hydra ay hindi makatugon sa mga iritasyon.
2. Pangalanan ang mga katangiang katangian freshwater hydra.
3. Punan ang talahanayan.
4. Punan ang mga nawawalang salita sa mga pangungusap.Ang hydra ay nakakabit... sa substratum, sa kabilang dulo ay..., napapalibutan ng... . Hydra... isang organismo. Ang mga selula nito ay dalubhasa, bumubuo sila ng ... mga layer. Sa pagitan nila ay... Ang isang natatanging katangian ng mga bituka ng hayop ay ang pagkakaroon ng ... mga selula. Lalo na marami sa mga ito sa ... at sa paligid ng bibig. Ang panlabas na layer ay tinatawag na ... , ang panloob na layer ... . Sa pamamagitan ng bibig, ang pagkain ay pumapasok ... sa lukab.
Takdang aralin.
Pag-aralan ang talata.
Ulitin ang mga palatandaan ng mga bituka ng hayop.
Maghanda ng mga ulat tungkol sa mga bituka ng hayop (dikya, corals, sea anemone).
Ang katawan ng hydra ay may anyo ng isang pahaba na sac, ang mga dingding nito ay binubuo ng dalawang patong ng mga selula - ectoderm At endoderm.
Sa pagitan ng mga ito ay namamalagi ang isang manipis na gelatinous non-cellular layer - mesoglea nagsisilbing suporta.
Ang ectoderm ay bumubuo ng pantakip ng katawan ng hayop at binubuo ng ilang uri ng mga selula: epithelial-muscular, nasa pagitan At nakatutuya.
Ang pinakamarami sa kanila ay epithelial-muscular.
ectoderm
epithelial na selula ng kalamnan
sa gastos mga hibla ng kalamnan, na nakahiga sa base ng bawat cell, ang katawan ng hydra ay maaaring magkontrata, humaba at yumuko.
Sa pagitan ng mga epithelial-muscular cells ay mga grupo ng maliliit, bilugan na mga cell na may malaking nuclei at isang maliit na halaga ng cytoplasm, na tinatawag na nasa pagitan.
Kapag nasira ang katawan ng hydra, nagsisimula silang lumaki nang husto at hatiin. Maaari silang maging iba pang mga uri ng hydra body cells, maliban sa mga epithelial-muscular.
Sa ectoderm ay nakakatusok na mga selula ginagamit para sa pag-atake at pagtatanggol. Pangunahing matatagpuan ang mga ito sa mga galamay ng hydra. Ang bawat stinging cell ay naglalaman ng isang hugis-itlog na kapsula kung saan ang nakatutusok na sinulid ay nakapulupot.
Ang istraktura ng isang nakakatusok na selula na may nakapulupot na nakatutusok na filament
Kung ang biktima o ang kaaway ay hinawakan ang sensitibong buhok, na matatagpuan sa labas ng nakatutusok na selda, bilang tugon sa pangangati, ang nakatutusok na sinulid ay itatapon at tumusok sa katawan ng biktima.
Ang istraktura ng stinging cell na may ejected stinging thread
Sa pamamagitan ng channel ng thread, isang substance na kayang paralisahin ang biktima ay pumapasok sa katawan ng biktima.
Mayroong ilang mga uri ng mga stinging cell. Ang mga sinulid ng ilang butas balat hayop at mag-iniksyon ng lason sa kanilang mga katawan. Ang mga sinulid ng iba ay bumabalot sa biktima. Ang mga sinulid ng pangatlo ay napakadikit at dumidikit sa biktima. Kadalasan ang hydra ay "nagpapa-shoot" ng ilang mga nakatutusok na mga selula. Pagkatapos ng pagbaril, namatay ang nakatutusok na cell. Ang mga bagong stinging cell ay nabuo mula sa nasa pagitan.
Ang istraktura ng panloob na layer ng mga cell
Ang endoderm ay naglinya sa buong lukab ng bituka mula sa loob. Kasama sa komposisyon nito digestive-muscular At glandular mga selula.
Endoderm
Sistema ng pagtunaw
Mayroong mas maraming digestive-muscular cells kaysa sa iba. Muscular fibers sila ay may kakayahang contraction. Kapag umikli sila, ang katawan ng hydra ay nagiging payat. Ang mga kumplikadong paggalaw (paggalaw sa pamamagitan ng "tumbling") ay nangyayari dahil sa mga contraction ng mga fibers ng kalamnan ng mga selula ng ectoderm at endoderm.
Ang bawat isa sa mga digestive-muscular cells ng endoderm ay may 1-3 flagella. nag-aalinlangan flagella lumikha ng isang agos ng tubig, kung saan ang mga particle ng pagkain ay nababagay sa mga selula. Ang digestive-muscular cells ng endoderm ay nagagawang bumuo mga pseudopod, kumukuha at digest ng maliliit na particle ng pagkain sa digestive vacuoles.
Ang istraktura ng digestive muscle cell
Ang pagkakaroon sa endoderm mga glandular na selula ilihim ang digestive juice sa lukab ng bituka, na nagpapatunaw at bahagyang natutunaw ang pagkain.
Ang istraktura ng dilaw na selula
Ang biktima ay nakuha ng mga galamay sa tulong ng mga nakatutusok na mga selula, ang lason na mabilis na nagpaparalisa sa maliliit na biktima. Sa coordinated na paggalaw ng mga galamay, ang biktima ay dinadala sa bibig, at pagkatapos, sa tulong ng mga contraction ng katawan, ang hydra ay "ilalagay" sa biktima. Nagsisimula ang panunaw sa lukab ng bituka ( pantunaw ng tiyan), nagtatapos sa loob digestive vacuoles epithelial-muscular cells ng endoderm ( intracellular digestion). Ang mga sustansya ay ipinamamahagi sa buong katawan ng hydra.
Kapag ang mga labi ng biktima na hindi maaaring digested at ang mga basurang produkto ng cellular metabolism ay nasa digestive cavity, ito ay kumukontra at mawawalan ng laman.
Hininga
Si Hydra ay humihinga ng oxygen na natunaw sa tubig. Wala siyang mga organ sa paghinga, at sumisipsip siya ng oxygen sa buong ibabaw ng kanyang katawan.
Daluyan ng dugo sa katawan
Wala.
Pagpili
Pagpili carbon dioxide at iba pang mga hindi kinakailangang sangkap na nabuo sa proseso ng mahahalagang aktibidad, ay isinasagawa mula sa mga selula ng panlabas na layer nang direkta sa tubig, at mula sa mga cell ng panloob na layer - papunta sa bituka ng bituka, pagkatapos ay lumabas.
Sistema ng nerbiyos
Sa ilalim ng skin-muscle cells ay mga stellate cells. Ito ay mga nerve cell (1). Ang mga ito ay magkakaugnay at bumubuo ng isang nervous network (2).
Sistema ng nerbiyos at pagkamayamutin ng hydra
Kung hinawakan mo ang hydra (2), pagkatapos ay isang excitation (electrical impulses) ang nangyayari sa mga nerve cells, na agad na kumakalat sa buong nervous network (3) at nagiging sanhi ng pag-urong ng skin-muscle cells at ang buong katawan ng hydra ay umiikli. (4). Pagkatugon ang katawan ng hydra sa naturang pangangati - walang kondisyong reflex.
mga sex cell
Sa paglapit ng malamig na panahon sa taglagas, nabuo ang mga selulang mikrobyo mula sa mga intermediate na selula sa hydra ectoderm.
Mayroong dalawang uri ng germ cell: egg, o female germ cells, at sperm, o male germ cells.
Ang mga itlog ay mas malapit sa base ng hydra, ang spermatozoa ay bubuo sa mga tubercle na matatagpuan mas malapit sa bibig.
egg cell Si Hydra ay mukhang amoeba. Nilagyan ito ng mga pseudopod at mabilis na lumalaki, sumisipsip ng mga katabing intermediate na mga cell.
Hydra egg cell structure
Istraktura ng tamud ng Hydra
spermatozoa sa hitsura sila ay kahawig ng flagellated protozoa. Iniiwan nila ang katawan ng hydra at lumangoy sa tulong ng isang mahabang flagellum.
Pagpapabunga. pagpaparami
Lumalangoy ang spermatozoon hanggang sa hydra kasama ang egg cell at tumagos dito, at ang nuclei ng parehong germ cell ay nagsanib. Pagkatapos nito, ang mga pseudopod ay binawi, ang cell ay bilugan, isang makapal na shell ay inilabas sa ibabaw nito - isang itlog ay nabuo. Kapag ang hydra ay namatay at bumagsak, ang itlog ay nananatiling buhay at nahuhulog sa ilalim. Sa pagsisimula ng mainit-init na panahon, ang isang buhay na selula sa loob ng proteksiyon na shell ay nagsisimulang hatiin, ang mga nagresultang selula ay nakaayos sa dalawang layer. Ang isang maliit na hydra ay bubuo mula sa kanila, na lumalabas sa pamamagitan ng pagkalagot ng egg shell. Kaya, ang multicellular animal hydra sa simula ng buhay nito ay binubuo lamang ng isang cell - ang itlog. Ito ay nagpapahiwatig na ang mga ninuno ng hydra ay mga single-celled na hayop.
Hydra asexual reproduction
Sa kanais-nais na mga kondisyon Ang Hydra ay nagpaparami nang walang seks. Ang isang bato ay nabubuo sa katawan ng hayop (karaniwan ay nasa ibabang ikatlong bahagi ng katawan), ito ay lumalaki, pagkatapos ay nabuo ang mga galamay at ang bibig ay lumalabas. Ang mga batang hydra buds mula sa organismo ng ina (kasabay nito, ang mga polyp ng ina at anak na babae ay nakakabit na may mga galamay sa substrate at hinila sa magkaibang panig) at mamuhay ng malaya. Sa taglagas, ang hydra ay lumipat sa sekswal na pagpaparami. Sa katawan, sa ectoderm, ang mga gonad ay inilalagay - mga glandula ng kasarian, at ang mga selula ng mikrobyo ay bubuo mula sa mga intermediate na selula sa kanila. Sa pagbuo ng gonadal hydra, nabuo ang isang medusoid nodule. Iminumungkahi nito na ang mga hydra gonad ay lubos na pinasimple na mga sporosac, huling yugto sa isang serye ng pagbabago ng nawalang medusoid generation sa isang organ. Karamihan sa mga species ng hydra ay dioecious, ang hermaphroditism ay hindi gaanong karaniwan. Ang mga itlog ng hydra ay mabilis na lumalaki, na nagpapa-phagocytize ng mga nakapaligid na selula. Ang mga mature na itlog ay umaabot sa diameter na 0.5-1 mm. Ang pagpapabunga ay nangyayari sa katawan ng hydra: sa pamamagitan ng isang espesyal na butas sa gonad, ang tamud ay pumapasok sa itlog at sumasama dito. Ang zygote ay sumasailalim sa kumpletong unipormeng pagdurog, bilang isang resulta kung saan nabuo ang isang coeloblastula. Pagkatapos, bilang isang resulta ng magkahalong delamination (isang kumbinasyon ng imigrasyon at delamination), nangyayari ang gastrulation. Sa paligid ng embryo, nabuo ang isang siksik na proteksiyon na shell (embryotheca) na may matinik na mga outgrowth. Sa yugto ng gastrula, ang mga embryo ay nahuhulog sa anabiosis. Ang mga adult na hydra ay namamatay, at ang mga embryo ay lumulubog sa ilalim at naghibernate. Sa tagsibol, nagpapatuloy ang pag-unlad, sa parenchyma ng endoderm, ang isang bituka na lukab ay nabuo sa pamamagitan ng pagkakaiba-iba ng mga selula, pagkatapos ay nabuo ang mga rudiment ng mga galamay, at isang batang hydra ay lumabas mula sa ilalim ng shell. Kaya, hindi tulad ng karamihan sa mga marine hydroids, ang hydra ay walang free-swimming larvae, ang pag-unlad nito ay direkta.
Pagbabagong-buhay
Ang Hydra ay may napakataas na kakayahang muling makabuo. Kapag pinutol sa maraming bahagi, ibinabalik ng bawat bahagi ang "ulo" at "binti", pinapanatili ang orihinal na polarity - ang bibig at mga galamay ay bubuo sa gilid na mas malapit sa dulo ng bibig ng katawan, at ang tangkay at talampakan - sa ang aboral na bahagi ng fragment. Ang buong organismo ay maaaring maibalik mula sa magkahiwalay na maliliit na piraso ng katawan (mas mababa sa 1/100 ng volume), mula sa mga piraso ng mga galamay, at mula din sa isang suspensyon ng mga selula. Kasabay nito, ang proseso ng pagbabagong-buhay mismo ay hindi sinamahan ng pagtaas ng mga dibisyon ng cell at isang tipikal na halimbawa ng morphallaxis.
Paggalaw
Sa isang kalmado na estado, ang mga galamay ay pinalawak ng ilang sentimetro. Ang hayop ay dahan-dahang gumagalaw sa kanila mula sa gilid patungo sa gilid, na naghihintay para sa biktima. Kung kinakailangan, ang hydra ay maaaring gumalaw nang mabagal.
"Paglalakad" mode ng lokomotion
"Paglalakad" na paraan ng paggalaw ng hydra
Ibinabaluktot ang katawan nito (1) at ikinakabit ang mga galamay nito sa ibabaw ng isang bagay (substrate), hinihila ng hydra ang talampakan (2) sa harap na dulo ng katawan. Pagkatapos ang paggalaw ng hydra ay paulit-ulit (3.4).
Ang "tumbling" na paraan ng paggalaw
Ang "tumbling" na paraan upang ilipat ang hydra
Sa isa pang kaso, ito ay tila sumisingaw sa ibabaw ng ulo nito, na salit-salit na nakakabit sa mga bagay na may mga galamay man o may talampakan (1-5).
Tulad ng naunawaan mo na mula sa nakaraang pagtatanghal, maraming mga kinatawan ng kaharian ng hayop ang may kakayahang muling makabuo. Ngunit ang anyo at sukat ng regenerative growth sa iba't ibang mga hayop ay maaaring mag-iba nang malaki. Sa kabanatang ito, makakatagpo tayo ng apat na sikat na biologist na pinagkakautangan natin ng malaking kaalaman tungkol sa pagpapanumbalik ng mga nawawalang organo. Ang bawat isa sa mga siyentipiko ay pumili ng kanyang sariling paraan ng pag-aaral ng problema ng pagbabagong-buhay, at magiging malinaw sa iyo na walang isang paraan upang malutas ang problema. Ang pag-unawa sa mekanismo ng pagbabagong-buhay ay maaari lamang magmula sa isang maingat na paghahambing ng impormasyon na nakuha gamit ang iba't ibang mga eksperimentong diskarte.
ALLISON BURNET. HYDRA REGENERATION
Nagtuturo si Allison Burnett sa Northwestern University sa Evanston, Illinois. Inilaan niya ang karamihan sa kanyang aktibidad na pang-agham sa pag-aaral ng cellular organization at mga proseso ng paglago v hydra (Hydra), kabilang sa parehong grupo ng mga invertebrates tulad ng dikya, sea anemone at corals. Gaya ng unang binanggit ni Tremblay noong 1740, ang kakayahan sa pagbabagong-buhay ng mga hydra ay hindi mas mababa sa intensity kaysa sa kakayahan ng mga planarian. Samakatuwid, hindi kataka-taka na tiyak na ang mga pag-aaral ng pagbabagong-buhay sa mga hydra at planarian na naging paksa ng daan-daang mga siyentipikong ulat sa maraming wika sa mundo. Ang mga Hydra ay ang pinakakaraniwang bagay para sa pagse-set up ng mga eksperimento para sa parehong mga layuning pang-edukasyon at pananaliksik.
Ang mga hayop na tulad ng halaman ay karaniwang nakatira sa mga pond, nakakabit sa ilang uri ng aquatic na halaman o bato sa tulong ng isang cell disk (sole) na matatagpuan sa base ng katawan. Sa kabaligtaran ("ulo") na dulo ng tubular body ng hydra ay isang bibig na bumubukas sa isang parang sac na digestive cavity. Napapaligiran ito ng isang talutot ng mga galamay (mula anim hanggang sampu), na patuloy na gumagalaw sa paghahanap ng pagkain. Ang isa sa mga paraan ng pagpaparami ng hydra ay namumuko - ang pagbuo ng maliliit na protrusions, o mga buds, sa ibabang bahagi ng katawan ng isang invertebrate. Unti-unti, nabubuo ang mga galamay at iba pang mga organo na tipikal ng hydra sa lumalaking bato. Pagkatapos ang indibidwal na anak na babae ay nahiwalay sa magulang at nagsimula ng isang malayang buhay. Ang mga nagresultang buds ay nagbibigay sa hydra ng hitsura ng isang nilalang na maraming ulo. Ang mataas na kapasidad ng pagbabagong-buhay ng hayop ay nagsilbing batayan para sa pagpapangalan dito sa sinaunang Greek mythological monster ng siyam na ulo na Hydra, na madaling maibalik ang mga ulo na naputol sa isang labanan (Fig. 33). Sa hydra at mga kaugnay na hayop, ang dingding ng katawan ay binubuo ng mga selula na sumasaklaw sa katawan mula sa labas (ectoderm) at may kakayahang magkontrata, at mga selulang naglilinya sa digestive cavity (endoderm); ang espasyo sa pagitan ng dalawang layer na ito ay napuno ng manipis na layer ng gelatinous substance na tinatawag na mesoglea. Ang pinakakaraniwang hydra sa haba ay hindi lalampas sa 30 milimetro.
Pinag-aralan ni E. Burnett ang iba't ibang katangian ng hydr. Inilaan niya ang kanyang unang gawain sa pag-aaral ng istraktura at pag-andar ng mga espesyal na selula ng mga hindi pangkaraniwang hayop na ito: mga nerve cell na lumikha ng isang network. mga pagbuo ng nerve sa dingding ng katawan, katangian ng lahat ng coelenterates; glandular cells na bumubuo sa endoderm at naglalabas digestive enzymes; pati na rin ang mga nakakatusok na selula na matatagpuan sa mga galamay, na may kakayahang magtapon ng baluktot na sinulid na may lason na nagpaparalisa sa maliliit na hayop, biktima ng hydra, at para sa mga layuning pang-proteksiyon. Bilang karagdagan sa mga nakalista sa maraming lugar ng katawan ng hydra, ang mga maliliit na selula na walang anumang mga espesyal na function ay matatagpuan; ang mga ito ay tinutukoy bilang intermediate, o "interstitial" na mga cell ("I-cells"),
Pagbabagong-buhay ng Hydra
Inilaan ni Burnett ang kanyang susunod na mga eksperimento sa pag-aaral ng mga espesyal na kadahilanan ng paglago, na, sa kanyang opinyon, ay inilabas ng hydra. Sa pabor sa pagkakaroon ng naturang mga sangkap, ang mga obserbasyon sa likas na katangian ng pagbabagong-buhay sa hydra ay nagsalita, si Burnett at iba pang mga mananaliksik ay pinamamahalaang upang mahanap na ang paglago zone ng hayop ay matatagpuan sa dingding ng katawan nang direkta sa ilalim ng mga galamay. Ang patuloy na pagbuo ng mga bagong selula sa zone na ito ay humahantong sa katotohanan na ang mga mature na selula na nakahiga sa malapit ay unti-unting itinutulak sa dalawang magkasalungat na direksyon - patungo sa mga galamay at patungo sa base ng katawan - at ang mga bagong selula, habang nag-iiba, pinapalitan ang mga ito. Kapag ang "lumang" mga selula ay umabot sa mga dulo ng katawan ng hydra, sila ay nahuhulog sa nakapalibot na kapaligiran sa tubig. Ayon sa hypothesis sa itaas, kung ang alinman sa mga dalubhasang mga cell ay namatay bago matapos ang proseso ng paglipat, ang kanilang lugar ay kinuha ng kalapit na mga I-cell, na sumasailalim sa kaukulang mga pagbabago at nagsasagawa ng mga pag-andar ng mga pinalitan na mga cell. Ang huling paraan ng pagpapalit ng cellular ay madalas na sinusunod: ang mga nakakatusok na selula ay patuloy na natupok sa proseso ng pagkuha ng biktima, at mga glandular na selula - sa proseso ng panunaw. Bilang isang resulta, ang katawan ng hydra ay sumasailalim sa halos tuluy-tuloy na pag-renew (sa parehong paraan), kung saan ang hayop na ito, hindi nang walang dahilan, ay tumanggap ng pangalang "imortal".
Bilang karagdagan sa mga mekanismo ng pagbabagong-buhay na patuloy na gumagana, ang mga hydra ay muling bumubuo kapag nasira ng mga eksperimentong manipulasyon. Ang mga hayop na ito ay hindi lamang nagagawang muling buuin ang alinman sa mga nawalang bahagi, ngunit ganap ding ibalik ang katawan mula sa anumang pinakamaliit na fragment, maliban sa mga galamay at talampakan. Sa proseso ng paglago ng pagbabagong-buhay, ang isang malinaw na polarity ay nabanggit: kapag ang hydra ay pahalang na pinutol sa kalahati, ang "ulo" na bahagi, na may mga galamay, ay nagpapanumbalik ng tangkay na may solong mula sa ibabaw ng sugat, at kabaliktaran. Sa unang sulyap, ang hydra ay may gradient ng mga katangian kasama ang linya ng galamay - ang nag-iisang, katulad ng inilarawan sa halimbawa ng mga planarian. Gayunpaman, iba ang iminungkahi ni Burnett. Medyo mas maaga, kasama ng iba pang mga mananaliksik, dumating siya sa konklusyon na ang paglago zone sa ilalim ng mga galamay ay nagtatago ng isang espesyal na sangkap ng paglago, nagpapasigla proseso paghahati ng selula. Ngayon Burnett iminungkahing na sa parehong zone ay ginawa at napakalaki Ang paglago ay isang sangkap at ang proseso ng parehong normal at regenerative na paglaki ng hydra ay nakasalalay sa kumbinasyon ng dalawang salik na ito.
Modelo ng paglago ng Hydra
Upang ilarawan ang bisa ng kanilang mga hypotheses, madalas na ginagamit ng mga mananaliksik ang paglikha ng mga modelo ng ilang mga proseso. Ang modelo ng regulasyon sa paglago ng hydra na iminungkahi ni Burnett (Larawan 34) ay nagmumungkahi na ang parehong mga sangkap na nagpapasigla sa paglaki at pumipigil sa paglaki ay dahan-dahang lumilipat mula sa kanilang lugar ng produksyon patungo sa base ng katawan ng hayop, at ang sangkap na pumipigil sa paglaki ay binubuo ng "likido. " mga molekula na unti-unting lumalabas sa katawan patungo sa kapaligiran.
Anong mga tampok ng pagbabagong-buhay ng hydra ang nagbigay kay Burnett ng batayan para sa pagbabalangkas ng mga prinsipyo ng kanyang modelo? Una sa lahat, ang likas na katangian ng pagbabagong-buhay pagkatapos ng dissection. Sa itaas na bahagi, na nagdadala ng mga galamay, ang mga sangkap na nagbabawal at nagpapasigla sa paglaki ay ginawa. Makatuwirang ipagpalagay na magkakaroon ng neutralisasyon ng isang kadahilanan sa isa pa. At sa katunayan, hindi namin naobserbahan ang paglaki ng mga galamay sa dissected na dulo, sa kabaligtaran, dito nagsisimula ang isang tangkay na may solong at ang polarity na katangian ng katawan ng hayop ay naibalik. Ang paglaki ng "ulo" sa ibabaw ng sugat ng mas mababang kalahati ng hydra ay nagpapatunay sa dalawang iba pang mga postulate ng hypothesis: una, sa kalahating ito ng hydra ay walang mga cell na may kakayahang gumawa ng isang sangkap na pumipigil sa paglago, at, pangalawa , karamihan sa mga ito, na dapat ay umabot sa bahaging ito ng katawan na inilabas na sa kapaligiran.
Bilang karagdagan sa polarity ng regenerative growth ng hydra, ipinapaliwanag din ng modelong Burnett ang ilang aspeto. normal na anyo paglago nito, sa partikular na pagpaparami sa pamamagitan ng pag-usbong. Mula sa punto ng view ng hypothesis tungkol sa presensya sa katawan ng hydra ng isang gradient ng mga proseso ng buhay kasama ang linya na "tentacle - sole", mahirap maunawaan ang mekanismo ng namumuko. Ayon sa gradient na modelo ng pagbabagong-buhay sa mga planarian, ang rate ng anumang biological na proseso ay mas mataas sa dulo ng ulo ng hayop, habang sa hydra mabilis na paglaki, kinakailangan para sa namumuko, ay nangyayari sa isang bahagi ng katawan na napakalayo mula sa "ulo". Ngunit sa kabilang banda, ang teorya ni Burnett ang madaling nagpapaliwanag sa kababalaghang naobserbahan sa kalikasan. Mahalaga lamang na tandaan na ang putative factor ng pagpigil sa paglago ay pinagkalooban ng tumaas na "fluidity". Lumilikha ito ng labis na sangkap na nagpapasigla sa paglaki sa ibabang bahagi ng katawan ng hydra, na nagsisiguro sa aktibong paglaki ng mga indibidwal na anak na babae sa rehiyon ng tangkay. Sa "kidneys" ang independiyenteng produksyon ng isang growth-inhibiting substance sa lalong madaling panahon ay magsisimula, na nagpapaliwanag sa polarity ng katawan ng mga bagong nabuo na hydras.
Ano ang pinakamahalagang katangian ng modelo ng regulasyon sa paglago ng hydra ng Burnett? Ipinapaliwanag nito, una, ang parehong normal at nagbabagong-buhay na mga anyo ng paglaki ng mga invertebrates na ito sa pamamagitan ng isang unibersal na teorya, at, pangalawa, ang naobserbahang polarity ng paglaki sa pamamagitan ng interaksyon ng dalawang partikular na kemikal na salik. Napakahalaga ng mga ideyang ito, ngunit gayunpaman, ang modelo ni Burnett ay hindi nagbibigay ng tiyak na sagot sa lahat ng tanong na may kaugnayan sa pagbabagong-buhay sa hydra. Ang kahalagahan nito ay pangunahing nakasalalay sa katotohanan na maaari itong magsilbing batayan para sa karagdagang mga eksperimentong pag-aaral, na kasalukuyang isinasagawa kapwa ni Burnett mismo at ng iba pang mga siyentipiko na interesado sa problemang ito.
MARCUS SINGER. NERVE AT REGENERATION
Napag-usapan na natin ang kahalagahan ng mga nerbiyos sa ilang mga yugto ng pagbabagong-buhay ng paa sa mga amphibian. Si Marcus Singer ng University of Cleveland School of Medicine, Ohio, ang unang naging interesado sa relasyon sa pagitan ng neural tissue at mga proseso ng pagbabagong-buhay sa iba't ibang aspeto ng problemang ito.
Sa mga eksperimento sa denervation ng newt limbs, itinatag ng Singer na ang pagbabagong-buhay ay nakasalalay sa pangangalaga ng nerve hanggang sa yugto ng pagbuo ng isang mahusay na nabuong tuod na blastema. Ang isang serye ng mga karagdagang napaka-kagiliw-giliw na pag-aaral ay nagpapahintulot sa Singer na ipakita ang isang posibleng paraan ng impluwensya ng nervous tissue sa proseso ng pagbawi. Siya ay dumating sa konklusyon na ang nervous tissue ay nagtatago ng ilan aktibong sangkap kinakailangan para maganap ang pagbabagong-buhay. Ang mang-aawit ay nagsasalita tungkol sa pangangailangang pag-aralan ang "neurotropic" na ahente sa antas ng molekular.
Ang kalidad ng kinakailangang nervous tissue
Ang bawat nerve na matatagpuan sa mga limbs ng vertebrates ay binubuo, kumbaga, ng dalawang bahagi. Ang isa sa kanila - pandama (sensitibo) - nagdadala ng mga nerve impulses mula sa paa hanggang sa gitna sistema ng nerbiyos anuman ang likas na katangian ng pagpapasigla ng paa. Ang ikalawang bahagi ay motor, nagdadala ito ng mga signal mula sa central nervous system hanggang sa mga kalamnan ng paa, na nagbibigay ng tugon sa iba't ibang uri ng stimuli. Sa una, sinubukan ng Singer na itatag kung ang parehong bahagi ng nerve ay kasangkot sa pagpapanumbalik ng paa ng newt. Upang gawin ito, kaagad bago ang pagputol ng forelimb ng newt, hiniwalay ng siyentipiko ang alinman sa lahat ng pandama na dulo ng tatlong pangunahing nerbiyos ng paa, o lahat ng mga motor (Fig. 35). Ito ay naging matagumpay na nagpapatuloy ang pagbabagong-buhay sa parehong mga variant ng eksperimento, iyon ay, sa pangangalaga ng alinman sa motor o sensory innervation. Mula dito maaari nating tapusin na ang epekto ng nervous tissue sa pagbabagong-buhay ay hindi kalidad, dahil ang uri ng nerve fiber na natitira sa dissected limb ay hindi nakakaapekto sa regenerative capacity nito sa anumang paraan. Ngunit kung ano ang masasabi tungkol sa dami panig ng usapin? Paano nakakaapekto ang dami ng napreserbang nervous tissue sa proseso ng pagbabagong-buhay?
Dami ng Neural Tissue na Kinakailangan
Ang pagsusuri ng mga resulta ng mga nakaraang eksperimento ay nagpapakita na para sa normal na paggaling limbs, hindi na kailangang panatilihin ang nervous tissue sa karaniwang halaga. Pagkatapos ng lahat, ang kumpletong pagpapanumbalik ng isang paa na walang sensory o motor nerve endings ay nangyayari na may malinaw na pagkawala ng isang makabuluhang bahagi ng mga nerbiyos. Ngunit, dahil ang isang ganap na denervated na paa ay hindi kaya ng pagbabagong-buhay, tila mayroong isang tiyak na minimum na halaga ng neural tissue na kinakailangan para sa muling paglaki nito. Iminungkahi ng mang-aawit ang isang pamamaraan ng mga eksperimento kung saan posible na maitatag ang halaga ng naturang minimum.
Ang parehong sensory at motor na dulo ng tatlong pangunahing nerbiyos ng paa ay binubuo ng mga bundle na may isang tiyak na bilang ng mga nerve fibers na magkakaugnay ng connective tissue. Sa unang yugto ng eksperimento, natukoy ang bilang ng mga hibla sa bawat bahagi ng tatlong nerbiyos na ito. Inihanda para sa mikroskopya, ang mga paghahanda ng mga nakahalang na seksyon ng mga buo na nerbiyos ay nabahiran sa paraang mabibilang ang bilang ng mga hibla sa parehong pandama at mga bahagi ng motor. Sa iba't ibang mga variant ng dissection ng mga nerbiyos sa mga pang-eksperimentong hayop, madaling matukoy ang bilang ng mga natitirang elemento ng nerve - para dito, kinakailangan lamang na ibawas ang bilang ng na-dissect mula sa kilalang bilang ng mga hibla ng isang naibigay na nerve. Ang mga resulta ay medyo kawili-wili. Kung higit sa 1298 nerve fibers ang nanatili sa paa, ang pagbabagong-buhay ay nagpapatuloy nang normal; kung ang kanilang bilang ay bumaba sa ibaba 793, ang pagbabagong-buhay ay hindi naganap. Kung ang bilang ng mga napreserbang nerve fibers ay mula 793 hanggang 1298, kung minsan ay nangyayari ang pagpapanumbalik ng paa, at kung minsan ay hindi. Kaya, ang pagbabagong-buhay ay ibinibigay ng isang tiyak na average na bilang ng mga nerve fibers (793-1298), ang tinatawag na antas ng threshold.
Makatuwirang ipagpalagay na ang kakulangan ng kakayahang muling buuin ang mga paa sa ito o sa hayop na iyon ay maaaring dahil sa pagkabigo na maabot ang threshold na bilang ng mga nerve fibers. Ngunit ang karagdagang mga eksperimento ng Singer ay nagpakita na ang kakayahang muling makabuo ay hindi pa rin natutukoy. kabuuang bilang natitira pagkatapos ng pagputol ng mga nerve fibers. Nakarating siya sa konklusyong ito sa pamamagitan ng paghahambing ng bilang ng mga nerve fibers sa mga limbs ng mga hayop ng isang bilang ng mga species. Sa mga hayop na walang kakayahan sa pagbabagong-buhay, tulad ng mga daga o mga palaka na nasa hustong gulang, ang mga numerong nakuha ay mas mababa sa threshold number sa mga newt. Ngunit binibilang ang bilang ng mga nerve fibers sa Xenopus, ng South African clawed frog, hindi inaasahang nagpakita na ang parehong mababang bilang ng mga nerve fibers sa mga hayop na ito ay pinagsama sa isang mahusay na binibigkas na kakayahan sa pagbabagong-buhay, na nagpapakita rin ng sarili sa pang-adultong estado (Fig. 36).
Ang pagkakasalungatan na ito ay nalutas kapag, bilang karagdagan sa pagbibilang ng mga hibla, ang laki ng mga nerbiyos ng mga paa't kamay ay tinutukoy sa mga kinatawan ng iba't ibang grupo ng mga hayop. At the same time, yun pala mga hibla ng nerve sa Xenopus makabuluhang lumampas sa diameter ng parehong mga hibla sa mga daga at mga palaka na nasa hustong gulang ng iba pang mga species. Bilang isang resulta, ang antas ng innervation ng paa Xenopus makabuluhang mas mataas kaysa sa inihambing na mga species ng hayop na may pinababang regenerative capacity. Sa ilalim ng impluwensya ng nakuha na data, ang konsepto ng antas ng threshold ay kailangang bahagyang baguhin. Ngayon sinasabi nito na ang kakayahang muling makabuo ay taglay ng mga paa ng mga hayop kung saan ang isang tiyak na antas ng suplay ng naputulan na zone na may kabuuang halaga ng nervous tissue ay ibinibigay, o neuroplasm.
Ayon kay Singer, ang konsepto ng threshold level ay matagumpay na nagpapaliwanag kung bakit ang kakayahang ibalik ang mga limbs ay bumababa sa proseso ng ebolusyon, sa kabila ng malinaw na ebolusyonaryong "kapaki-pakinabang" ng pagbabagong-buhay. Nagtatalo siya na habang ang central nervous system ay naging mas kumplikado, nagkaroon ng unti-unting pagbaba sa dami ng nervous tissue sa mga limbs. Sa pagsasaalang-alang na ito, sa mas mataas na vertebrates, ang antas ng threshold ng limb innervation na nai-postulate ng kanyang teorya ay hindi naabot. Kasabay nito, naniniwala si Singer na ang kalikasan ay hindi walang kabuluhan na isinakripisyo ang kakayahang ibalik ang mga limbs, na sumusunod sa landas ng mas higit na pagpapabuti ng central nervous system. Ang pagkakaroon ng kakayahang gumawa ng mabilis na mga desisyon na nagbibigay-daan sa isang hayop na epektibong ipagtanggol ang sarili laban sa mga kaaway ay may higit na ebolusyonaryong halaga kaysa sa kakayahang muling palakihin ang mga nawawalang bahagi ng katawan.
Paano pinasisigla ng mga ugat ang paglaki ng tissue?
Ang susunod na hakbang ay pag-aralan ang mga mekanismo ng impluwensya ng nervous tissue sa pagbabagong-buhay. Iminungkahi ng mang-aawit na sa mga unang yugto ng pagbabagong-buhay, ang isang kemikal na itinago ng mga ugat ay may epekto sa regulasyon. Ang denervation ng isang salamander limb sa panahon ng pagbuo ng blastema ay huminto sa pagbabagong-buhay dahil sa ang katunayan na ang produksyon ng sangkap na ito ay humihinto. Ngunit paano kung, pagkatapos ng denervation, ang kawalan ng dapat na chemical factor-regulator ay kahit papaano ay nabayaran? Ang pinakamahirap na bahagi ng mga eksperimentong ito ay napatunayang paghahanap ng paraan upang gamutin ang mga denervated regenerating limbs ng salamanders na may iba't ibang kemikal. Sinubukan na ilapat ang mga reagents nang direkta sa ibabaw ng tuod o iniksyon ang mga ito sa tissue gamit ang isang hiringgilya. Ngunit sa alinmang kaso ay hindi nagpatuloy ang pagbabagong-buhay ng denervated stump. Imposible ring ibukod ang posibilidad na ang stimulant ng kemikal na nilalaman sa mga paghahanda na ginamit ay hindi lamang umabot sa blastema, tulad ng nangyayari kapag ito ay itinago ng mga nerbiyos sa mga natural na kondisyon. Upang malutas ang problemang ito, iminungkahi ng Singer ang isang espesyal na aparato, na dapat na doblehin ang normal na aktibidad ng mga nerbiyos sa pinakamalapit na posibleng paraan, unti-unting ilalabas ang mga nasubok na sangkap nang direkta sa blastema ng paa. Ang prosesong ito ay tinatawag na pagbubuhos, kaya naman ang imbensyon ay tinawag na Singer microinfusion apparatus.
Microinfusion
Ang apparatus na iminungkahi ng Singer ay inilaan para sa tuluy-tuloy na daloy ng maliliit na volume ng likido sa pamamagitan ng mga limbs ng newts denervated sa isang maagang yugto ng pagbabagong-buhay. Ang pagpapatakbo ng aparato ay batay sa pag-ikot ng mekanismo ng orasan, na na-convert sa paggalaw ng pagsasalin ng tornilyo. Ang tornilyo, sa turn, ay nagtutulak ng isang maliit na piston hypodermic syringe pagpapakain ng solusyon sa isang manipis na plastic tube na ipinasok sa lugar ng karayom. Ang libreng dulo ng tubo ay nagtatapos sa isang glass capillary, na ipinasok sa balikat na rehiyon ng newt pagkatapos ng anesthesia ng hayop at pagkatapos ay tumagos sa mga tisyu ng tuod at blastema. Ang tornilyo na bahagi ng mekanismo ay maaaring konektado sa isang movable plate na pinindot mula sa mga piston ng isang bilang ng mga hiringgilya - ginagawang posible ng pagbabagong ito na sabay na mag-infuse ng ilang mga newts (Fig. 37).
Ang mga newt ay pinananatili sa ilalim ng anesthesia hanggang sa limang oras, kung saan ang iba't ibang mga kemikal ay ipinapasok sa regenerating limb. Upang ang pagbubuhos ay maging natural na proseso ang pagpapakawala ng mga kemikal sa pamamagitan ng nerve tissue, ang pinakamababang dami ng mga nasubok na solusyon - mga 0.001 milliliters kada oras - pumasok sa paa.
Iminungkahi ng mang-aawit na ang pinaka-malamang na sangkap na nakakaapekto sa regenerative na kapasidad ay maaaring ang neurotransmitter (transmitter ng nervous tension) acetylcholine. Mayroong ilang mga dahilan para sa pagpapalagay na ito. Una, ang acetylcholine ay kilala na inilalabas ng nerve tissue sa panahon ng impulse transmission. Pangalawa, kapag tinutukoy ang nilalaman ng acetylcholine sa paa sa iba't ibang yugto ng pagbabagong-buhay, natagpuan na sa tinatawag na mga yugto na umaasa sa neuro, ang halaga nito ay naging mas malaki kaysa sa normal na tisyu. Matapos ang pagbuo ng blastema at sa yugto ng respecialization, ang nilalaman ng acetylcholine ay bumalik sa normal na antas(Larawan 38).
Sa regenerating limbs ng newts sa buong iba't ibang panahon Ang oras ay pinangangasiwaan ng iba't ibang mga konsentrasyon ng acetylcholine. Tila mataas ang posibilidad na ang pagbubuhos ng acetylcholine ay, sa hindi bababa sa ilang mga kaso, ay magbibigay ng posibilidad ng pagbabagong-buhay ng denervated limb. Ngunit ang mga inaasahan ay hindi natupad. Ang pagbubuhos ng denervated limbs ay hindi kailanman humantong sa pagkumpleto ng proseso ng pagbabagong-buhay.
Sa kabila ng ilang pagkabigo na dulot ng resulta ng mga eksperimentong ito, dapat pa rin itong ituring na mahalaga, dahil hindi nito kasama ang isa sa mga mga posibleng mekanismo impluwensya ng nervous tissue sa pagbabagong-buhay at nagpapahintulot sa mga mananaliksik na tumuon sa paghahanap ng mga alternatibo.
Molecular biology at limb regeneration
Ang likas na katangian ng sangkap kung saan ang nervous tissue ay nakakaimpluwensya sa pagbabagong-buhay ng mga paa't kamay ay nananatiling hindi maliwanag. Sinubukan kamakailan ng mga mananaliksik na tumatalakay sa isyung ito na tukuyin ang mekanismo ng pagkilos ng mga nerbiyos sa nagbabagong-buhay na mga selula, umaasa sa ganitong paraan upang matukoy kung ano ang kasangkot sa itong proseso sangkap.
Kapag ang isang paa ay denervated sa yugto ng pagbuo ng blastema, ang proseso ng pagbabagong-buhay ay nagambala, na nagpapahiwatig na ang mga selula ng blastema ay tumigil sa paggana. Ito ay lubos na lohikal na ipagpalagay na ang denervation ay nakakaapekto sa isa sa mga pinaka mahahalagang tungkulin mga cell, lalo na ang proseso ng synthesis ng protina.
Ang mga detalye ng proseso ng synthesis ng protina sa mga cell ay inilarawan sa anumang manwal sa biology, ngunit sa madaling sabi maaari silang mabuo bilang mga sumusunod. Ang mga molekula ng DNA, na matatagpuan sa nucleus ng bawat cell, ay naglalaman ng naka-encode na impormasyon para sa synthesis ng iba't ibang mga protina. Nagsisilbi sila bilang isang uri ng matrix para sa pagbuo ng messenger RNA molecules na nagdadala ng tinukoy na impormasyon sa mga ribosome na matatagpuan sa cytoplasm ng mga cell. Dito nagaganap ang proseso ng pag-iipon ng mga protina mula sa mga indibidwal na "mga bloke ng gusali", na mga amino acid. Sa mga eksperimento gamit ang radioactive isotopes, sinubukan ng Singer at ng kanyang mga collaborator na matukoy kung ano ang epekto ng denervation ng paa ng newt sa maagang yugto ng pagbuo ng blastema sa synthesis ng protina sa mga selula ng paa. Nagpatuloy sila mula sa katotohanan na sa panahon ng denervation ang ganitong uri ng aktibidad ng cellular ay dapat huminto o hindi bababa sa pagbaba.
Ang mga amino acid, tulad ng maraming iba pang mga kemikal, ay maaaring "tag" kung ang ilan sa mga elemento ay pinalitan ng mga radioactive. Ang intensity ng pagsasama ng mga may label na amino acid sa mga molekula ng protina ay maaaring gamitin upang matukoy ang antas ng synthesis ng protina sa mga selula ng blastema. Alinsunod dito, ang epekto ng denervation ay dapat magpakita mismo sa isang pagbabago sa antas ng pagsasama ng mga may label na amino acid sa mga protina na na-synthesize ng mga selula ng blastema.
Kaya, ang mga may label na amino acid ay ipinakilala sa tissue ng mga regenerating limbs ng newts. Upang matukoy ang label sa kasong ito hindi autoradiography, ngunit ibang paraan. Sa iba't ibang oras pagkatapos ng pagpapakilala ng mga may label na amino acid, isang blastema ay nakuha, triturated, at mga protina ay ibinukod. Ang mga sample ng mga nakuha na materyales ay inilagay sa isang scintillation counter - isang aparato na nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang antas ng radyaktibidad na inilabas ng isang tiyak na halaga ng protina kada minuto.
Ang mga resulta ng mga eksperimento ay nakumpirma ang paunang hypothesis: ang paghahanda ng mga protina ng blastema cell mula sa denervated limbs ay makabuluhang mas radioactive kumpara sa isang katulad na paghahanda mula sa mga limbs kung saan ang innervation ay napanatili. Kaya, ang synthesis ng protina sa mga selula ng blastema ay talagang nakasalalay sa pagkakaroon ng isang sangkap na itinago ng nervous tissue. Upang kumpirmahin ang konklusyon na ito, nagsagawa ang Singer ng mga eksperimento sa paglilinang ng tissue ng nerbiyos at inilagay ang materyal mula sa mga kultura sa mga blastema ng regenerating limbs, na dati nang na-denervate. Pagkatapos ay inulit niya ang eksperimento sa isang radioisotope na pag-aaral ng synthesis ng protina ng mga selula ng blastema. Pagkatapos ng pagbubuhos ng materyal mula sa mga kultura ng tissue ng nerbiyos, ang mga selula ng blastema ng mga denervated na limbs ay kasama ang may label na mga amino acid na may humigit-kumulang na parehong intensity ng mga selula ng blastema na may napanatili na innervation.
Kaya, ito ay unang nakilala sa antas ng molekular ang epekto ng isang sangkap na inilabas ng nervous tissue na nakakaapekto sa proseso ng pagbabagong-buhay ng paa. Ang pagtuklas, na mahalaga sa kanyang sarili, ngunit din ng mas pangkalahatang kahalagahan, ay nagpasigla sa interes ng mga siyentipiko sa aspetong ito ng problema ng pagbabagong-buhay at inilatag ang pundasyon para sa pag-aaral ng mga tiyak na mekanismo ng regulasyon ng biological phenomenon na ito.
ELIZABETH HAY. IMBESTIGASYON SA MGA PROSESO NG REGENERATION GAMIT ANG ELECTRONIC MICROSCOPE
Ang mga electron microscopic na pag-aaral na isinagawa ni Elizabeth Hay sa Harvard Medical School ay nag-ambag ng malaki sa aming pag-unawa sa kapalaran ng mga indibidwal na mga cell sa panahon ng pagbabagong-buhay. Sa tulong ng isang optical mikroskopyo, tulad ng alam na natin, ang pangkalahatang pagkakasunud-sunod ng mga pagbabago sa antas ng mga cell na nangyayari sa mga regenerating limbs ng salamanders sa mga yugto ng dedifferentiation, blastema formation, at reddifferentiation ay natukoy. Gayunpaman, ang limitasyon ng mga magnification na makakamit sa isang optical mikroskopyo ay nag-iwan ng maraming tanong na hindi nasasagot. Halimbawa, kapag pinag-aaralan ang pagbabagong-buhay sa mga planarian, hindi nasagot ng microscopy kung ang pagbuo ng blastema ay nangyayari dahil sa paglipat ng mga reserbang neoblast cells o dahil sa dedifferentiation ng mga mature na selula. flatworm. Ang maingat na pag-aaral ng mikroskopiko ng elektron na isinagawa ni E. Hay ay naging posible upang malutas ang isang bilang ng mahahalagang isyu pagbabagong-buhay sa mga invertebrates at vertebrates at makakuha ng maraming karagdagang impormasyon.
Mga cell ng regenerating limb
Kapag gumagamit ng isang maginoo optical mikroskopyo, tatlong pangunahing mga katanungan ay nanatiling hindi nalutas sa pag-aaral ng mga cell ng regenerating limbs ng salamanders. Ang una sa kanila ay tumutukoy sa mga indibidwal na bahagi ng cell, organelles. Ipinapalagay na ang mga organel ng mga selulang tuod ay aktibong kasangkot sa pagbuo ng blastema. Ngunit anong mga pagbabago ang nararanasan ng mga organoid sa panahon ng dedifferentiation ng mga mature na selula? Ang mga detalye ng prosesong ito ay hindi maaaring pag-aralan sa ilalim ng isang optical mikroskopyo.
Ang pangalawang tanong ay lumitaw mula sa data ng optical microscopy, na nagpakita na ang mga cell na bumubuo sa blastema ng paa ay hindi nagdadala ng anumang mga bakas ng pinagmulan mula sa isa o ibang "magulang" na mga cell at hindi nakikilala sa bawat isa sa istraktura. Talaga bang magkapareho ang mga selula ng blastema? Ito ay ipinahiwatig ng maraming data, ngunit imposible pa ring ibukod ang ilang mga pagkakaiba na hindi nakikita sa isang optical microscope. Higit pang pananaliksik ang kailangan upang patunayan na ang mga selulang blastema ay talagang nawala ang kanilang Lahat mga tampok na istruktura ng magkakaibang mga selula.
Ang pangatlong problema ay may kinalaman sa kalabuan sa tanong kung aling mga tisyu ng paa ang sumasailalim sa dedifferentiation at bahagi ng blastema. Sa partikular, nalalapat ito sa pagkawala ng pagdadalubhasa ng muscular tissue ng tuod. Ang mga micrograph na nakuha sa isang optical mikroskopyo ay nagpakita na ang mga dissected na dulo ng mga kalamnan ng paa ay nagiging "gusot" sa yugto ng "pagbuwag" kasunod ng pagputol, at ang ilang mga selula ng kalamnan sa lugar na ito ay nahihiwalay mula sa pangunahing mass ng kalamnan, nag-dedifferentiate at lumipat sa ibabaw ng sugat, ang mga mananaliksik ay may pananaw na ang tissue ng kalamnan ay hindi napapailalim sa proseso ng dedifferentiation. Naniniwala sila na pagkatapos ng paglabas ng mga nasirang dulo ng mga buo na kalamnan mula sa cellular detritus, mayroong direktang muling paglaki ng bagong tissue ng kalamnan at ang pagtagos ng mga kalamnan sa bagong nabuo na bahagi ng paa. Ang mga obserbasyon ng mikroskopikong elektron ng Hay ay naging posible na pag-aralan nang mas detalyado ang istraktura ng cytoplasm ng mga regenerating na mga cell at nagbigay ng sagot sa mga tanong na ito. Tulad ng malamang na naunawaan mo na, ginamit ang isang transmission electron microscope para sa layuning ito. Ang mga ultrathin na seksyon ng normal at nagbabagong-buhay na mga axolotl limbs ay pinag-aralan na may espesyal na pansin sa istraktura ng mga selula ng kalamnan at kartilago, dahil ang mga selulang ito ay madaling matukoy sa mature na estado sa pamamagitan ng mga partikular na sangkap na kanilang inilalabas.
Una sa lahat, ang likas na katangian ng mga selula ng dalawang nabanggit na uri sa hindi pinutol na paa ay itinatag. Sa cytoplasm ng mga mature na cell ng cartilage, sa mataas na pagpapalaki, maraming mga lamad at ribosome ang malinaw na nakikita - maliliit na intracellular na mga particle na nagsisilbing mag-ipon ng mga protina mula sa mga amino acid. Ang mga ribosom ay malapit na nauugnay sa mga istruktura ng lamad. Maaari ka bang mag-isip ng isa pang halimbawa ng isang katulad na pattern na natuklasan? Oo, nakakita na tayo ng katulad sa mga electron micrographs ng fibroblasts na kasangkot sa proseso ng pagpapagaling ng sugat. Ang matrix na nakapalibot sa mga cell ng cartilage ay naglalaman ng collagen, gayundin ang mga tisyu ng peklat na nabuo ng mga fibroblast, kaya ang parehong mga uri ng mga cell ay synthesize ang mga molekula ng protina na ito sa mga ribosom na nauugnay sa mga lamad. Sa mga cartilaginous na selula ng isang normal na paa, ang Golgi complex ay matatagpuan din, na karaniwan para sa mga glandular na selula. Sa mga mature na selula ng kalamnan, halos ang buong puwang ng cytoplasm ay inookupahan ng mga bundle ng contractile material, ang transverse striation na kung saan ay malinaw na napansin na may mga pagpapalaki ng electron microscope.
Ipinakita ng mga electron micrograph na ang mga selula ng kalamnan ay sumasailalim sa pagbabago sa mga tisyu ng blastema. Sa mga paghahanda na nakuha ni Hay sa mga unang yugto ng pagbabagong-buhay, sa mga lugar ng dissection ng kalamnan tissue, kabilang sa maraming nuclei ng natitirang buo na kalamnan, ang mga hangganan ng mga bagong nabuo na mga cell ay nakikita. Ang mga maliliit na selula ay natagpuan din dito, bawat isa sa kanila ay may isang nucleus. Nang maglaon, lumilitaw ang mga selulang ito sa ibabaw ng sugat ng paa at naging mga selulang blastema.
Kapag sinusuri sa ilalim ng isang electron microscope, ang mga selula ng maagang blastema ng axolotl limb ay malinaw na nakikilala mula sa mature na kalamnan o mga cell ng cartilage (Fig. 39). Halimbawa, ang mga cytoplasmic membrane ng blastema cells ay pira-piraso, at ang mga ribosome ay malayang nakakalat sa buong cytoplasm at hindi nakakabit sa mga lamad. Kahit na ang Golgi complex sa blastema cells ay nanatiling naiiba, ito ay mas maliit kumpara sa Golgi complex sa mga mature na cartilage cells. Ang cytoplasm ng mga selula ng blastema ay lubhang mahinang binuo, ngunit ang nuclei ay napakalaki sa laki at naglalaman ng natatanging nucleoli. Sa wakas, dahil ang pag-aaral ng ultrastructure ng mga selula ng blastema ay hindi nagbubunyag ng kahit na mga bakas ng cartilage matrix o mga fibril ng kalamnan, ang konklusyon na nakuha ng optical microscopy na ang mga selula ng blastema ay magkapareho ay ganap na nakumpirma.
Ang mga electron microphotographs na kinunan sa panahon ng reddifferentiation ay nagpakita na ang "pinasimple" na mga organelle ng mga selula ng blastema ay sumasailalim sa unti-unting mga pagbabago habang bumabawi ang paa, ang likas na katangian nito ay tinutukoy kung aling mga espesyal na selula ang lumitaw sa lugar ng blastema. Sa gitnang kinalalagyan ng cartilage progenitor cells, ang mga cytoplasmic membrane na may ribosomes na nakakabit sa kanila ay unti-unting "manifest", ang Golgi complex ay nagiging mas malinaw, at sa lalong madaling panahon ang extracellular matrix ay nagsisimulang makita sa paligid ng mga cell. Sa ganda mga huling yugto pagbabagong-buhay, kapag ang mga hangganan ng nagbabagong-buhay na mga buto ay malinaw na nakikita, ang hinaharap na mga selula ng kalamnan na matatagpuan sa mga panlabas na bahagi ng blastema ay wala pang mga palatandaan ng respecialization. Ngunit pagkatapos ay lumilitaw din ang mga palatandaang ito, ang mga selula ay humahaba, at ang mga contractile na materyal ay nagsisimulang makita sa cytoplasm. Sa ibang pagkakataon, ang mga selula ay nagsasama at bumubuo ng isang tipikal tissue ng kalamnan(Larawan 40). Kaya, ang cytological na pag-aaral ng yugto ng respecialization ng regenerating limbs ng axolotl ay naging posible upang sagutin ang lahat ng tatlong mga katanungan na ibinabanta sa simula ng seksyon.
Electron microscopy at pagbabagong-buhay sa mga planarian
Maraming mga mananaliksik ang nakahanap ng mga grupo ng ganap na hindi espesyalisadong mga selula na matatagpuan sa iba't ibang bahagi ng katawan ng mga flatworm sa isang optical microscope. Ang mga cell na ito ay walang anumang natatanging pagkakaiba at naiiba lamang sa likas na katangian ng kanilang cytoplasm staining na may ilang mga tina. Dahil lumipat sila patungo sa mga ibabaw ng sugat at lumahok sa pagbuo ng blastema, tinawag silang mga reserbang selula (neoblast). Ito ay pinaniniwalaan na ang mga neoblast ay karaniwan sa lahat ng uri ng flatworms. Kamakailan ay nagsagawa si Hay ng isang electron microscopic na pag-aaral ng mga reserbang cell na ito sa mga normal at regenerating na planarian. Ang unang bagay na natagpuan niya sa mga cell normal flatworms, ay isang makabuluhang bilang ng mga detalye ng istruktura na nagpapahiwatig na ang mga pinag-aralan na mga cell ay wala sa buong kahulugan ng salitang hindi espesyalisado. Ang mataas na pagpapalaki ng mikroskopyo ng elektron ay naging posible upang makita ang mga secretory na butil at mga istruktura ng Golgi complex sa mga cell na ito - malinaw na "mga haligi ng hangganan" ng mga glandular na selula. Nagkaroon ng isang palagay na ang mga cell ng reserba ay idinisenyo hindi gaanong tumugon sa ilang mga uri ng pinsala, ngunit para sa isang tiyak na permanenteng pag-andar - ang paggawa at pagtatago ng uhog. Sinasaklaw ng uhog ang katawan ng uod at pinapayagan itong lumipat sa iba't ibang mga ibabaw sa tulong ng mga contraction ng kalamnan.
Sa nagbabagong-buhay Ang planarian electron microscopy ay nagsiwalat ng mga kakaibang daloy ng cell na nakadirekta patungo sa ibabaw ng sugat. Gayunpaman, hindi lamang mga glandular na selula, kundi pati na rin ang ilang iba pang mga espesyal na selula ay natagpuan sa mga batis na ito. Nang maglaon, malapit sa lugar ng dissection ng worm, ang mga migrating na cell ay unti-unting nawala ang kanilang mga tampok ng pagdadalubhasa, iyon ay, sila ay nag-dedifferentiated sa eksaktong parehong paraan tulad ng mga cell sa regenerating limbs ng amphibians. Sa pag-abot sa ibabaw ng sugat, ang lahat ng mga migrating na selula ay ganap na na-dedifferentiated at handa na para sa pagbuo ng blastema. Ang mga neo-oblast ay kaya ganap na hindi kailangan.
Tulad ng nakikita mo, ang electron microscopy sa maraming kaso ay nagpapatunay ng data batay sa mga obserbasyon sa isang optical microscope. Ito ang mga resulta ng isang detalyadong pag-aaral ng mga cell ng regenerating limb. Ngunit sa kaso ng mga planarian reserve cell, ang data ng electron microscopy ay hindi sumang-ayon sa mga resulta na nakuha nang mas maaga sa tulong ng isang hindi gaanong advanced na pamamaraan. Sa pagsasaalang-alang na ito, kung minsan ay kinakailangan na muling suriin ang mga bagay na tila pinag-aralan nang matagal na ang nakalipas, pagkatapos nito ang mga probisyon na itinatag sa agham ay madalas na binago.
RICHARD GOSS. IBA'T-IBANG MGA SISTEMA NG PAGBABABAWI
Si Richard Goss ay nasa Brown University sa Providence, Rhode Island Inialay niya ang kanyang buhay sa pag-aaral ng problema ng pagbabagong-buhay iba't ibang katawan sa napakalawak na hanay ng mga hayop. Babanggitin natin dito ang dalawa lamang sa kanyang mga gawa, na nagpapakilala sa pambihirang lawak ng kanyang mga interes sa pananaliksik. Pag-uusapan natin ang tungkol sa pagbabagong-buhay ng mga antennae ng panlasa (maliit na parang whisker na sensitibong mga bunga na nakapalibot sa bibig na nagbubukas sa mga kinatawan ng ilang mga species ng isda) at malalaking sumasanga na mga sungay sa usa at elk, kung minsan ay umaabot sa 130 sentimetro ang haba.
Pagbabagong-buhay ng mga lasa
Ang hito (sa English na "catfish", literal na "catfish") ay nakuha ang pangalan nito nang tumpak dahil sa sobrang binibigkas na panlasa na antennae, napaka nakapagpapaalaala sa balbas ng pusa. Natuklasan ni Dr. Goss na kapag ang naturang barbel ay pinutol mula sa isang hito, isang blastema ang nabubuo sa lugar nito at ang nawawalang proseso ay muling nabubuo. Sa mikroskopikong pagsusuri ang istraktura ng antennae ay naging napaka-simple: bawat isa sa kanila ay naglalaman ng mga nerbiyos at mga daluyan ng dugo, ang batayan ng organ ay isang cartilaginous rod, at sa tuktok sa ilalim ng layer ng epidermis mayroong isang lasa.
Ang isang pang-eksperimentong pag-aaral ng miniature regeneration system na ito ay nagsiwalat ng ilang mga kawili-wiling katotohanan. Ang blastema na nabuo pagkatapos putulin ang antennae ay nabuo lamang mula sa dedifferentiated cartilage cells. Kung ang cartilaginous rod ay tinanggal sa pamamagitan ng isang maliit na paghiwa sa base ng antennae, at pagkatapos ay ang antena mismo ay pinutol, ang blastema ay hindi nabuo at ang proseso ay hindi muling nabuo. Dahil ang cartilaginous rod ay naging kinakailangan para sa pagbabagong-buhay ng antena, lohikal na ipagpalagay na kung maraming mga rod (hanggang sa apat ang posible) ay inilalagay sa isang antena, pagkatapos ay pagkatapos ng pagputol ng antena na may intersection ng lahat ng rods, ang umuusbong na proseso ay maglalaman ng kasing dami ng mga rod na mayroon sa tuod. Ngunit ang eksperimento ay nagsiwalat lamang ng isang baras sa regenerating tendril. Tila, ang lasa ng cirri blastema ay "na-program" para sa pagbuo ng isang normal na bilang ng mga rod sa proseso, at ang pagkakaroon ng mga karagdagang istruktura sa tuod ay hindi nakakaapekto sa normal na paglaki.
Pagbabagong-buhay ng sungay ng usa
Nang maglaon, itinuon ni Goss ang kanyang pansin sa pag-aaral ng pagbabagong-buhay ng antler sa usa. Ang pana-panahong natural na pagpapalit ng mga istrukturang ito ay tila ang tanging halimbawa ng pagbabagong-buhay ng naturang kumplikadong organ sa mga mammal. Gayunpaman, ipinakita niya na kahit na sa mga hayop na mainit ang dugo ay posible ang pagbawi. malalaking bahagi katawan. Samakatuwid, ang malaking interes na ipinakita ng maraming mga mananaliksik sa pag-aaral ng form na ito ng pagbabagong-buhay ay hindi nakakagulat. Dahil dito pangkalahatang katangian Ang paglaki at kapalaran ng ilang mga cell sa panahon ng pagpapanumbalik ng mga sungay ng usa, pati na rin ang katotohanan ng hormonal dependence ng proseso ng pagbabagong-buhay, ay napag-aralan nang mabuti. Gayunpaman, nagawa ni Goss na magbukas Kamakailan lamang ilang mga bagong paraan ng pag-impluwensya sa mga natural na signal upang pasiglahin ang hormonal na aktibidad ng katawan.
Sa maagang panahon ng paglaki ng lalaking usa, sa magkabilang panig ng bungo, medyo nasa itaas at likod ng mga mata, lumilitaw ang maliliit na buto, o mga tuod. Nang maglaon, ang malambot, bilugan na "mga sungay ng sungay" ay nabuo sa mga lugar na ito, na pagkatapos ay humahaba at sumasanga. Ang paglaki at pag-unlad ng sungay ay nangyayari mula sa itaas na dulo nito, ngunit ang ossification ng mga cell ng cartilage ay isinasagawa nang paunti-unti habang lumalayo sila mula sa base ng sungay mula sa ibaba hanggang sa itaas. Ang isang katulad na gradient ng tissue differentiation ay nabanggit sa bawat cycle ng antler regeneration.
Sa mapagtimpi na lalaking usa, ang pagdanak at muling paglaki ng mga sungay ay nangyayari taun-taon, at medyo makabuluhang mga pagkakaiba-iba ay sinusunod sa iba't ibang mga species kapwa sa laki ng mga sungay at sa intensity ng proseso ng kanilang pagpapanumbalik. Nag-compile si Goss ng mga talahanayan na nagpapakita na mas mabilis na lumalaki ang mga sungay ng malalaking hayop. Ang Moose, ang pinakamalaking kinatawan ng pamilya ng usa, ay maaaring magkaroon ng mga sungay na hanggang 129.5 sentimetro ang haba at lumalaki sa bilis na 2.75 sentimetro bawat araw (Larawan 41, A, B). Sa lahat ng usa, habang ang lumalaking sungay ay nag-ossify, ang mga daluyan ng dugo na tumagos dito ay hinaharangan ng tissue ng buto, at ang balat na may maikling makapal na buhok ("velveteen") na sumasakop sa mga sungay mula sa labas, nawawala ang suplay ng dugo nito, sumasabog at nahuhulog. Ang pagbagsak ng mga sungay, na naging isang siksik na siksik na masa ng buto, ay nangyayari sa ibang pagkakataon, kapag ang mga selula na sumisira sa mga istruktura ng buto ay lumitaw sa junction ng mga sungay at tuod. Ang mga sugat ay mabilis na gumaling at ang paglaki ng mga sungay ay nagsisimula muli. Sa karamihan ng mga species, ang antler shedding ay nangyayari sa huling bahagi ng taglamig o tagsibol, ang pagbabagong-buhay ay makikita sa mga buwan ng tag-init, at ang velveteen shedding ay nangyayari bago ang breeding season, iyon ay, sa taglagas. Ang lahat ng mga prosesong ito ay itinatakda sa paggalaw ng mga pagbabago na umaasa sa panahon sa aktibidad ng hormonal sa usa. Ang pagbawas sa dami ng hormone testosterone sa tagsibol ay nagpapasigla sa pagbagsak ng mga sungay at ang simula ng pagbabagong-buhay, at ang pagtaas sa antas nito sa taglagas ay humahantong sa isang unti-unting ossification ng mga sungay at ang pagkawala ng "velveteen".
Kung nakatira ka sa gitnang lane, alam mo iyon sa magkaibang panahon taon, ang haba ng mga oras ng liwanag ng araw ay iba. Siklo ng paglaki at pagbabago ng sungay antas ng hormonal sa usa, ito ay direktang nauugnay sa mga pana-panahong pagbabago sa haba ng liwanag ng araw. Gumawa si Goss ng artificial lighting regime sa kanyang mga eksperimento para makakuha ng mga sagot mga susunod na tanong; una, posible bang baguhin ang cycle ng pagbabago ng mga sungay sa pamamagitan ng pagpapahaba o pagpapaikli sa tagal ng artipisyal na pag-iilaw, at, pangalawa, papalitan ba ang mga sungay sa ilalim ng mga kondisyon kung kailan magiging pare-pareho ang haba ng liwanag ng araw sa buong taon ng kalendaryo?
Sa unang yugto ng kanyang mga eksperimento, inilantad niya ang usa sa isang "light year" (isang buong taunang siklo ng pagtaas at pagbaba ng mga oras ng liwanag ng araw), na wala sa yugto ng karaniwang taon sa loob ng anim na buwan, iyon ay, ang mga araw ay naging mas mahaba sa taglamig at mas maikli sa tag-araw. Ang mga pang-eksperimentong hayop (sika deer - maliit, magaan na usa, naninirahan sa mga natural na kondisyon sa Malayong Silangan, ngunit natagpuan sa mga zoo sa buong mundo) ay pinananatili sa isang hindi pinainit na silid, kung saan ang temperatura ay sumailalim sa natural na taunang pagbabago. Ang isang espesyal na mekanismo ng kalendaryo ay konektado sa mga aparato sa pag-iilaw, sa tulong kung saan ang "perversion ng mga panahon" ay suportado: sa taglagas, habang bumababa ang temperatura, ang haba ng mga oras ng liwanag ng araw ay unti-unting tumaas, habang sa tagsibol, na may pag-init, mga oras ng liwanag ng araw pinaikli. Kapag pinananatili sa ganitong mga kondisyon, ang pagbabagong-buhay ng mga antler ng sika deer ay naganap sa mga buwan ng taglamig, at pagbuhos - sa taglagas. Ang mga hayop ay sumailalim sa isang kumpletong pagbagay sa mga baluktot na kondisyon ng pag-iilaw, hindi bababa sa hanggang sa paglaki at pagbabagong-buhay ng mga sungay ay nababahala.
Sa pagsisikap na komprehensibong subukan ang kanyang hypothesis, inilantad ni Goss sa mga sumusunod na eksperimento ang mga hayop sa ilang artipisyal na pag-ikot ng liwanag sa loob ng isang taon ng kalendaryo. Upang gawin ito, ang mekanismo ng kalendaryo ay na-set up upang ito ay lumaktaw tuwing ikalawang araw. Tiniyak nito na ang dalawang taunang siklo ng pagbabago sa haba ng mga oras ng liwanag ng araw ay isinasagawa bawat taon. Kung ang mekanismo ay napalampas ng dalawa o tatlong araw, ang taunang mga siklo ay inuulit tatlo o apat na beses sa isang taon. Kapag inilagay sa ganitong mga kondisyon, ang sika deer ay nagsimulang mawalan ng kanilang mga sungay ng dalawang beses, tatlong beses o apat na beses sa isang taon, alinsunod sa bilang ng mga pang-eksperimentong taunang cycle. Dahil sa pag-ikli ng mga cycle, ang haba ng lumalagong mga sungay ay, siyempre, makabuluhang mas mababa kaysa sa normal na cycle(Larawan 42, A, B).
SA susunod na eksperimento Pinahaba ni Goss ang light year cycle. Upang gawin ito, ang mekanismo ng kalendaryo ay umuulit bawat normal na araw nang dalawang beses, kaya lumilikha ng isang "dalawampu't apat na buwang taon." Ngayon ang siyentipiko ay nagsisikap na makakuha ng sagot sa mga sumusunod na katanungan: ang ikot ng paglaki ng mga sungay ng usa na pinananatili sa gayong mga kondisyon ay tatagal sa lahat ng 24 na buwan at makakaapekto ba ito sa laki ng mga sungay o hindi? Ang sagot sa unang tanong ay naging iba sa mga eksperimento sa usa. iba't ibang edad: hindi binago ng mga hayop na nasa hustong gulang ang antler cycle, habang ang batang usa ay madaling umangkop sa bagong haba ng "taon", na nagpapanumbalik ng mga antler isang beses lamang sa aktwal na dalawang taon ng kalendaryo. Tulad ng para sa pangalawang tanong, ang paglaki ng mga sungay na lumampas sa normal na haba ay hindi pa naobserbahan, kahit na kung minsan ay may mga anomalya sa likas na katangian ng kanilang paglaki. Ngunit sa lahat ng mga kaso ng artipisyal na pagbabago ng mga panahon, ang naobserbahang biological na epekto ay hindi permanenteng kalikasan: karamihan sa mga usa, sa pagbalik sa kanilang natural na nilalaman, ay naibalik ang karaniwang paikot na paglaki ng mga sungay.
Maaari bang ganap na ihinto ng ilang artipisyal na liwanag na rehimen ang pagbabago ng mga sungay? Sa layuning ito, karaniwang ibinukod ng eksperimento ang anumang pagbabagu-bago sa haba ng mga oras ng liwanag ng araw. Sa loob ng ilang taon, isang espesyal na grupo ng mga usa ang pinananatili sa ilalim ng mga kondisyon ng pagbabago ng liwanag at kadiliman nang eksakto pagkatapos ng 12 oras. Ang mga katulad na kondisyon ay magkapareho sa mga naobserbahan sa ekwador. Binuksan ang mga ilaw sa alas-6:00 ng umaga at patay sa alas-6:00 ng gabi. Sa grupong ito, ang karamihan sa mga usa ay nawalan ng kakayahang magpalit ng mga sungay nang buo, ang kanilang ikot ng pagbabagong-buhay ay ganap na nagambala. Bilang karagdagan, ang pagkawala ng cycle ay natagpuan na nauugnay sa patuloy na pagtaas ng mga antas ng testosterone.
At sa wakas, sa huling bersyon ng mga eksperimento, naapektuhan ni Goss ang isang grupo ng mga usa sa tulong ng mga cycle na pare-pareho sa buong taon ng kalendaryo, na binubuo ng hindi pantay na panahon ng liwanag at kadiliman: walo, labing-anim, o dalawampu't apat na oras ng liwanag ay sinundan ng labing-anim, walong oras ng kadiliman, ayon sa pagkakabanggit, o ang ilaw ay hindi nakapatay. Sa bawat ganoong kaso ng artipisyal na pinahaba o pinaikling oras ng liwanag ng araw, natukoy ng mga hayop ang aktwal na takbo ng oras na may sapat na katumpakan. Binago nila ang kanilang mga sungay minsan sa isang taon at nakakagulat na malapit sa oras kung kailan nangyayari ang prosesong ito sa mga natural na kondisyon. Ang mga resultang ito ay lubos na nagmumungkahi na ang reindeer ay may panloob na "biological clock" na ritmo. (Sa mga nakaraang eksperimento ni Goss, ang ganitong ritmo ay sumailalim sa mga pagbabagong umaangkop dahil sa mga artipisyal na perversion ng taunang mga pag-ikot o ganap na nabalisa kapag ang mga hayop ay inilipat sa "equatorial" na mga kondisyon ng pag-iilaw, kapag ang liwanag at kadiliman ay nagpalit-palit tuwing 12 oras.) Anuman ang mekanismo ng pisyolohikal ng naobserbahang panloob na ritmo, ito ay nakasalalay sa pangunahing kadahilanan - ang hindi pagkakapantay-pantay sa tagal ng liwanag at madilim na mga panahon sa bawat 24 na oras na cycle.
Mula sa mga resulta na nakuha ng iba pang mga mananaliksik, sumusunod na ang uri ng reaksyon na naobserbahan sa usa ay walang pagbubukod. Sa malaking bilog mga pagbabago sa pisyolohikal ng hayop at agpang mga reaksyon ay malapit na nauugnay sa pagbabago ng araw at gabi, ang pagbabago ng mga panahon, ang paghalili ng tubig. Sa maraming mga kaso, kapag ang mga hayop ay inalis mula sa kanilang natural na tirahan at inalis ang marami sa mga "senyales" nito, nananatili pa rin sila ng isang pakiramdam ng oras at napanatili ang kanilang mga normal na biological cycle nang naaayon.
Ang mga resulta ng mga eksperimento ni Goss sa pagbabagong-buhay ng mga sungay sa usa ay nagmumungkahi na ang regulasyon ng iba pang mga anyo ay maaaring isagawa sa katulad na paraan. mga proseso ng pagbawi. Sa katunayan, sa mga kamakailang panahon, ang aming kaalaman sa mga phenomena na may kaugnayan sa paggana ng " biyolohikal na orasan' ay patuloy na lumalawak. At tila, malapit na ang araw kung kailan natin malalaman kung paano kumikilos ang kamangha-manghang orasan ng kalikasan.
Ang mga biologist na nakilala natin sa kabanatang ito ay nagpapatuloy sa kanilang pananaliksik sa pagbabagong-buhay. Allison Burnett, sa mga eksperimento sa hydras, nilinaw ang mga mekanismo ng regulasyon ng paglago sa mga bituka na hayop na ito. Bilang karagdagan, sinusubukan niyang ilapat ang ilan sa kanyang mga teorya sa pagsusuri ng pagbabagong-buhay sa mga vertebrates. Dahil ang mga pangunahing regularidad ng mahahalagang aktibidad ng mga selula sa mga hayop ng iba't ibang mga grupo ng ebolusyon ay napakalapit, natural na ang mga espesyalista sa paglaki at pag-unlad ng isang pangkat ng mga hayop ay may posibilidad na palawakin ang kanilang mga konklusyon sa iba. Si Markus Singer, na itinatag na ang kadahilanan na inilabas ng tissue ng nerbiyos ay maaaring makaimpluwensya sa mga cellular na mekanismo ng synthesis ng protina sa maraming paraan, nagsimulang maghanap para sa isang biochemical na "target" ng sangkap na ito sa mga selula ng blastema ng paa. Kabilang sa maraming aspeto ng neuroscience kung saan siya ay masinsinang kasangkot, ang kanyang Espesyal na atensyon umaakit sa pag-aaral ng istraktura at pag-andar ng myelin sheath ng axons. Tulad ng para kay Elizabeth Hay, ang kanyang kakayahan bilang isang electron microscope ay hindi na nagsisilbi lamang sa mga gawain ng pag-aaral ng pagbabagong-buhay. Pinag-aralan niya ang magandang istraktura ng iba't ibang uri ng mga embryonic cell - lalo na, ang mga cell ng puso at lens ng chick embryo - at inihambing ang kanyang mga obserbasyon sa mga function ng mga cell na ito sa proseso. pag-unlad ng embryonic. Kasalukuyang binibigyang pansin ni Richard Goss ang mga proseso ng compensatory regeneration bilang pagpapanumbalik ng tissue ng atay at bato sa mga mammal pagkatapos alisin ang kaukulang organ. Ayon kay Goss, ang pagpapalalim ng kaalaman tungkol sa mga prosesong ito ay hahantong sa pagtuklas ng mga partikular na regulator ng paglaki ng mga tisyu at organo sa mga mammal.
Ang mga gawa ng mga siyentipikong ito - kapwa ang mga inilarawan lamang at ang kanilang kasalukuyang isinasagawa - ay kumakatawan, siyempre, isang bahagi lamang ng mahusay na aktibidad ng pananaliksik na nakatuon sa pag-aaral ng mga proseso ng pagbabagong-buhay. Tanging pinagsama-sama, maaari silang magbigay ng kumpletong larawan ng bawat partikular na proseso. Ngunit sa pangkalahatan, ang pananaw ay mukhang promising. Ang pagbabagong-buhay ay naging isang mahalagang seksyon developmental biology - mga sangay ng agham na tumatalakay sa pag-aaral ng mga pattern ng normal at pathological na paglaki, cell differentiation, experimental embryology, at marami pang ibang kaugnay na problema. Ang mga kanais-nais na prospect para sa pag-unlad ng isang bagong sangay ng agham ay tinutukoy din ng katotohanan na sa mga nakaraang taon ang mga bagong mahilig sa pag-aaral ng pagbabagong-buhay ay patuloy na bumubuhos dito.
Ang isa sa mga tipikal na kinatawan ng pagkakasunud-sunod ng mga bituka ng hayop ay freshwater hydra. Ang mga nilalang na ito ay naninirahan sa malinis na anyong tubig at nakakabit sa mga halaman o lupa. Sa unang pagkakataon ay nakita sila ng Dutch na imbentor ng mikroskopyo at ng sikat na naturalista na si A. Leeuwenhoek. Nasaksihan pa ng siyentipiko ang pag-usbong ng hydra at suriin ang mga selula nito. Nang maglaon, binigyan ni Carl Linnaeus ang genus ng isang siyentipikong pangalan, na tumutukoy sa mga sinaunang alamat ng Griyego tungkol sa Lernaean Hydra.
Ang mga Hydra ay nakatira sa malinis na anyong tubig at nakakabit sa mga halaman o lupa.
Mga tampok na istruktura
Ang naninirahan sa tubig na ito ay nakikilala sa pamamagitan ng maliit na sukat nito. Sa karaniwan, ang haba ng katawan ay mula 1 mm hanggang 2 cm, ngunit maaari itong maging kaunti pa. Ang nilalang ay may cylindrical na hugis ng katawan. Sa harap ay isang bibig na may mga galamay sa paligid (ang kanilang bilang ay maaaring umabot ng hanggang labindalawang piraso). Sa likod ay ang nag-iisang, kung saan ang hayop ay gumagalaw at nakakabit sa isang bagay.
Sa talampakan mayroong isang makitid na butas kung saan dumaan ang mga bula ng likido at gas mula sa lukab ng bituka. Kasama ang bula, humiwalay ang nilalang sa napiling suporta at lumutang. Kasabay nito, ang kanyang ulo ay matatagpuan sa kapal ng tubig. Ang hydra ay may isang simpleng istraktura, ang katawan nito ay binubuo ng dalawang layer. Ang kakaiba, kapag ang isang nilalang ay nagugutom, ang kanyang katawan ay mukhang mas mahaba.
Ang Hydras ay isa sa ilang coelenterates na nabubuhay sa sariwang tubig. Karamihan sa mga nilalang na ito ay naninirahan sa lugar ng dagat. . Ang mga uri ng tubig-tabang ay maaaring magkaroon ng mga sumusunod na tirahan:
- mga lawa;
- mga lawa;
- mga pabrika ng ilog;
- mga kanal.
Kung ang tubig ay malinaw at malinis, mas gusto ng mga nilalang na ito na malapit sa baybayin, na lumilikha ng isang uri ng karpet. Ang isa pang dahilan kung bakit mas gusto ng mga hayop ang mababaw na lugar ay ang kanilang pagmamahal sa liwanag. Ang mga freshwater creature ay napakahusay sa pagkilala sa direksyon ng liwanag at papalapit sa pinanggalingan nito. Kung ilalagay mo ang mga ito sa isang aquarium, tiyak na lalangoy sila sa pinaka-iluminado na bahagi.
Kapansin-pansin, ang unicellular algae (zoochlorella) ay maaaring naroroon sa endoderm ng nilalang na ito. Ito ay makikita sa hitsura ng hayop - nakakakuha ito ng isang mapusyaw na berdeng kulay.
Proseso ng Nutrisyon
Ang maliit na nilalang na ito ay isang tunay na mandaragit. Napaka-interesante na malaman kung ano ang kinakain ng freshwater hydra. Maraming maliliit na buhay na nilalang ang naninirahan sa tubig: mga cyclop, ciliates, at crustacean din. Nagsisilbi silang pagkain para sa nilalang na ito. Minsan maaari itong kumain ng mas malaking biktima, tulad ng maliliit na uod o larvae ng lamok. Bilang karagdagan, ang mga coelenterate na ito ay nagdudulot ng malaking pinsala sa mga fish pond, dahil ang caviar ay nagiging isa sa kinakain ng hydra.
Sa aquarium, maaari mong panoorin sa buong kaluwalhatian nito kung paano manghuli ang hayop na ito. Nakabitin si Hydra na may mga galamay at sabay na inaayos ang mga ito sa anyo ng isang network. Bahagyang umindayog ang kanyang katawan at naglalarawan ng isang bilog. Ang prey swimming sa malapit ay hinawakan ang mga galamay, sinubukang tumakas, ngunit biglang huminto sa paggalaw. nakakatusok na mga selula paralisahin siya. Pagkatapos ay hinihila ito ng bituka sa bibig at kinakain.
Kung ang hayop ay kumain ng mabuti, ito ay namamaga. Maaaring lamunin ng nilalang na ito ang biktima na mas malaki kaysa rito. Ang bibig nito ay maaaring bumuka nang napakalawak, kung minsan ang isang bahagi ng organismo ng biktima ay malinaw na nakikita mula dito. Pagkatapos ng gayong panoorin, walang duda na ang freshwater hydra ay isang mandaragit sa mga tuntunin ng pagpapakain.
Paraan ng pagpaparami
Kung ang nilalang ay pinakain ng sapat, ang pagpaparami ay nangyayari nang napakabilis sa pamamagitan ng pag-usbong. Sa ilang araw, ang isang maliit na bato ay lumalaki sa isang mature na indibidwal. Kadalasan ang ilang mga bato ay lumilitaw sa katawan ng hydra, na pagkatapos ay hiwalay sa katawan ng ina. Ang prosesong ito ay tinatawag na asexual reproduction.
Sa taglagas, kapag ang tubig ay lumalamig, ang mga freshwater creature ay maaari ding magparami nang sekswal. Ang prosesong ito ay ganito:
- Lumilitaw ang mga glandula ng kasarian sa katawan ng indibidwal. Sa ilan sa kanila, nabuo ang mga selula ng lalaki, at sa iba pa, mga itlog.
- Ang mga male sex cell ay gumagalaw sa tubig at pumapasok sa cavity ng katawan ng hydra, na nagpapataba sa mga itlog.
- Kapag nabuo ang mga itlog, ang hydra ay kadalasang namamatay, at ang mga bagong indibidwal ay ipinanganak mula sa mga itlog.
Sa karaniwan, ang haba ng katawan ng hydra ay mula 1 mm hanggang 2 cm, ngunit maaari itong maging mas kaunti pa. Sistema ng nerbiyos at paghinga
Sa isa sa mga layer ng katawan ng nilalang na ito ay isang nakakalat na sistema ng nerbiyos, at sa iba pa - isang maliit na bilang ng mga nerve cell. Sa kabuuan, mayroong 5,000 neuron sa katawan ng hayop. Malapit sa bibig, sa talampakan at galamay, ang hayop ay may nerve plexuses.
Hindi hinahati ni Hydra ang mga neuron sa mga grupo. Nakikita ng mga cell ang pangangati at nagbibigay ng signal sa mga kalamnan. Sa sistema ng nerbiyos ng isang indibidwal ay may mga electrical at chemical synapses, pati na rin ang mga protina ng opsin. Sa pagsasalita tungkol sa kung ano ang hininga ng hydra, ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit na ang proseso ng paglabas at paghinga ay nangyayari sa ibabaw ng buong katawan.
Pagbabagong-buhay at paglago
Mga cell freshwater polyp ay nasa proseso ng patuloy na pag-update. Sa gitna ng katawan, nahahati sila, at pagkatapos ay lumipat sa mga galamay at nag-iisang, kung saan sila namamatay. Kung mayroong masyadong maraming naghahati na mga selula, lumilipat sila sa ibabang bahagi ng katawan.
Ang hayop na ito ay may kamangha-manghang kakayahan upang muling makabuo. Kung pinutol mo ang kanyang katawan, ang bawat bahagi ay ibabalik sa dati nitong anyo.
Ang mga freshwater polyp cell ay nasa proseso ng patuloy na pag-renew. Haba ng buhay
Noong ika-19 na siglo, maraming usapan tungkol sa imortalidad ng hayop. Sinubukan ng ilang mananaliksik na patunayan ang hypothesis na ito, habang ang iba ay gustong pabulaanan ito. Noong 1917, pagkatapos ng apat na taong eksperimento, ang teorya ay pinatunayan ni D. Martinez, bilang isang resulta kung saan ang hydra ay opisyal na nagsimulang tumukoy sa mga nilalang na nabubuhay.
Ang imortalidad ay nauugnay sa hindi kapani-paniwalang kakayahan sa pagbabagong-buhay. Ang pagkamatay ng mga hayop sa panahon ng taglamig na nauugnay sa masamang salik at kakulangan ng pagkain.
Ang mga freshwater hydra ay nakakaaliw na mga nilalang. Sa buong Russia mayroong apat na species ng mga hayop na ito. at lahat sila ay magkatulad. Ang pinakakaraniwan ay mga ordinaryong at stalked hydras. Sa paglangoy sa ilog, makikita mo sa mga pampang nito ang isang buong karpet ng mga berdeng nilalang na ito.