Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Дафния великая
Дафния magna asexual.jpg
Самка Daphnia magna с кладкой бесполых яиц: Длина животного около 4 мм.
Научная классификация
Королевство:
Animalia
Тип:
Членистоногие
Подтип:
Ракообразные
Класс:
Браншиоподы
Заказ:
Cladocera
Семья:
Дафнии
Род:
Дафния
Разновидность:
D. magna
Биномиальное имя
Дафния великая
Штраус, 1820 г.  [1]

Дафния магна - это небольшое планктонное ракообразное (длина взрослой особи 1,5–5,0 мм), принадлежащее к подклассу Phyllopoda . Он обитает в самых разных пресноводных средах, от кислых болот до рек, образованных снежным стоком, и широко распространен в Северном полушарии и Южной Африке. [2]

Этот вид является предметом биологических исследований с 18 века. [3] Он широко используется в экологических и эволюционных исследованиях , а также в экотоксикологии . [4] Это популярный корм для рыб в аквакультуре и аквариумах.

Описание [ править ]

D. magna - типичная водяная блоха из рода Daphnia . Самки достигают размеров до 5 мм, самцы - около 2 мм, поэтому они являются одними из самых крупных видов в роде. [5] Тело защищено полупрозрачным панцирем из хитина , прозрачного полисахарида. [6] Он имеет брюшное отверстие и пять пар грудных конечностей, которые используются для облегчения процесса фильтрации. [7] Ряды шипов проходят вдоль задней части панциря. Кишечник имеет форму крючка и имеет две пищеварительные стволы . На голове два усика и большой сложный глаз. [8] [9]

Взрослых самок можно отличить от таковых других подобных видов, таких как D. pulex, по отсутствию гребешка на брюшной лапке и наличию двух отдельных гребней на брюшке . Самцы меньше самок и имеют более крупные первые антенны, что является диагностической особенностью, которая отличает их от маленьких самок.

Брюшко с брюшной лапкой самки: два гребня с щелью на краю и глубоко зазубренный задний край являются диагностическими для вида.
Взрослый самец, выделяя первую антенну

Экология [ править ]

D. magna - ключевой вид во многих непроточных местообитаниях . Его можно найти в озерах и неглубоких прудах, богатых отложениями органических веществ. [9] Известно множество естественных хищников, которые могут вызывать пластические фенотипические реакции . В присутствии kairomones , Daphnia SPP. развивают заметные защитные структуры в виде удлиненного позвоночника и большого размера тела. [10] Это важный основной потребитель и добыча многих планктоядных рыб. [11] Другими беспозвоночными хищниками являются личинки фантомных мошек Chaoborus, а также полукрылых ( Notonecta ) и Triops.. Большой размер взрослых особей защищает их от хищничества некоторых планктоноядных беспозвоночных .

Распространение и среда обитания [ править ]

D. magna широко распространена в Северном полушарии и особенно в Голарктике . [5] Его можно найти в пресных и солоноватых водоемах разных размеров, от озер до прудов и эфемерных каменных бассейнов у моря. D. magna переносит более высокие уровни солености (до одной пятой солености морской воды), чем большинство других видов этого рода. [6] D. magna в основном встречается в пелагиали водоемов, поскольку питается в основном взвешенными частицами в толще воды (в основном водорослями, но также бактериями и детритом).). Тем не менее, по сравнению с другими видами дафний , она чаще встречается в связке с субстратом, где она может использовать бентосные источники пищи в виде перифитона [12] и отложений . [7]

Питание [ править ]

Основная стратегия питания D. magna - фильтрация взвешенных частиц. [7] Специализированный фильтрующий аппарат, образованный грудными придатками, генерирует поток воды в грудном отверстии панциря, что позволяет собирать и проглатывать одноклеточные водоросли, бактерии и детрит . D. magna также может питаться перифитоном [12] и детритом [7], что может дать этому виду конкурентное преимущество перед строго пелагическими фильтраторами в некоторых средах, где приостановленные источники пищи могут быть временно ограничены.

Воспроизведение [ править ]

Самка, несущая эфиппиум
Циклический партеногенез

Как и большинство других видов рода Daphnia , D. magna размножается путем циклического партеногенеза . Эта форма размножения характеризуется чередованием бесполого потомства (клональное размножение) и в определенное время половым размножением через гаплоидные яйца, которые необходимо оплодотворять.

Бесполые яйца (до нескольких десятков на кладку) являются диплоидными и обычно развиваются в самок или в ответ на неблагоприятные воздействия окружающей среды - в самцов.

Бесполые яйца вылупляются в маточной сумке самок через 1 день после кладки и выходят на свет через 3 дня. Молодь проходит от четырех до шести линьек, прежде чем вырастет в течение 5–10 дней. Взрослая самка производит одну кладку с количеством яиц до 100 каждые 3-4 дня до самой смерти. Он может жить более 3 месяцев в лаборатории при 20 ° C. [13]

Мертвые самки с эфиппией в высохшем пруду

В ответ на неблагоприятные условия окружающей среды (которые могут привести к замерзанию или высыханию пруда) одна и та же самка может производить гаплоидные яйца в состоянии покоя (обычно по две за раз), которые при оплодотворении самцами обертываются защитной оболочкой. называется эфиппиум . Эти покоящиеся яйца входят в фазу диапаузы и способны противостоять длительным периодам неблагоприятных условий окружающей среды в течение длительного периода времени. Вылупление запускается в ответ на определенные стимулы, такие как увеличение светового периода и температуры. Птенцы из покоящихся яиц развиваются исключительно в самок.

Некоторые клоны D. magna, которые не производят самцов, воспроизводятся посредством автомиктического партеногенеза, в котором две гаплоидные клетки, продуцируемые мейозом, сливаются с образованием женской зиготы без оплодотворения. Это имеет тенденцию делать полученных дочерей гомозиготными, что может быть вредным. [14]

Поведение [ править ]

Воспроизвести медиа
Характерное плавательное поведение

Название «водяные блохи» может происходить от типичного плавательного поведения видов дафний, которое напоминает серию прыжков. Движение больших вторых антенн вызывает движение всего животного вверх с последующим его опусканием (прыжок и опускание). Хотя этот вид встречается реже, чем другие виды, обитающие в озерах, наблюдались вертикальные и горизонтальные миграции этого вида. Вертикальная миграция Диль (DVM) [15]состоит в ежедневном перемещении животных из верхних слоев воды, где они ночуют, в глубокие и темные слои, где они проводят день. Такое поведение снижает подверженность дневным зрительным хищникам (например, многим рыбам), находя убежище в темноте у дна, а затем спокойно питаясь ночью в богатых пищей верхних слоях воды. [6] В основе этого поведения лежит фототактическое поведение (движение целых организмов к источнику света или от него). У D. magna фототактическое поведение имеет врожденный компонент (генетический) и индуцибельный компонент (например, в присутствии кайромонов рыб). [10] При горизонтальной миграции Диля D. magnaДнем находит убежище в затопленных грядках у берега, а ночью мигрирует в открытые воды. Случаи обратной миграции задокументированы, когда риск визуального нападения хищников в течение дня выше на дне или в прибрежных зонах (например, в присутствии рыбы, которая охотится на затопленных грядках с растениями). D. magna , как и меньший D. pulex , может переключаться на поведение при кормлении, называемое поведением просмотра, когда приостановленной пищи не хватает. Эта стратегия подачи заключается в взбалтывании частиц осадка со дна с помощью вторых антенн и последующей фильтрации взвешенных частиц. [7] [16]

Паразитизм [ править ]

D. magna стала модельной системой для изучения эволюции и экологии взаимодействия паразита и хозяина . [6] Животные, собранные в естественной среде обитания, часто заражаются. [17] Многие паразиты, инфицирующие D. magna , были идентифицированы и изучены (Таблица 1), D. magna демонстрирует вызванные паразитами поведенческие характеристики, которые могут различаться для разных генотипов. [18]

Самка инфицирована Hamiltosporidium magnivora
Неинфицированные самки (слева) и инфицированные (справа) бактериями Pasteuria ramosa
Таблица 1: Паразиты Daphnia magna [6]
ТаксоныПаразитТкань или место инфекцииПередача инфекции
БактерииПастеурия рамосаКровь внеклеточнаяГоризонтально, от мертвого хоста
Spirobacillus cienkowskiiКровь внеклеточнаяГоризонтально, от мертвого хоста
ГрибыMetschnikowia bicuspidataПолость тела внеклеточнаяГоризонтально, от мертвого хоста
МикроспоридииHamiltosporidium tvärminnensisВнутриклеточныйГоризонтально и вертикально
Х. магнивораВнутриклеточныйВертикальный горизонтальный (?)
Глюкоид кишечникаСтенка кишечника, внутриклеточнаяГоризонтально, от живого хозяина
Ordospora colligataСтенка кишечника, внутриклеточнаяГоризонтально, от живого хозяина
АмебаПанспорелла перплексаСтенка кишечника внеклеточнаяГоризонтально, от живого хозяина
Хитридовый грибCaullerya mesniliСтенка кишечника, внутриклеточнаяГоризонтально, от живого хозяина
НематодаЭхинурия uncinataПолость тела внеклеточнаяПо горизонтали, ко второму узлу
ЦестодаЦистицерк мирабилисПолость тела внеклеточнаяПо горизонтали, ко второму узлу

Микробиота [ править ]

D. magna можно рассматривать как сложную экосистему , колонизированную сообществом комменсальных , симбиотических и патогенных микроорганизмов [19] [20], называемых микробиотой . Близость микробиоты к его хозяина позволяет обеспечить тесное взаимодействие, способные влиять на развитие , [21] устойчивость к болезням [22] [23] и питание. [24] Было показано, что отсутствие микробиоты у D. magna вызывает более медленный рост, снижение плодовитости и более высокую смертность по сравнению с D. magna.с микробиотой. [25] Микробиота кишечника изменяется после смерти, а ее сложность уменьшается и стабилизируется в случае голодания. [26]

Модель организма [ править ]

D. magna дает множество преимуществ при использовании в качестве экспериментального организма . Его прозрачность позволяет наблюдать его внутренние анатомические структуры под микроскопом , а его воспроизведение посредством циклического партеногенеза позволяет создавать клоны (бесполое размножение) или осуществлять скрещивание между штаммами (половое размножение). В области исследований считается , что D. magna легко хранить в лаборатории. Некоторыми из его преимуществ для экспериментов являются быстрое время генерации , ограниченное использование хранилища, простая и дешевая подача и простое обслуживание.

D. magna используется в различных областях исследований, таких как экотоксикология , популяционная генетика , эволюция пола , фенотипическая пластичность , экофизиология (включая биологию глобальных изменений) и взаимодействия паразита и хозяина . [27]

Исторически D. magna позволила исследователям проверить некоторые интересные теории и провести новаторские исследования:

  • Макрофаги атакуют вторгшихся паразитов как часть клеточного иммунитета ( Мечников [28] - Нобелевская премия 1908 г.)
  • Экотоксикологические исследования ( Эйнар Науманн [29] )

Другие недавние эксперименты использовали покоящиеся яйца из дафний , присутствующие в пруде осадке реконструировать эволюционную историю этого населения по отношению к одному из своих паразитов ( P. ramosa ), [30] пример хорошего в воскресении биологии .

В экотоксикологии D. magna определена для использования в Руководящих принципах ОЭСР по тестированию химических веществ , Тесты № 202 « Дафнии , тест на острую иммобилизацию» [31] и Тест № 211 « Тест размножения Дафнии магна ». [32] Тест № 202 представляет собой 48-часовое исследование острой токсичности , в котором молодые дафнии подвергаются воздействию различных концентраций испытуемого вещества и определяется ЕС 50 . Иногда могут использоваться другие виды дафний, кроме D. magna , но лаборатории в основном используют D. magna в качестве стандарта.. Тест № 211 представляет собой 21-дневный тест на хроническую токсичность , в конце которого оценивается общее количество живых потомков на одно животное-родитель, живое в конце теста, для определения самой низкой наблюдаемой концентрации эффекта тестируемого вещества. .

Ссылки [ править ]

  1. ^ " Дафния великая " . Интегрированная система таксономической информации .
  2. ^ "Дафния великая" . Сеть разнообразия животных . Проверено 2 марта 2016 .
  3. ^ Шеффер, Якоб Кристиан (1755-01-01). Die grünen armpolypen: die geschwänzten und ungeschwänzten zackigen wasserflöhe, und eine besondere art kleiner wasseraale . Регенсбург: Gedruckt bey EA Weiss.
  4. ^ Ламперт, Винфрид; Зоммер, Ульрих (26 июля 2007 г.). Лимноэкология: Экология озер и рек . ОУП Оксфорд. ISBN 9780199213924.
  5. ^ a b «Cladocera: Род Daphnia (включая Daphniopsis ) (Anomopoda: Daphniidae). Руководства по идентификации микробеспозвоночных континентальных вод мира, Том 21. Автор Джон А. Х. Бензи». Ежеквартальный обзор биологии . 80 (4): 491. 2005-12-01. DOI : 10.1086 / 501297 . ISSN 0033-5770 . 
  6. ^ a b c d e Эберт, Дитер (01.01.2005). Экология, эпидемиология и эволюция паразитизма у дафний . Национальный центр биотехнологической информации (США). ISBN 978-1932811063.
  7. ^ а б в г е Фрайер, Джеффри (1991-01-29). «Функциональная морфология и адаптивная радиация дафний (Branchiopoda: Anomopoda)». Философские труды Лондонского королевского общества B: Биологические науки . 331 (1259): 1–99. DOI : 10.1098 / rstb.1991.0001 . ISSN 0962-8436 . 
  8. ^ Streble, Хайнц; Краутер, Дитер (01.01.2012). Das Leben im Wassertropfen: Mikroflora und Mikrofauna des Süßwassers. Ein Bestimmungsbuch (на немецком языке). Космос. ISBN 9783440126349.
  9. ^ a b Методы измерения острой токсичности сточных вод и водоприемников для пресноводных и морских организмов . ДИАНА Паблишинг. ISBN 9781428904040.
  10. ^ a b Мистер, Люк Де (1993). «Генотип, опосредованное рыбой химическое и фототаксическое поведение в Daphnia Magna». Экология . 74 (5): 1467–1474. DOI : 10.2307 / 1940075 . JSTOR 1940075 . 
  11. Перейти ↑ Lampert, W. (2006). «Дафния: образцовые травоядные, хищники и жертвы» . Польский экологический журнал . Проверено 2 марта +2016 .
  12. ^ a b Siehoff, Сильвана; Хаммерс-Вирц, Моника; Штраус, Тидо; Ратте, Ханс Тони (01.01.2009). «Перифитон как альтернативный источник пищи для кладоцера-фильтратора Daphnia magna». Пресноводная биология . 54 (1): 15–23. DOI : 10.1111 / j.1365-2427.2008.02087.x . ISSN 1365-2427 . 
  13. ^ "Дафния великая" . cfb.unh.edu . Проверено 2 марта 2016 .
  14. ^ Свендсен, Нильс; Райссер, Селин МО; Дукич, Маринела; Тюилье, Вирджиния; Сегард, Аделина; Лиотар-Хааг, Кэти; Фазель, Доминик; Хюрлиманн, Эвелин; Ленорман, Томас (01.11.2015). «Раскрытие загадочной асексуальности у дафний великих с помощью RAD-секвенирования» . Генетика . 201 (3): 1143–1155. DOI : 10.1534 / genetics.115.179879 . PMC 4649641 . PMID 26341660 .  
  15. ^ Де Стазио, Барт Т. Дж; Nibbelink, N .; Олсен, П. (1993). «Вертикальная миграция Diel и глобальное изменение климата: подход к динамическому моделированию поведения зоопланктона» . Верх. Междунар. Verein. Лимнол . Архивировано из оригинального 24 апреля 2016 года . Проверено 2 марта +2016 .
  16. ^ Хортон, Пенсильвания; Роуэн, М .; Webster, KE; Питерс, RH (1979-01-01). «Просмотр и выпас кладоцер-фильтраторов». Канадский зоологический журнал . 57 (1): 206–212. DOI : 10.1139 / z79-019 . ISSN 0008-4301 . 
  17. ^ Stirnadel, Heide A .; Эберт, Дитер (1997). «Распространенность, специфичность хозяев и влияние на плодовитость хозяев микропаразитов и эпибионтов у трех симпатрических видов дафний». Журнал экологии животных . 66 (2): 212–222. DOI : 10,2307 / 6023 . JSTOR 6023 . 
  18. ^ Литтл, TJ; Chadwick, W .; Ватт, К. (1 марта 2008 г.). «Вариации паразитов и эволюция вирулентности в системе дафнии-микропаразиты» (PDF) . Паразитология . 135 (3): 303–308. DOI : 10.1017 / S0031182007003939 . PMID 18005474 .  
  19. ^ Ледерберг, J; McCray, AT (2001). « „ OME Sweet“Omics-генеалогическая сокровищница слов» . Ученый . 15 : 8.
  20. ^ Рабочая группа NIH HMP; Петерсон, Джейн; Гарджес, Сьюзен; Джованни, Мария; Макиннес, Памела; Ван, Лу; Schloss, Jeffery A .; Бонацци, Вивьен; МакИвен, Джин Э. (2009-12-01). "Проект микробиома человека NIH" . Геномные исследования . 19 (12): 2317–2323. DOI : 10.1101 / gr.096651.109 . ISSN 1088-9051 . PMC 2792171 . PMID 19819907 .   
  21. ^ Бейтс, Дженнифер М .; Миттге, Эрика; Кульман, Джули; Баден, Катрина Н .; Cheesman, Sarah E .; Гийемен, Карен (15 сентября 2006 г.). «Отчетливые сигналы от микробиоты способствуют различным аспектам дифференциации кишечника рыбок данио». Биология развития . 297 (2): 374–386. DOI : 10.1016 / j.ydbio.2006.05.006 . PMID 16781702 . 
  22. ^ Макферсон, Эндрю Дж .; Харрис, Никола Л. (2004). «Мнение: Взаимодействие между комменсальными кишечными бактериями и иммунной системой». Обзоры природы Иммунология . 4 (6): 478–485. DOI : 10.1038 / nri1373 . PMID 15173836 . 
  23. ^ Кох, Хауке; Шмид-Хемпель, Пол (29 ноября 2011 г.). «Социально передаваемая кишечная микробиота защищает шмелей от кишечных паразитов» . Труды Национальной академии наук . 108 (48): 19288–19292. DOI : 10.1073 / pnas.1110474108 . ISSN 0027-8424 . PMC 3228419 . PMID 22084077 .   
  24. ^ Детлефсен, Лес; Макфолл-Нгаи, Маргарет; Релман, Дэвид А. (2007). «Экологический и эволюционный взгляд на мутуализм человека и микробов и болезни». Природа . 449 (7164): 811–818. DOI : 10,1038 / природа06245 . PMID 17943117 . 
  25. ^ Сисон-Мангус, депутат; Мушегян А.А.; Эберт, Д. (2014). «Водяным блохам необходима микробиота для выживания, роста и размножения» . Журнал ISME . 9 (1): 59–67. DOI : 10.1038 / ismej.2014.116 . PMC 4274426 . PMID 25026374 .  
  26. ^ Freese, Heike M .; Шинк, Бернхард (11.06.2011). «Состав и стабильность микробного сообщества в пищеварительном тракте водных ракообразных Daphnia magna» . Микробная экология . 62 (4): 882–894. DOI : 10.1007 / s00248-011-9886-8 . ISSN 0095-3628 . PMID 21667195 .  
  27. ^ Эберт, Дитер (2011-02-04). «Геном для окружающей среды» . Наука . 331 (6017): 539–540. DOI : 10.1126 / science.1202092 . ISSN 0036-8075 . PMID 21292957 .  
  28. ^ Мечников, Эли (1887). «Uber den Kampf der Zellen gegen Erysipelkokken. Ein Beitrag zur Phagocytenlehre» . Archiv für Pathologische Anatomie und Physiologie und für Klinische Medicin . 107 (2): 209–249 . Проверено 2 марта +2016 .
  29. ^ Науманн, Эйнар (1934-01-01). "Über die Anwendung von Daphnia magna Straus als Versuchstier zur Experimentellen Klarlegung der Lebensverhältnisse im Wasser". Internationale Revue der Gesamten Hydrobiologie und Hydrographie . 31 (1): 421–431. DOI : 10.1002 / iroh.19340310126 . ISSN 1522-2632 . 
  30. ^ Декаэстекер, Эллен; Габа, Сабрина; Raeymaekers, Joost AM; Стокс, Робби; Керкховен, Лисбет Ван; Эберт, Дитер; Мистер, Люк Де (декабрь 2007 г.). "Динамика паразита-хозяина" Красная Королева "в отложениях пруда" . Природа . 450 (7171): 870–873. DOI : 10,1038 / природа06291 . PMID 18004303 . 
  31. ^ "Рекомендации ОЭСР по тестированию химических веществ, раздел 2, тест № 202: Daphnia sp. Тест на острую иммобилизацию" . www.oecd-ilibrary.org . Проверено 6 апреля 2016 .
  32. ^ «Рекомендации ОЭСР по тестированию химических веществ, раздел 2, тест № 211: тест на воспроизводство дафнии магна» . www.oecd-ilibrary.org . Проверено 6 апреля 2016 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Данные, относящиеся к Daphnia magna в Wikispecies
  • СМИ, связанные с Daphnia magna на Викискладе?