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. Karamihan itinalaga niya ang kanyang pang-agham na aktibidad sa pag-aaral ng cellular na organisasyon at mga proseso ng paglago v hydr (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.
E. Nag-aral si Burnett iba't ibang katangian hydr. Inilaan niya ang kanyang mga unang gawa sa pag-aaral ng istraktura at pag-andar ng mga dalubhasang selula ng mga hindi pangkaraniwang hayop na ito: mga selula ng nerbiyos na lumikha ng isang network ng mga nerve formations sa dingding ng katawan, katangian ng lahat ng coelenterates; glandular cells na bahagi ng endoderm at naglalabas ng digestive enzymes; pati na rin matatagpuan sa mga galamay nakakatusok na mga selula, na may kakayahang magtapon ng baluktot na sinulid na may lason na nagpaparalisa sa maliliit na hayop, biktima ng hydra, at para sa mga layunin ng proteksyon. 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 ng paghahati ng cell. 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 ng 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 modelo ni Burnett ang ilang aspeto ng normal na anyo ng paglago nito, lalo na, ang pagpaparami sa pamamagitan ng budding. 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 "mga bato" ang independiyenteng produksyon ng isang sangkap na pumipigil sa paglago ay malapit nang magsimula, na nagpapaliwanag sa polarity ng katawan ng mga bagong nabuo na hydras.
Ano ang pinaka mahahalagang katangian modelo ng regulasyon sa paglago ng hydra na iminungkahi ni 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 magbukas posibleng landas 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 impulses ng nerve mula sa paa hanggang sa gitnang 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). Lumalabas na matagumpay na nagpapatuloy ang pagbabagong-buhay sa parehong mga variant ng pag-set up ng eksperimento, iyon ay, habang pinapanatili ang alinman sa motor o sensitibong 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 pagpipilian Kapag ang mga nerbiyos ay na-dissect sa mga eksperimentong hayop, madaling matukoy ang bilang ng mga natitirang elemento ng nerve - para dito, kinakailangan lamang na ibawas ang bilang ng mga 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. Ito ay naka-out na ang nerve fibers 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 ay sinasabi nito na ang kakayahang muling makabuo ay tinataglay ng mga paa ng mga hayop, kung saan ang isang tiyak na antas ng supply ng amputated zone na may kabuuang halaga ng nervous tissue ay ibinigay, o neuroplasm.
Ayon kay Singer, matagumpay na ipinapaliwanag ng konsepto ng threshold level kung bakit bumababa ang kakayahang ibalik ang mga limbs 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 mas malaking halaga sa ebolusyon 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 sa piston ng isang maliit na hypodermic syringe, na naghahatid 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 palayain mga kemikal na sangkap nerve tissue, ang pinakamababang dami ng mga nasubok na solusyon ay pumapasok sa paa - mga 0.001 mililitro bawat oras.
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 inilabas nervous tissue kapag nagpapadala ng mga impulses. 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 panahon ng respecialization phase, 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. Ang mga mananaliksik na nakikitungo sa isyung ito ay sinubukan kamakailan na maunawaan ang mekanismo ng pagkilos ng mga nerbiyos sa mga regenerating na selula, umaasa sa ganitong paraan upang matukoy ang sangkap na kasangkot sa prosesong ito.
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 pinakamahalagang pag-andar ng 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 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 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 pagtaas ay makakamit sa optical mikroskopyo 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 flatworm cells. Ang maingat na pag-aaral ng electron microscopy na isinagawa ni E. Hay ay naging posible upang malutas ang ilang mahahalagang problema ng 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. Ang mga selula ba ng blastema ay talagang magkapareho? 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 cell.
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 mikrograp na nakuha sa isang optical microscope ay nagpakita na ang mga hiwa na dulo ng mga kalamnan ng paa ay nagiging "gusot" sa yugto ng "pagbuwag" pagkatapos ng pagputol at ilang mga selula ng kalamnan sa lugar na ito sila ay naghihiwalay mula sa pangunahing masa ng kalamnan, nag-dedifferentiate at lumilipat sa ibabaw ng sugat.Gayunpaman, ang ilang mga mananaliksik ay may opinyon na ang tissue ng kalamnan ay hindi sumasailalim 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 magnification. 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 medyo huli na mga yugto ng 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 hindi pa nagpapakita ng 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, kamakailan ay natuklasan ni Goss ang 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 nagsasapawan. tissue ng buto, at ang balat na may maikling makapal na buhok (“velveteen”) na tumatakip sa mga sungay sa labas, nawawala ang suplay ng dugo nito, pumuputok at nalalagas. 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 na sa iba't ibang oras ng taon ay iba ang haba ng liwanag ng araw. Ang cycle ng paglaki ng sungay at mga pagbabago sa hormonal sa usa ay direktang nauugnay sa mga pana-panahong pagbabago sa haba 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 pagpapaikli ng mga cycle, ang haba ng lumalagong mga sungay ay natural na 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 sinusubukan ng siyentipiko 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 mga usa na may iba't ibang edad: ang mga hayop na may sapat na gulang ay hindi nagbago sa siklo ng sungay, habang ang mga batang usa ay madaling umangkop sa bagong haba ng "taon", na ibinalik ang mga sungay nang isang beses lamang sa aktwal. dalawang taon sa 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, naimpluwensyahan 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 na sinusundan 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 gayong ritmo ay sumailalim sa mga pagbabago sa adaptive sa panahon ng 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 kahalili tuwing 12 oras.) Anuman ang physiological mekanismo ng naobserbahang panloob na ritmo, ito ay depende mula 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 isang malawak na hanay ng mga hayop, mga pagbabago sa pisyolohikal 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 kaso kung saan inalis ang mga hayop likas na kapaligiran tirahan at pinagkaitan ng maraming "senyales" nito, gayunpaman ay napanatili nila ang isang pakiramdam ng oras at naaayon ay napanatili ang kanilang mga normal na biological cycle.
Ang mga resulta ng mga eksperimento ni Goss sa pagbabagong-buhay ng mga sungay sa usa ay nagmumungkahi na ang iba pang mga anyo ng mga proseso ng pagbabagong-buhay ay maaaring i-regulate sa katulad na paraan. Sa katunayan, sa mga kamakailang panahon, ang aming kaalaman sa mga phenomena na may kaugnayan sa paggana ng "biological clock" 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. Ginalugad niya ang magandang istraktura ng iba't-ibang embryonic cells- sa partikular, 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. Magkasama silang makapagbibigay kumpletong larawan bawat tiyak 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 pagbuo ng isang bagong sangay ng agham ay natutukoy din sa pamamagitan ng katotohanan na sa mga nakaraang taon ang mga bagong mahilig sa pag-aaral ng pagbabagong-buhay ay patuloy na bumubuhos dito.
Mga imahe
sa Wikimedia Commons
| ITO AY | |
| NCBI | |
| EOL |
Plano ng gusali
Ang katawan ng hydra ay cylindrical, sa harap na dulo ng katawan (sa malapit sa bibig na kono) mayroong isang bibig na napapalibutan ng isang talutot ng 5-12 galamay. Sa ilang mga species, ang katawan ay nahahati sa isang puno ng kahoy at isang tangkay. Sa likurang dulo ng katawan (stalk) ay may isang solong, sa tulong nito ang hydra ay gumagalaw at nakakabit sa isang bagay. Ang Hydra ay may radial (uniaxial-heteropole) symmetry. Ang axis ng simetrya ay nag-uugnay sa dalawang pole - oral, kung saan matatagpuan ang bibig, at aboral, kung saan matatagpuan ang solong. Maraming mga eroplano ng mahusay na proporsyon ang maaaring iguhit sa pamamagitan ng axis ng simetriya, na naghahati sa katawan sa dalawang mirror-symmetrical na halves.
Ang katawan ng hydra ay isang bag na may pader ng dalawang layer ng mga cell (ectoderm at endoderm), kung saan mayroong isang manipis na layer ng intercellular substance (mesogley). Ang cavity ng katawan ng hydra - ang gastric cavity - ay bumubuo ng mga outgrowth na pumapasok sa loob ng tentacles. Bagama't kadalasang pinaniniwalaan na ang hydra ay may isang butas lamang na humahantong sa gastric cavity (oral), sa katunayan, mayroong isang makitid na aboral pore sa talampakan ng hydra. Sa pamamagitan nito, ang likido ay maaaring ilabas mula sa lukab ng bituka, pati na rin ang isang bula ng gas. Sa kasong ito, ang hydra, kasama ang bubble, ay humihiwalay mula sa substrate at lumabas, na humahawak ng baligtad sa haligi ng tubig. Sa ganitong paraan, maaari itong tumira sa reservoir. Tulad ng para sa pagbubukas ng bibig, ito ay talagang wala sa isang non-feeding hydra - ang mga cell ng ectoderm ng mouth cone ay nagsasara at bumubuo ng masikip na mga contact, katulad ng sa ibang mga bahagi ng katawan. Samakatuwid, kapag nagpapakain, ang hydra ay kailangang "masira" muli sa bibig sa bawat oras.
Ang cellular na komposisyon ng katawan
epithelial na mga selula ng kalamnan
Ang epithelial-muscular cells ng ectoderm at endoderm ay bumubuo sa bulk ng katawan ng hydra. Ang Hydra ay may humigit-kumulang 20,000 epithelial-muscular cells.
Ang mga selula ng ectoderm ay may isang cylindrical na hugis ng mga epithelial na bahagi at bumubuo ng isang solong-layer na integumentary epithelium. Ang mga proseso ng contractile ng mga cell na ito ay katabi ng mesoglea, na bumubuo ng mga longitudinal na kalamnan ng hydra.
Ang epithelial-muscular cells ng endoderm ay idinidirekta ng kanilang mga epithelial na bahagi sa lukab ng bituka at nagdadala ng 2-5 flagella na humahalo sa pagkain. Ang mga cell na ito ay maaaring bumuo ng mga pseudopod, kung saan nakukuha nila ang mga particle ng pagkain. Nabubuo ang mga digestive vacuole sa mga selula.
Ang epithelial-muscular cells ng ectoderm at endoderm ay dalawang independiyenteng linya ng cell. Sa itaas na ikatlong bahagi ng katawan ng hydra, nahahati sila sa mitotically, at ang kanilang mga inapo ay unti-unting lumilipat alinman sa hypostome at tentacles, o patungo sa solong. Habang gumagalaw ka, nangyayari ang pagkakaiba-iba ng cell: halimbawa, ang mga ectoderm na selula sa mga galamay ay nagbibigay ng mga selula ng nakakatusok na mga baterya, at sa nag-iisang - mga glandular na selula na naglalabas ng mucus.
Mga glandular na selula ng endoderm
Ang mga glandular na selula ng endoderm ay naglalabas ng mga digestive enzymes sa lukab ng bituka, na sumisira ng pagkain. Ang mga cell na ito ay nabuo mula sa mga interstitial cell. Ang Hydra ay may humigit-kumulang 5,000 glandular cells.
Mga interstitial na cell
Sa pagitan ng mga epithelial-muscular cells ay mga grupo ng maliliit, bilugan na mga cell, na tinatawag na intermediate, o interstitial (i-cells). Ang Hydra ay mayroong humigit-kumulang 15,000 sa mga ito. Ito ay mga hindi nakikilalang mga selula. Maaari silang maging iba pang mga uri ng hydra body cells, maliban sa mga epithelial-muscular. Ang mga intermediate na cell ay may lahat ng mga katangian ng multipotent stem cell. Napatunayan na ang bawat intermediate cell ay potensyal na may kakayahang gumawa ng parehong sex at somatic cells. Ang mga stem intermediate cell ay hindi lumilipat, ngunit ang kanilang pagkakaiba-iba ng mga progeny cell ay may kakayahang mabilis na lumipat.
Mga selula ng nerbiyos at sistema ng nerbiyos
Ang mga selula ng nerbiyos ay bumubuo ng isang primitive diffuse nervous system sa ectoderm - nakakalat nerve plexus(nagkakalat na plexus). Ang endoderm ay naglalaman ng mga indibidwal na selula ng nerbiyos. Ang mga selula ng hydra nerve ay hugis-bituin. Sa kabuuan, ang hydra ay may humigit-kumulang 5,000 neuron. Ang hydra ay may mga pampalapot ng diffuse plexus sa talampakan, sa paligid ng bibig, at sa mga galamay. Ayon sa bagong data, ang hydra ay may near-mouth nerve ring, katulad ng nerve ring na matatagpuan sa gilid ng payong sa hydromedusae.
Ang Hydra ay walang malinaw na dibisyon sa sensory, intercalary at motor neuron. Ang parehong cell ay maaaring makaramdam ng pangangati at magpadala ng signal sa epithelial-muscular cells. Gayunpaman, mayroong dalawang pangunahing uri ng mga selula ng nerbiyos - pandama at ganglionic. Ang mga katawan ng mga sensitibong selula ay matatagpuan sa kabila ng epithelial layer, mayroon silang isang nakapirming flagellum na napapalibutan ng isang kwelyo ng microvilli na lumalabas sa panlabas na kapaligiran at nakakaunawa ng pangangati. Ang mga cell ng ganglion ay matatagpuan sa base ng epithelial-muscular, ang kanilang mga proseso ay hindi napupunta sa panlabas na kapaligiran. Morphologically, karamihan sa mga hydra neuron ay bipolar o multipolar.
Parehong electrical at chemical synapses ang nasa nervous system ng hydra. Sa mga neurotransmitter sa hydra, dopamine, serotonin, norepinephrine, gamma-aminobutyric acid, glutamate, glycine at maraming neuropeptides (vasopressin, substance P, atbp.) ay natagpuan.
Ang Hydra ay ang pinaka primitive na hayop kung saan natagpuan ang mga nerve cells na light-sensitive na opsin proteins. Ang pagsusuri ng gene ng hydra opsin ay nagmumungkahi na ang hydra at mga opsin ng tao ay may iisang pinagmulan.
nakakatusok na mga selula
Ang mga nakakatusok na selula ay nabuo mula sa mga intermediate na selula lamang sa rehiyon ng katawan. Una, ang intermediate cell ay nahahati ng 3-5 beses, na bumubuo ng isang kumpol (nest) ng mga precursors ng mga nakatutusok na mga cell (cnidoblasts) na konektado sa pamamagitan ng cytoplasmic bridges. Pagkatapos ay magsisimula ang pagkakaiba-iba, kung saan nawawala ang mga tulay. Ang pagkakaiba-iba ng mga cnidocyte ay lumilipat sa mga galamay. Ang mga stinging cell ang pinakamarami sa lahat mga uri ng cell, ang hydra ay may humigit-kumulang 55,000 sa kanila.
Ang stinging cell ay may nakatutusok na kapsula na puno ng nakakalason na sangkap. Ang isang nakakatusok na sinulid ay naka-screwed sa loob ng kapsula. May sensitibong buhok sa ibabaw ng selda, kapag ito ay inis, ang sinulid ay itinatapon at tinatamaan ang biktima. Matapos ang filament ay pinaputok, ang mga cell ay namamatay, at ang mga bago ay nabuo mula sa mga intermediate na mga cell.
Ang hydra ay may apat na uri ng stinging cells - stenothels (penetrants), desmonems (volvents), isorhiza holotrichi (malaking glutinants) at isorizhi atrichi (maliit na glutinants). Kapag nangangaso, ang mga volvent ang unang bumaril. Ang kanilang spiral stinging threads ay sumasaliw sa mga bunga ng katawan ng biktima at tinitiyak ang pagpapanatili nito. Sa ilalim ng pagkilos ng mga jerks ng biktima at ang panginginig ng boses na dulot ng mga ito, ang mga penetrant na may mas mataas na threshold ng pangangati ay na-trigger. Ang mga spike ay naroroon sa base ng kanilang nakakatusok na mga filament na nakaangkla sa katawan ng biktima, at ang lason ay ipinapasok sa katawan nito sa pamamagitan ng guwang na nakatutusok na filament.
Ang isang malaking bilang ng mga nakakatusok na mga selula ay matatagpuan sa mga galamay, kung saan sila ay bumubuo ng mga nakakatusok na baterya. Karaniwan, ang baterya ay binubuo ng isang malaking epithelial-muscular cell, kung saan ang mga nakakatusok na selula ay inilulubog. Sa gitna ng baterya ay isang malaking penetrant, sa paligid nito ay mas maliit na volvents at glutinants. Ang mga cnidocyte ay konektado ng mga desmosome sa mga fibers ng kalamnan ng epithelial muscle cell. Ang mga malalaking glutinants (ang kanilang nakakatusok na filament ay may mga spike, ngunit walang, tulad ng mga volvent, isang butas sa tuktok) ay tila pangunahing ginagamit para sa pagtatanggol. Ang mga maliliit na glutinant ay ginagamit lamang kapag inililipat ang hydra upang mahigpit na ikabit ang mga galamay sa substrate. Ang kanilang pagpapaputok ay hinarangan ng mga extract mula sa mga tisyu ng mga biktima ng Hydra.
Ang pagpapaputok ng mga Hydra penetrant ay pinag-aralan gamit ang ultra-high-speed filming. Ito ay lumabas na ang buong proseso ng pagpapaputok ay tumatagal ng mga 3 ms. Sa kanyang unang bahagi(bago lumabas ang mga spike) ang bilis nito ay umabot sa 2 m / s, at ang acceleration ay halos 40,000 (data mula 1984); tila isa sa pinakamabilis mga proseso ng cellular kilala sa kalikasan. Ang unang nakikitang pagbabago (mas mababa sa 10 μs pagkatapos ng pagpapasigla) ay isang pagtaas sa dami ng nakatutusok na kapsula ng humigit-kumulang 10%, pagkatapos ay bumababa ang volume sa halos 50% ng orihinal. Nang maglaon ay napag-alaman na ang parehong bilis at acceleration kapag ang pagpapaputok ng mga nematocyst ay lubos na minamaliit; ayon sa 2006 data, sa unang bahagi ng pagpapaputok (thorns ejection), ang bilis ng prosesong ito ay 9-18 m / s, at ang acceleration ay mula 1,000,000 hanggang 5,400,000 g. Pinapayagan nito ang isang nematocyst na tumitimbang ng humigit-kumulang 1 ng upang bumuo ng isang presyon ng halos 7 hPa sa mga dulo ng mga spike (na ang diameter ay halos 15 nm), na maihahambing sa presyon ng isang bala sa isang target at pinapayagan itong tumagos sa halip. makapal na cuticle ng mga biktima.
Sex cells at gametogenesis
Tulad ng lahat ng mga hayop, ang mga hydra ay nailalarawan sa pamamagitan ng oogamy. Karamihan sa mga hydra ay dioecious, ngunit may mga hermaphroditic na linya ng mga hydra. Parehong mga itlog at tamud ay nabuo mula sa i-cells. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga ito ay mga espesyal na subpopulasyon ng mga i-cell na maaaring makilala ng mga cellular marker at naroroon sa maliit na bilang sa mga hydra at sa panahon ng asexual reproduction.
Paghinga at paglabas
Ang paghinga at paglabas ng mga produktong metabolic ay nangyayari sa buong ibabaw ng katawan ng hayop. Marahil, ang mga vacuole na nasa mga selula ng hydra ay may ilang papel sa pagpili. Ang pangunahing tungkulin ng mga vacuole ay malamang na osmoregulatory; inaalis nila ang labis na tubig, na patuloy na pumapasok sa mga selula ng hydra sa pamamagitan ng osmosis.
Pagkairita at reflexes
Ang mga Hydra ay may reticulate nervous system. Ang pagkakaroon ng isang nervous system ay nagpapahintulot sa hydra na magsagawa ng mga simpleng reflexes. Sagot ni Hydra mekanikal na pangangati, temperatura, pag-iilaw, pagkakaroon ng mga kemikal sa tubig at maraming iba pang mga kadahilanan sa kapaligiran.
Nutrisyon at panunaw
Ang Hydra ay kumakain sa maliliit na invertebrates - daphnia at iba pang mga cladoceran, cyclops, pati na rin ang mga naidid oligochaetes. May katibayan ng pagkonsumo ng hydra ng rotifers at trematode cercariae. 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. Ang panunaw ay nagsisimula sa lukab ng bituka (abdominal digestion), nagtatapos sa loob ng digestive vacuoles ng epithelial-muscular cells ng endoderm (intracellular digestion). Ang mga labi ng hindi natutunaw na pagkain ay ibinubuhos sa pamamagitan ng bibig.
Dahil ang hydra ay walang sistema ng transportasyon, at ang mesoglea (ang layer ng intercellular substance sa pagitan ng ectoderm at endoderm) ay medyo siksik, ang problema ng nutrient transport sa mga ectoderm cells ay lumitaw. Ang problemang ito ay nalutas sa pamamagitan ng pagbuo ng mga outgrowth ng mga cell mula sa parehong mga layer, na tumatawid sa mesoglea at kumonekta sa pamamagitan ng gap junctions. Ang mga maliliit na organikong molekula (monosaccharides, amino acids) ay maaaring dumaan sa kanila, na nagbibigay ng nutrisyon para sa mga ectoderm cells.
Pagpaparami at pag-unlad
Sa ilalim ng 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 namumuhay 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 napupunta sa suspendido na animation. 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.
Paglago at pagbabagong-buhay
Cell migration at renewal
Karaniwan, sa isang pang-adultong hydra, ang mga selula ng lahat ng tatlong linya ng cell ay masinsinang nahahati sa gitnang bahagi ng katawan at lumilipat sa solong, hypostome, at mga dulo ng mga galamay. Doon, nangyayari ang cell death at desquamation. Kaya, ang lahat ng mga selula ng katawan ng hydra ay patuloy na ina-update. Sa normal na nutrisyon, ang "labis" ng paghahati ng mga selula ay gumagalaw sa mga bato, na kadalasang nabubuo sa mas mababang ikatlong bahagi ng puno ng kahoy.
Regenerative na kakayahan
Ang Hydra ay may napakataas na kakayahan sa pagbabagong-buhay. 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 1/200 ng volume), mula sa mga piraso ng mga galamay, at gayundin mula sa isang suspensyon ng mga selula. Kasabay nito, ang proseso ng pagbabagong-buhay mismo ay hindi sinamahan ng pagtaas sa mga cell division at isang tipikal na halimbawa ng morphallaxis.
Maaaring muling buuin ang Hydra mula sa isang suspensyon ng mga cell na nakuha sa pamamagitan ng maceration (halimbawa, sa pamamagitan ng pagkuskos ng hydra sa pamamagitan ng mill gas). Ipinakita ng mga eksperimento na ang pagbuo ng isang pinagsama-samang mga 300 epithelial-muscular cells ay sapat upang maibalik ang dulo ng ulo. Ipinakita na ang pagbabagong-buhay ng isang normal na organismo ay posible mula sa mga selula ng isang layer (tanging ectoderm o endoderm lamang).
Ang mga fragment ng cut body ng hydra ay nagpapanatili ng impormasyon tungkol sa oryentasyon ng axis ng katawan ng organismo sa istraktura ng actin cytoskeleton: sa panahon ng pagbabagong-buhay, ang axis ay naibalik, ang mga hibla ay direktang paghahati ng cell. Ang pagbabago sa istraktura ng balangkas ng actin ay maaaring humantong sa mga kaguluhan sa pagbabagong-buhay (ang pagbuo ng ilang mga palakol ng katawan).
Mga eksperimento sa pag-aaral ng pagbabagong-buhay at mga modelo ng pagbabagong-buhay
lokal na tanawin
Sa mga katawan ng tubig ng Russia at Ukraine, ang mga sumusunod na uri ng hydras ay madalas na matatagpuan (sa kasalukuyan, maraming mga zoologist ang nakikilala, bilang karagdagan sa genus Hydra 2 pang genera Pelmatohydra At Chlorohydra):
- mahabang tangkay na hydra ( Hydra (Pelmatohydra) oligactis, kasingkahulugan - Hydra fusca) - malaki, na may isang bundle ng napakahabang thread-like tentacles, 2-5 beses ang haba ng katawan nito. Ang mga hydras na ito ay may kakayahang mag-usbong nang husto: kung minsan hanggang 10-20 polyp na hindi pa namumuko ay matatagpuan sa isang maternal na indibidwal.
- karaniwang hydra ( Hydra vulgaris, kasingkahulugan - Hydra Grisea) - Ang mga galamay sa isang nakakarelaks na estado ay makabuluhang lumampas sa haba ng katawan - humigit-kumulang dalawang beses ang haba ng katawan, at ang katawan mismo ay tapers malapit sa solong;
- hydra thin ( Hydra circumcincta, kasingkahulugan - Hydra attenuata) - ang katawan ng hydra na ito ay may anyo ng isang manipis na tubo ng pare-parehong kapal. Ang mga galamay sa isang nakakarelaks na estado ay hindi lalampas sa haba ng katawan, at kung gagawin nila, ito ay hindi gaanong mahalaga. Ang mga polyp ay maliit, paminsan-minsan ay umaabot sa 15 mm. Ang lapad ng mga kapsula ng holotrichous isorrhizae ay lumampas sa kalahati ng kanilang haba. Mas gustong manirahan malapit sa ilalim. Halos palaging nakakabit sa gilid ng mga bagay na nakaharap sa ilalim ng reservoir.
- hydra green ( ) na may maikli ngunit maraming galamay, berdeng damo.
- Hydra oxycnida - ang mga galamay sa isang nakakarelaks na estado ay hindi lalampas sa haba ng katawan, at kung gagawin nila, pagkatapos ay napakaliit. Ang mga polyp ay malaki, umabot sa 28 mm. Ang lapad ng mga kapsula ng holotrich isorhiza ay hindi lalampas sa kalahati ng kanilang haba.
Symbionts
Ang tinatawag na "berdeng" hydras Hydra (Chlorohydra) viridissima Ang mga endoderm cells ay nabubuhay ng endosymbiotic algae ng genus Chlorella- zoochlorella. Sa liwanag, ang mga naturang hydras ay maaaring mawalan ng pagkain sa loob ng mahabang panahon (higit sa apat na buwan), habang ang mga hydra na artipisyal na pinagkaitan ng mga symbionts ay namamatay nang hindi nagpapakain pagkatapos ng dalawang buwan. Ang Zoochlorella ay tumagos sa mga itlog at ipinapadala sa mga supling sa pamamagitan ng transovarially. Ang iba pang mga uri ng hydra sa mga kondisyon ng laboratoryo ay maaaring minsan ay nahawaan ng zoochlorella, ngunit hindi nangyayari ang matatag na symbiosis.
Ang hydra ay maaaring atakehin ng fish fry, kung saan ang mga pagkasunog ng mga nakatutusok na mga selula ay tila medyo sensitibo: nang mahawakan ang hydra, ang prito ay karaniwang dumura nito at tumanggi sa karagdagang mga pagtatangka na kumain.
Ang isang cladoceran crustacean mula sa pamilyang chidorid ay iniangkop sa pagpapakain sa mga tisyu ng hydra. Anchistropus emarginatus.
Ang Hydra ay isang tipikal na kinatawan ng klase ng Hydrozoa. Mayroon itong cylindrical na hugis ng katawan, na umaabot sa haba na hanggang 1-2 cm. Sa isang poste ay may bibig na napapalibutan ng mga galamay, ang bilang nito sa iba't ibang species ay nag-iiba mula 6 hanggang 12. Sa kabilang poste, ang hydra ay may isang solong nagsisilbing ikabit ang hayop sa substrate.
mga organo ng pandama
Sa ectoderm, ang mga hydra ay may mga nakakatusok o nettle na mga selula na nagsisilbing protektahan o pag-atake. Sa panloob na bahagi ng cell ay isang kapsula na may spiral thread.
Sa labas ng cell na ito ay isang sensitibong buhok. Kung ang anumang maliit na hayop ay humipo sa isang buhok, pagkatapos ay ang nakakatusok na sinulid ay mabilis na bumubulusok at tumusok sa biktima, na namatay mula sa lason na nahulog sa kahabaan ng sinulid. Kadalasan maraming mga nakakatusok na selula ang sabay-sabay na inilalabas. Ang mga isda at iba pang mga hayop ay hindi kumakain ng hydras.
Ang mga galamay ay nagsisilbi hindi lamang para sa pagpindot, kundi pati na rin para sa pagkuha ng pagkain - iba't ibang maliliit na hayop sa tubig.
Sa ectoderm at endoderm, ang mga hydra ay may mga epithelial-muscular cells. Salamat sa pag-urong ng mga fibers ng kalamnan ng mga cell na ito, ang hydra ay gumagalaw, "tumakas" na halili alinman sa mga galamay o sa nag-iisang.
Sistema ng nerbiyos
Ang mga nerve cell na bumubuo ng isang network sa buong katawan ay matatagpuan sa mesoglea, at ang mga proseso ng mga cell ay umaabot sa labas at sa loob ng katawan ng hydra. Ang ganitong uri ng istraktura ng nervous system ay tinatawag na diffuse. Lalo na maraming mga nerve cell ang matatagpuan sa hydra sa paligid ng bibig, sa mga galamay at talampakan. Kaya, ang pinakasimpleng koordinasyon ng mga function ay lumilitaw na sa mga coelenterates.
Ang mga hydrozoan ay magagalitin. Kapag ang mga nerve cell ay inis sa pamamagitan ng iba't ibang stimuli (mekanikal, kemikal, atbp.), ang pinaghihinalaang pangangati ay kumakalat sa lahat ng mga selula. Dahil sa pag-urong ng mga fibers ng kalamnan, ang katawan ng hydra ay maaaring i-compress sa isang bola.
Kaya, sa unang pagkakataon sa organikong mundo Ang mga coelenterates ay may mga reflexes. Sa mga hayop ng ganitong uri, ang mga reflexes ay pare-pareho pa rin. Sa mas organisadong mga hayop, nagiging mas kumplikado sila sa proseso ng ebolusyon.
Sistema ng pagtunaw
Ang lahat ng hydras ay mga mandaragit. Ang pagkakaroon ng nakuha, naparalisa at pinatay ang biktima sa tulong ng mga nakatutusok na mga selula, hinihila ito ng hydra kasama ang mga galamay nito sa pagbubukas ng bibig, na maaaring mag-abot nang napakalakas. Dagdag pa, ang pagkain ay pumapasok sa gastric cavity, na may linya ng glandular at epithelial-muscular cells ng endoderm.
Ang digestive juice ay ginawa ng glandular cells. Naglalaman ito ng mga proteolytic enzymes na nagtataguyod ng panunaw ng protina. Ang pagkain sa gastric cavity ay natutunaw ng digestive juice at nahihiwa-hiwalay sa maliliit na particle. Sa mga selula ng endoderm, mayroong 2-5 flagella na naghahalo ng pagkain sa gastric cavity.
Ang pseudopodia ng epithelial-muscular cells ay kumukuha ng mga particle ng pagkain at nangyayari ang karagdagang intracellular digestion. Ang mga hindi natutunaw na pagkain ay inaalis sa pamamagitan ng bibig. Kaya, sa hydroids, sa unang pagkakataon, cavitary, o extracellular, lumilitaw ang digestion, na tumatakbo nang kahanay sa mas primitive na intracellular digestion.
Pagbabagong-buhay ng organ
Sa ectoderm, ang hydra ay may mga intermediate na selula, kung saan, kapag nasira ang katawan, nabuo ang nerve, epithelial-muscular at iba pang mga cell. Nag-aambag ito sa mabilis na paglaki ng nasugatang lugar at pagbabagong-buhay.
Kung ang galamay ng Hydra ay maputol, ito ay muling bubuo. Bukod dito, kung ang hydra ay pinutol sa maraming bahagi (kahit na hanggang 200), ang bawat isa sa kanila ay ibabalik ang buong organismo. Sa halimbawa ng hydra at iba pang mga hayop, pinag-aaralan ng mga siyentipiko ang kababalaghan ng pagbabagong-buhay. Ang ipinahayag na mga pattern ay kinakailangan para sa pagbuo ng mga pamamaraan para sa paggamot ng mga sugat sa mga tao at maraming mga vertebrate species.
Mga pamamaraan ng pag-aanak ng hydra
Lahat ng hydrozoans ay nagpaparami sa dalawang paraan - asexual at sexual. Ang asexual reproduction ay ang mga sumusunod. Sa tag-araw, humigit-kumulang sa gitna, ang ectoderm at endoderm ay nakausli mula sa katawan ng hydra. Ang isang tubercle, o bato, ay nabuo. Dahil sa pagdami ng mga selula, tumataas ang laki ng bato.
Ang gastric cavity ng anak na babae hydra ay nakikipag-usap sa cavity ng ina. Isang bagong bibig at galamay ang nabubuo sa libreng dulo ng bato. Sa base, ang bato ay laced, ang batang hydra ay nahiwalay sa ina at nagsimulang manguna sa isang malayang pag-iral.
Ang sekswal na pagpaparami sa mga hydrozoan sa ilalim ng mga natural na kondisyon ay sinusunod sa taglagas. Ang ilang mga uri ng hydras ay dioecious, habang ang iba ay hermaphroditic. Sa freshwater hydra, ang mga glandula ng kasarian ng babae at lalaki, o gonad, ay nabuo mula sa mga intermediate na selula ng ectoderm, iyon ay, ang mga hayop na ito ay hermaphrodites. Ang mga testicle ay bubuo nang mas malapit sa oral na bahagi ng hydra, at ang mga ovary ay lumalapit sa solong. Kung maraming mga motile spermatozoon ang nabuo sa mga testes, kung gayon isang itlog lamang ang mature sa mga ovary.
Hermaphroditic na mga indibidwal
Sa lahat ng hermaphroditic na anyo ng mga hydrozoan, ang mga spermatozoon ay mas maagang nag-mature kaysa sa mga itlog. Samakatuwid, ang pagpapabunga ay nangyayari sa crosswise, at dahil dito, hindi maaaring mangyari ang self-fertilization. Ang pagpapabunga ng mga itlog ay nangyayari sa indibidwal na ina kahit na sa taglagas. Pagkatapos ng pagpapabunga, ang hydra, bilang panuntunan, ay namamatay, at ang mga itlog ay nananatili sa isang tulog na estado hanggang sa tagsibol, kapag ang mga bagong batang hydra ay nabuo mula sa kanila.
namumuko
Ang mga marine hydroid polyp ay maaaring mag-isa tulad ng mga hydra, ngunit mas madalas silang nakatira sa mga kolonya na lumilitaw dahil sa namumuko. isang malaking bilang polyp. Ang mga kolonya ng polyp ay kadalasang binubuo ng isang malaking bilang ng mga indibidwal.
Sa marine hydroid polyps, bilang karagdagan sa mga asexual na indibidwal, sa panahon ng pagpaparami sa pamamagitan ng namumuko, ang mga sekswal na indibidwal, o dikya, ay nabuo.
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. Pinaparalisa ito ng mga nakakatusok na selula. 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
Ang mga freshwater polyp cell ay nasa proseso ng patuloy na pag-renew. 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 nauugnay sa mga salungat na 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.
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 cell na may isang nakapulupot na nakatutuya 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 mga glandular na selula sa endoderm ay naglalabas ng katas ng pagtunaw sa lukab ng bituka, na nagpapatunaw at bahagyang tumutunaw ng 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 ng digestive vacuoles ng 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 natutunaw 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
Ang pagpapakawala ng carbon dioxide at iba pang mga hindi kinakailangang sangkap na nabuo sa proseso ng buhay ay isinasagawa mula sa mga selula ng panlabas na layer nang direkta sa tubig, at mula sa mga selula 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 pamamagitan ng hitsura kahawig ng flagellar 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 simula ng mainit na panahon buhay na selda, na matatagpuan 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 ilalim ng 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 (habang ang mga polyp ng ina at anak na babae ay nakakabit na may mga galamay sa substrate at hinila sa iba't ibang direksyon) at humahantong sa isang malayang pamumuhay. 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, ang huling yugto sa pagbabago ng nawalang medusoid na henerasyon 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 gayundin mula 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 kalmadong 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 kanyang ulo, na salit-salit na nakakabit sa mga bagay alinman sa mga galamay nito o sa talampakan nito (1-5).