Turritopsis dohrnii , также известная как бессмертная медуза , представляет собой вид маленьких, биологически бессмертных медуз [2] [3], обитающих во всем мире в водах умеренного или тропического климата. Это один из немногих известных случаев, когда животные способны полностью вернуться к половозрелой, колониальной стадии после достижения половой зрелости в качестве одиночной особи. Другие включают медузу Laodicea undulata [4] и виды рода Aurelia . [5]
Бессмертная медуза | |
---|---|
Turritopsis dohrnii medusa | |
Научная классификация | |
Королевство: | Animalia |
Тип: | Книдария |
Класс: | Hydrozoa |
Заказ: | Антоатеката |
Семья: | Oceaniidae |
Род: | Турритопсис |
Разновидность: | T. dohrnii |
Биномиальное имя | |
Turritopsis dohrnii |
Как и большинство других гидрозоидов , T. dohrnii начинают свою жизнь в виде крошечных свободно плавающих личинок, известных как планулы . Когда планула оседает, она дает начало колонии полипов , прикрепленных к морскому дну . Все полипы и медузы, возникающие из одной планулы, являются генетически идентичными клонами. [6] Полипы образуют сильно разветвленную форму, которая обычно не встречается у большинства медуз. Медузы, также известные как медузы, затем отпочковываются от этих полипов и продолжают свою жизнь в форме свободного плавания, в конечном итоге становясь половозрелыми. Известно, что в половозрелом возрасте они быстро охотятся на другие виды медуз. Если медуза T. dohrnii подвергается стрессу окружающей среды, физическому насилию, болеет или стареет, она может вернуться в стадию полипа, образуя новую колонию полипов. [7] Это достигается посредством процесса трансдифференцировки , который изменяет дифференцированное состояние клеток и превращает их в новые типы клеток.
Теоретически этот процесс может продолжаться бесконечно, фактически делая медузу биологически бессмертной [3] [8], хотя на практике люди все еще могут умирать. В природе большинство Turritopsis dohrnii , вероятно, погибнет от хищников или болезней на стадии медузы, не вернувшись в форму полипа. [9]
Способность к биологическому бессмертию без максимальной продолжительности жизни делает T. dohrnii важной целью фундаментальных биологических, старческих и фармацевтических исследований. [10]
«Бессмертная медуза» ранее была классифицирована как T. nutricula . [11]
Описание
Медуза Turritopsis dohrnii имеет форму колокола с максимальным диаметром около 4,5 миллиметров (0,18 дюйма) и примерно такой же высоты, как и ширины. [12] [13] мезоглея в стенках колоколов равномерно тонкая, в течение некоторого утолщения на вершине , за исключением. Относительно большой желудок ярко-красного цвета и имеет крестообразную форму в поперечном сечении. Молодые особи диаметром 1 мм имеют только восемь щупалец, равномерно расположенных по краю [14], тогда как у взрослых особей 80–90 щупалец. Медуза (медуза) живет в планктоне свободно. Плотные клетки нервной сети также присутствуют в эпидермисе в колпачке. Они образуют большую кольцевидную структуру над лучевым каналом, обычно присутствующую у книдарий. [15]
Turritopsis dohrnii также имеет форму донного полипа, или гидроида, который состоит из столонов, которые проходят вдоль субстрата, и вертикальных ветвей с питающимися полипами, которые могут производить почки медузы. [16] Эти полипы развиваются в течение нескольких дней в крошечные медузы диаметром 1 мм, которые высвобождаются и плавают на свободе от родительской колонии гидроидов.
Изображения медузы и полипа близкородственного вида Turritopsis rubra из Новой Зеландии можно найти в Интернете. [17] До недавнего генетического исследования считалось, что Turritopsis rubra и Turritopsis nutricula - одно и то же. [11] Неизвестно, может ли T. rubra medusae также трансформироваться обратно в полипы.
Распространение и вторжение
Turritopsis , как полагает, возник в районе Тихого океана, но распространился по всему миру через транс-арктические миграции, и видообразование на несколько групп населения, которые легко отличить морфологический , но чьи виды различия недавно были подтверждены в исследовании и сравнением последовательности митохондриальных рибосомных генов. [11] [18] Турритопсисы встречаются в регионах с умеренным и тропическим климатом во всех океанах мира. [13] Считается, что турритопсис распространяется по миру через сброс водяного балласта . [13] В отличие от вторжений других видов, которые вызвали серьезные экономические и экологические последствия, вторжение T. dohrnii по всему миру осталось незамеченным из-за их крошечных размеров и безвредности. [19] «Мы наблюдаем безмолвное вторжение во всем мире», - сказала ученый Смитсоновского института тропической морской воды доктор Мария Мильетта. [18]
Жизненный цикл
Яйца развиваются в гонадах медуз самок, которые располагаются в стенках манубрия (желудка). Зрелые яйца предположительно нерестятся и оплодотворяются в море спермой, производимой и выделяемой самцами медуз, как и в случае большинства гидромедуз . Однако родственный вид Turritopsis rubra, по- видимому, сохраняет оплодотворенные яйца до стадии планулы. [17] Оплодотворенные яйца развиваются в личинок планулы , которые оседают на морском дне (или даже в богатых морских сообществах, обитающих в плавучих доках) и развиваются в колонии полипов ( гидроидов ). Гидроиды отпочковывают новых медуз, которые выпускаются размером около одного миллиметра, а затем растут и питаются планктоном, становясь половозрелыми через несколько недель (точная продолжительность зависит от температуры океана; при 20 ° C (68 ° F) это от 25 до 30 дней, а при 22 ° C (72 ° F) от 18 до 22 дней). [3] Медузы T. dohrnii способны выжить при температуре от 14 ° C до 25 ° C. [3] [14]
Биологическое бессмертие
Большинство видов медуз имеют относительно фиксированную продолжительность жизни, которая варьируется в зависимости от вида от часов до многих месяцев (долгоживущие половозрелые медузы нерестятся каждый день или ночь; время также довольно фиксировано и зависит от вида). [20] Медуза Turritopsis dohrnii - единственная известная форма, которая развила способность возвращаться в состояние полипа посредством специфического процесса трансформации, который требует присутствия определенных типов клеток (ткани как поверхности колокола медузы, так и кровеносного канала). система). [21]
Эксперименты показали, что все стадии медуз, от недавно выпущенных до полностью зрелых особей, могут снова превращаться в полипы в условиях голодания, резкого изменения температуры, снижения солености и искусственного повреждения колокола щипцами или ножницами. [3] Трансформирующаяся медуза характеризуется прежде всего разрушением колокола, мезоглеи и щупалец. Все незрелые медузы (12 щупальца максимума) затем превратились в кисту -подобных стадии , а затем превращаются в столоны и полип. Однако около 20-40% зрелой медузы перешли в стадию столонов и полипов, не пройдя цистоподобную стадию. Полипы образовались через 2 дня после того, как столоны развились и питались пищей. Далее полипы размножаются за счет роста дополнительных столонов, ветвей, а затем полипов с образованием колониальных гидроидов . В эксперименте они в конечном итоге превратятся в столоны и полипы и снова начнут свою жизнь, даже без изменений окружающей среды или травм. [3]
Эта способность обращать вспять биотический цикл (в ответ на неблагоприятные условия) уникальна в животном мире . Это позволяет медузе избежать смерти, делая Turritopsis dohrnii потенциально биологически бессмертным . Этот процесс не наблюдался в их естественной среде обитания, отчасти потому, что процесс довольно быстрый и потому что полевые наблюдения в нужный момент маловероятны. [3] Тем не менее, большинство отдельных медуз, вероятно, станут жертвами общих опасностей для жизни, таких как мезопланктон , включая поедание хищников или гибель от болезней.
Метод трансдифференцировки, разработанный этим видом клеток, вдохновил ученых на поиск способа создания стволовых клеток с использованием этого процесса для обновления поврежденных или мертвых тканей человека . [10]
Экология
Диета
Turritopsis dohrnii - хищный вид, который обычно питается зоопланктоном. [22] Их диета в основном состоит из планктона, икры рыб и мелких моллюсков. T. dohrnii проглатывает пищу и выводит отходы через рот. T. dohrnii во время охоты использует свои щупальца во время плавания по воде. Его щупальца, содержащие жалящие клетки, называемые нематоцистами, распространяются и жалят свою добычу. [23] Щупальца могут сгибаться, чтобы направить жертву ко рту. T. dohrnii, как и другие медузы, может ловить добычу своим колоколом. Колокольчик T. dohrnii расширяется, всасывая воду, поскольку он заставляет себя плавать. Это расширение колокольчика приближает потенциальную добычу к щупальцам. [23]
Хищничество
Turritopsis dohrnii, как и другие медузы, чаще всего становятся жертвами других медуз. Другие хищники T. dohrnii включают морских анемонов, тунца, акул, рыбу-меч, морских черепах и пингвинов. [23] Многие виды охотятся на T. dohrnii и других медуз из-за их простого состава. Они состоят всего на 5% из вещества, а остальная часть состоит из воды. [24] Они состоят из трех слоев. Внешний слой (эпидермис), средний слой (мезоглея; толстое желеобразное вещество) и внутренний слой (гастродерма). [24]
Среда обитания
Turritopsis dohrnii был впервые обнаружен в Средиземном море, но с тех пор распространился по всему миру. [25] T. dohrnii обычно обитает в водах умеренного и тропического климата. Их можно найти в маринах или доках, в корпусах судов и на дне (дне океана). Обычно они живут в диапазоне солености от полигалина (18-30 PSU) и эухалина (30-40 PSU). [22]
Геномный анализ
Геномные анализы , такие как анализ последовательности на мРНК или митохондрии ДНК были использованы , чтобы исследовать его жизненный цикл. Анализ мРНК каждой стадии жизни показал, что специфический ген на стадии медуз экспрессируется в десять раз больше, чем на других стадиях. Этот ген относится к сигналу Wnt, который может вызывать процесс регенерации при травме. [26] [27]
Анализ гомологов нуклеотидных последовательностей и гомологов белков выявил Nemopsis bachei как ближайшего родственника вида. Ни один из близкородственных видов не проявляет биологического бессмертия. [28]
Культивирование
Содержать T. dohrnii в неволе довольно сложно. В настоящее время только одному ученому, Шину Куботе из Киотского университета , удалось удержать группу этих медуз в течение длительного периода времени. Планктон необходимо проверять ежедневно, чтобы убедиться, что он должным образом переваривает цисты артемии, которыми питается. [7] Кубота сообщил, что за два года его колония переродилась 11 раз. [29] Кубота регулярно появляется на японском телевидении, чтобы рассказать о своих бессмертных медузах, и записал о них несколько песен. [7]
Смотрите также
- Гидра - еще один вид книдарий, который считается бессмертным.
- Список долгоживущих организмов
Рекомендации
- ^ Schuchert P, ed. (2012). « Turritopsis dorhnii (Weissmann, 1883)» . Мировая база данных Hydrozoa . Всемирный регистр морских видов . Проверено 29 ноября 2012 года .
- ^ Бавестрелло, Джорджио; Кристиан Зоммер; Мишель Сара (1992). «Двунаправленное преобразование Turritopsis nutricula (Hydrozoa)». Scientia Marina . 56 (2–3): 137–140.
- ^ Б с д е е г Пираино, Стефано; Ф. Боеро; Б. Эшбах; В. Шмид (1996). «Изменение жизненного цикла вспять: превращение медуз в полипы и трансдифференцировка клеток Turritopsis nutricula (Cnidaria, Hydrozoa)». Биологический бюллетень . 190 (3): 302–312. DOI : 10.2307 / 1543022 . JSTOR 1543022 . PMID 29227703 .
- ^ Де Вито; и другие. (2006). «Доказательства обратного развития Leptomedusae (Cnidaria, Hydrozoa): случай Laodicea undulata (Forbes and Goodsir 1851)». Морская биология . 149 (2): 339–346. DOI : 10.1007 / s00227-005-0182-3 .
- ^ Он; и другие. (2015-12-21). «Обращение жизненного цикла Aurelia sp.1 (Cnidaria, Scyphozoa)» . PLOS ONE . 10 (12): e0145314. Bibcode : 2015PLoSO..1045314H . DOI : 10.1371 / journal.pone.0145314 . PMC 4687044 . PMID 26690755 .
- ^ "Медузы и гребешки | Смитсоновский океан" . ocean.si.edu . Проверено 19 октября 2020 .
- ^ а б в Рич, Натаниэль (28 ноября 2012 г.). "Может ли медуза раскрыть секрет бессмертия?" . Журнал "Нью-Йорк Таймс" . Проверено 22 октября 2017 года .
- ^ Гилберт, Скотт Ф. (2006). «Обман смерти: бессмертный жизненный цикл турритопсиса» . Архивировано из оригинала на 2010-04-02 . Проверено 22 марта 2009 .
- ^ Кер Тан (29 января 2009 г.). « » Океаны Бессмертных «медузы Swarm мира» . National Geographic News . Проверено 16 июня 2010 .
- ^ а б Димберу, Пениэль М. (25 апреля 2011 г.). «Бессмертная медуза дает ключи к регенеративной медицине» . Singularity Hub . Проверено 26 октября 2011 года .
- ^ а б в Мильетта, депутат; С. Пираино; С. Кубота; П. Шухерт (ноябрь 2006 г.). «Виды рода Turritopsis (Cnidaria, Hydrozoa): молекулярная оценка». Журнал зоологической систематики и эволюционных исследований (опубликован в феврале 2007 г.). 45 (1): 11–19. DOI : 10.1111 / j.1439-0469.2006.00379.x .
- ^ Крамп, П.Л. (1961). «Сводка медуз мира». Журнал Морской биологической ассоциации Соединенного Королевства . 40 : 1–469. DOI : 10.1017 / s0025315400007347 .
- ^ а б в Минтовт-Чиж, Лех (26 января 2009 г.). «Turritopsis nutricula: единственное« бессмертное »существо в мире» . Times Online . Архивировано из оригинала 3 февраля 2009 года . Проверено 22 марта 2009 .
- ^ а б Martell, L .; Piraino, S .; Gravili, C .; Боэро, Ф. (2 июля 2016 г.). «Жизненный цикл, морфология и онтогенез медузы Turritopsis dohrnii (Cnidaria: Hydrozoa)» . Итальянский зоологический журнал . 83 (3): 390–399. DOI : 10.1080 / 11250003.2016.1203034 . ISSN 1125-0003 .
- ^ Коидзуми, Осаму; Хамада, Шун; Минобе, Сумико; Хамагути-Хамада, Кайоко; Курумата-Сигето, Мами; Накамура, Масару; Намикава, Хироши (2015). «Нервное кольцо книдарий: его наличие и структура у водорослей медуз». Зоология . 118 (2): 79–88. DOI : 10.1016 / j.zool.2014.10.001 . PMID 25498132 .
- ^ Фрейзер, К. Маклин (1937). Гидроиды тихоокеанского побережья Канады и США . Университет Торонто Пресс. с. 201 плюс 44 пластины.
- ^ а б Шухерт, Питер. «Turritopsis rubra» . Архивировано из оригинального 12 сентября 2009 года . Проверено 23 января 2010 года .
- ^ а б « „ Медуза Immortal“роится по всему миру» . Телеграф Медиа Группа . 27 января 2009 . Проверено 16 июня 2010 .
- ^ Govindarajan, Annette F .; Карман, Мэри Р. (2016-02-01). «Возможное загадочное вторжение токсичной популяции водорослей Gonionemus vertens (Cnidaria: Hydrozoa) в западной части Тихого океана в северо-западной части Атлантического океана». Биологические вторжения . 18 (2): 463–469. DOI : 10.1007 / s10530-015-1019-8 . ISSN 1387-3547 .
- ^ Миллс, CE (1983). «Вертикальная миграция и образцы активности diel гидромедуз: исследования в большом резервуаре». Журнал исследований планктона . 5 (5): 619–635. DOI : 10.1093 / plankt / 5.5.619 .
- ^ Михай, Андрей (5 декабря 2008 г.). «Познакомьтесь с единственным бессмертным животным в мире» . ZME Science . Проверено 10 января 2015 года .
- ^ а б "Обзор видов в базе данных NEMESIS" . invasions.si.edu . Проверено 21 октября 2020 .
- ^ а б в «Медуза | Характеристики, среда обитания, диета, анатомия и факты» . Британская энциклопедия . Проверено 21 октября 2020 .
- ^ а б Министерство торговли США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований. "Из чего сделаны медузы?" . oceanservice.noaa.gov . Проверено 21 октября 2020 .
- ^ AMNH, Американский музей естественной истории (4 мая 2015 г.). «Бессмертная медуза» . Американский музей естественной истории . Проверено 21 октября 2020 года . Проверить
|archive-url=
значение ( помощь ) - ^ Логан, Катриона Й .; Нуссе, Роэль (2004-10-08). «Путь передачи сигналов wnt в развитии и болезни». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 20 (1): 781–810. CiteSeerX 10.1.1.322.311 . DOI : 10.1146 / annurev.cellbio.20.010403.113126 . ISSN 1081-0706 . PMID 15473860 .
- ^ Хасэгава, Ёсинори; Ватанабэ, Такаши; Такадзава, Масаки; Охара, Осаму; Кубота, Шин (2016-08-01). «Сборка De Novo транскриптома турритопсиса, медузы, которая многократно омолаживает». Зоологическая наука . 33 (4): 366–371. DOI : 10.2108 / zs150186 . hdl : 2433/216317 . ISSN 0289-0003 . PMID 27498796 .
- ^ Деварапалли, Пратап; Наука, Отдел геномики; Керала, Центральный университет; Кампус, Риверсайд Транзит; Наука, Опп: Колледж искусств Неру и; 17, NH; Паданаккад; Нилешвер; Касарагод (2014). «Распределение консервативных митохондриальных генов у родственников Turritopsis nutricula, бессмертной медузы» . Биоинформация . 10 (9): 586–591. DOI : 10.6026 / 97320630010586 . PMC 4209368 . PMID 25352727 .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
- ^ С. Кубота (2011). «Повторяющееся омоложение Turritopsis, бессмертного гидрозоа (Cnidaria, Hydrozoa)» (PDF) . Биогеография . 13 : 101–103. ISSN 1345-0662 . Архивировано из оригинального (PDF) 29.10.2014.
дальнейшее чтение
- Piraino, S .; Boero, F .; Aeschbach, B .; Шмид, В. (1996). «Обращение вспять жизненного цикла: превращение медуз в полипы и трансдифференцировка клеток в Turritopsis nutricula (Cnidaria, Hydrozoa)» . Биологический бюллетень . 190 (3): 302–312. DOI : 10.2307 / 1543022 . JSTOR 1543022 . PMID 29227703 . Архивировано из оригинала на 2007-09-27 . Проверено 24 октября 2007 ..
- Брукс, WK & S Rittenhouse (1907). «О Turritopsis nutricula (McCrady)» . Труды Бостонского общества естествознания . 33 (8): 429–460.
- Hasegawa, Y .; Watanabe, T .; Takazawa, M .; Охара, О .; Кубота, С. (2016). «Сборка De Novo транскриптома турритопсиса, медузы, которая многократно омолаживает». Зоологическая наука . 33 (4): 366–371. DOI : 10.2108 / zs150186 . hdl : 2433/216317 . PMID 27498796 ..
Внешние ссылки
- Обман смерти: бессмертный жизненный цикл турритопсиса
- Активность теломеразы не связана со стадией жизненного цикла медузы Cassiopea sp.
- Ученые близки к тому, чтобы найти способ стать бессмертным