Turritopsis dohrnii
| Бессмертная медуза | |
|---|---|
 | |
| Turritopsis dohrnii Медуза | |
Научная классификация  | |
| Домен: | Эукариоты |
| Королевство: | животное |
| Тип: | Книдарийцы |
| Сорт: | Гидрозоа |
| Заказ: | Антоатеката |
| Семья: | Океаниды |
| Род: | Турритопсис |
| Разновидность: | Т. дорний |
| Биномиальное имя | |
| Turritopsis dohrnii | |
| Синонимы [1] | |
| |
Turritopsis dohrnii , также известная как бессмертная медуза , представляет собой вид маленьких биологически бессмертных медуз. [2] [3] Встречается по всему миру в умеренных и тропических водах. Это один из немногих известных случаев, когда животные способны полностью вернуться к половой незрелости, колониальной стадии после достижения половой зрелости в качестве одиночной особи. Другие включают медузу Laodicea undulata. [4] и виды рода Aurelia . [5]
Как и большинство других гидрозойных , T. dohrnii начинают свою жизнь как крошечные свободно плавающие личинки , известные как планулы . Когда планула оседает, она дает начало колонии полипов , которые прикрепляются к морскому дну . Все полипы и медузы, возникающие из одной планулы, являются генетически идентичными клонами. [6] Полипы приобретают сильно разветвленную форму, что редко встречается у большинства медуз. Медузы, также известные как медузы, затем отрастают от этих полипов и продолжают свою жизнь в свободно плавающей форме, в конечном итоге становясь половозрелыми. Известно, что достигнув половой зрелости, они быстро охотятся на другие виды медуз. Если медуза T. dohrnii подвергается стрессу окружающей среды, физическому нападению, больна или стара, она может вернуться в стадию полипа, образуя новую колонию полипов. [7] Это происходит посредством процесса трансдифференцировки клеток , который изменяет дифференцированное состояние клеток и превращает их в новые типы клеток.
Теоретически этот процесс может продолжаться бесконечно, что фактически делает медуз биологически бессмертными. [3] [8] хотя на практике люди все равно могут умереть. В природе большинство Turritopsis dohrnii , скорее всего, погибнет от нападения хищников или болезней на стадии медузы, не возвращаясь к форме полипа. [9]
Способность к биологическому бессмертию без максимальной продолжительности жизни делает T. dohrnii важной целью фундаментальных исследований биологического старения и фармацевтических исследований. [10]
Таксономия
[ редактировать ]Раньше этот вид считался конспецифичным с T. nutricula, а затем был реклассифицирован в отдельный вид. [11] Он был назван в 1883 году в честь Антона Дорна , основателя Зоологической станции Антона Дорна в Неаполе , Италия . [12]
До исследования 2006 года считалось, что Turritopsis rubra и Turritopsis nutricula относятся к тем же видам, что и Turritopsis dohrnii . [11] Неизвестно, может ли T. rubra medusae снова трансформироваться в полипы, однако дальнейшие исследования еще предстоит провести.
Описание
[ редактировать ]Медуза Turritopsis dohrnii имеет колоколообразную форму, максимальный диаметр составляет около 4,5 миллиметров (0,18 дюйма), а высота примерно равна ширине. [13] [14] Мезоглея в стенках колокола равномерно тонкая, за исключением некоторого утолщения на вершине. Сравнительно крупный желудок ярко-красного цвета, в поперечном сечении имеет крестообразную форму. Молодые особи диаметром 1 мм имеют всего восемь равномерно расположенных по краю щупалец. [15] тогда как у взрослых особей 80–90 щупалец. [ нужна ссылка ] . Медуза (медуза) свободно обитает в планктоне. плотной нервной сети также присутствуют клетки В эпидермисе шляпки . Они образуют большую кольцевидную структуру над радиальным каналом, обычно встречающимся у книдарий. [16]
Turritopsis dohrnii также имеет донную форму полипа, или гидроида, которая состоит из столонов , идущих по субстрату, и вертикальных ветвей с питающимися полипами, которые могут давать почки медузы. [17] Эти полипы в течение нескольких дней развиваются в крошечные медузы размером 1 мм, которые высвобождаются и выплывают из родительской колонии гидроидов.
Распространение и инвазия
[ редактировать ]Считается, что Turritopsis возник в Тихом океане, но распространился по всему миру в результате трансарктических миграций и разделился на несколько популяций, которые легко отличить морфологически , но чьи видовые различия недавно были подтверждены изучением и сравнением видов. последовательности митохондриальных рибосомальных генов. [11] [18] Турритопсисы встречаются в умеренных и тропических регионах всех океанов мира. [14] турритопсис Считается, что распространяется по всему миру через сброс балластных вод . [14] В отличие от инвазий других видов, вызвавших серьезные экономические и экологические последствия, инвазия T. dohrnii по всему миру осталась незамеченной из-за их крошечных размеров и безобидности. [19] «Мы наблюдаем мировое молчаливое вторжение», - сказала ученый Смитсоновского института тропической морской среды Мария Миглиетта. [18]
Жизненный цикл
[ редактировать ]Яйца развиваются в гонадах самок медуз, которые расположены в стенках рукоятки (желудка). Зрелые яйца, предположительно, нерестятся и оплодотворяются в море спермой, вырабатываемой и выделяемой самцами медуз, как и в случае с большинством гидромедуз . Однако родственный вид Turritopsis rubra, по-видимому, сохраняет оплодотворенные яйца до стадии планулы. [20] Оплодотворенные яйца развиваются в личинок планулы , которые оседают на морском дне (или даже в богатых морских сообществах, обитающих на 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 выживать при температуре от 14 до 25 °C. [3] [15]
Биологическое бессмертие
[ редактировать ]Большинство видов медуз имеют относительно фиксированную продолжительность жизни, которая варьируется в зависимости от вида от нескольких часов до многих месяцев (долгоживущие зрелые медузы нерестятся каждый день или ночь; время также довольно фиксировано и зависит от вида). [21] Медуза Turritopsis dohrnii — единственная известная форма, обладающая способностью возвращаться в состояние полипа посредством специфического процесса трансформации, требующего присутствия определенных типов клеток (тканей как с поверхности колокола медузы, так и из системы кровеносных каналов). [22]
Эксперименты показали, что медузы всех стадий, от недавно выпущенных до вполне зрелых особей, могут превращаться обратно в полипы в условиях голодания, резкого изменения температуры, снижения солености, искусственного повреждения колокола щипцами или ножницами. [3] Для трансформирующейся медузы характерно прежде всего разрушение колокола, мезоглеи и щупалец. Все незрелые медузы (максимум с 12 щупальцами) затем превращались в цистоподобную стадию, а затем трансформировались в столоны и полипы. Однако около 20–40% зрелых медуз перешли в стадию столонов и полипов, не миновав цистоподобную стадию. Полипы образовывались через 2 дня после того, как столоны развились и питались пищей. Полипы далее размножаются за счет роста дополнительных столонов, ветвей, а затем полипов с образованием колониальных гидроидов . В ходе эксперимента они в конечном итоге превратились в столоны и полипы и начали свою жизнь заново, даже без изменений окружающей среды или травм. [3]
Эта способность обращать вспять биотический цикл (в ответ на неблагоприятные условия) уникальна для животного мира . Это позволяет медузе избежать смерти, что делает 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 жизни, таких как мезопланктон , в том числе будут съедены хищниками или станут жертвами болезней.
Метод трансдифференцировки развития клеток этого вида вдохновил ученых найти способ создания стволовых клеток, используя этот процесс для обновления поврежденных или мертвых тканей у людей . [10]
Экология
[ редактировать ]Диета
[ редактировать ]Turritopsis dohrnii — плотоядный вид, обычно питающийся зоопланктоном. [23] Их рацион в основном состоит из планктона, икры рыб и мелких моллюсков. T. dohrnii заглатывает пищу и выделяет отходы через рот. T. dohrnii охотится, используя свои щупальца, дрейфуя по воде. Его щупальца, содержащие стрекательные клетки, называемые нематоцистами, распространяются и жалят добычу. [24] Затем щупальца могут сгибаться, чтобы направить добычу ко рту. T. dohrnii, как и другие медузы, может использовать свой колокольчик, чтобы поймать добычу. Колокольчик T. dohrnii расширяется, всасывая воду, когда он пытается плыть. Такое расширение колокола приближает потенциальную добычу к щупальцам. [24]
Хищничество
[ редактировать ]Turritopsis dohrnii, как и другие медузы, чаще всего является объектом охоты других медуз. Другими хищниками T. dohrnii являются морские анемоны, тунцы, акулы, рыба-меч, морские черепахи и пингвины. [24] Многие виды охотятся на T. dohrnii и других медуз из-за их простого состава. Они лишь примерно на 5% состоят из неводных веществ, а остальная часть состоит из воды. [25] Они состоят из трех слоев. Наружный слой (эпидермис), средний слой (мезоглея; густое желеобразное вещество) и внутренний слой (гастродерма). [25]
среда обитания
[ редактировать ]Turritopsis dohrnii был впервые обнаружен в Средиземном море, но с тех пор встречается по всему миру. [26] T. dohrnii обычно обитает в водах от умеренного до тропического. Их можно найти в пристанях для яхт или доках, на корпусах судов и на дне океана . Обычно они живут в полигалинном (18–30 PSU) и эвгалинном (30–40 PSU) диапазоне солености. [23]
Геномный анализ
[ редактировать ]такой как анализ последовательности мРНК Геномный анализ , или ДНК митохондрий, использовался для изучения его жизненного цикла. Анализ мРНК каждой стадии жизни показал, что стадийно-специфичный ген на стадии медузы экспрессируется в десять раз больше, чем на других стадиях. Этот ген связан с сигналом Wnt , который может индуцировать процесс регенерации при повреждении. [27] [28]
Анализ гомологов нуклеотидных последовательностей и гомологов белков выявил Nemopsis bachei как ближайшего родственника этого вида. Ни один из близкородственных видов не обладает биологическим бессмертием. [29]
В 2022 году исследование сообщило о ключевых молекулярных механизмах омоложения , которые они обнаружили при сравнении недавно представленных геномов этого биологически бессмертного человека. медуза и аналогичная, но не омолаживающая медуза, включающая, например, ДНК репликацию и восстановление , а также обновление стволовых клеток. [30] [31]
Культивирование
[ редактировать ]Содержать T. dohrnii в неволе довольно сложно. В настоящее время только одному ученому, Сину Куботе из Киотского университета , удалось сохранить группу этих медуз в течение длительного периода времени. Планктон необходимо осматривать ежедневно, чтобы убедиться, что он правильно переварил цисты артемии , которыми его скармливают. [7] Кубота сообщил, что за двухлетний период его колония возрождалась 11 раз. [32] Кубота регулярно появляется на японском телевидении, рассказывая о своих бессмертных медузах, и записал о них несколько песен, часто исполняя их в конце своих выступлений на конференциях. [7] [33]
См. также
[ редактировать ]- Гидра - еще один вид книдарий, который считается бессмертным.
- Список самых долгоживущих организмов
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Шухерт П., изд. (2012). « Turritopsis dorhnii (Weissmann, 1883)» . Мировая база данных Hydrozoa . Всемирный регистр морских видов . Проверено 29 ноября 2012 г.
- ^ Бавестрелло, Джорджо; Кристиан Зоммер; Мишель Сара (1992). «Двунаправленное преобразование у Turritopsis nutricula (Hydrozoa)». Морская наука . 56 (2–3): 137–140.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Пираино, Стефано; Ф. Боэро; Б. Эшбах; В. Шмид (1996). «Обращение жизненного цикла: медузы превращаются в полипы и трансдифференцировка клеток у Turritopsis nutricula (Cnidaria, Hydrozoa)». Биологический бюллетень . 190 (3): 302–312. дои : 10.2307/1543022 . JSTOR 1543022 . ПМИД 29227703 .
- ^ Де Вито; и др. (2006). «Свидетельства обратного развития у Leptomedusae (Cnidaria, Hydrozoa): случай Laodicea undulata (Forbes and Goodsir 1851)». Морская биология . 149 (2): 339–346. дои : 10.1007/s00227-005-0182-3 . S2CID 84325535 .
- ^ Он; и др. (21 декабря 2015 г.). «Обращение жизненного цикла у Aurelia sp.1 (Cnidaria, Scyphozoa)» . ПЛОС ОДИН . 10 (12): e0145314. Бибкод : 2015PLoSO..1045314H . дои : 10.1371/journal.pone.0145314 . ПМЦ 4687044 . ПМИД 26690755 .
- ^ «Медузы и гребневики | Смитсоновский океан» . Ocean.si.edu . 30 апреля 2018 года . Проверено 19 октября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Рич, Натаниэль (28 ноября 2012 г.). «Может ли медуза раскрыть секрет бессмертия?» . Журнал «Нью-Йорк Таймс» . Проверено 22 октября 2017 г.
- ^ Гилберт, Скотт Ф. (2006). «Обман смерти: бессмертный жизненный цикл Turritopsis» . Архивировано из оригинала 02 апреля 2010 г. Проверено 22 марта 2009 г.
- ^ Кер Тан (29 января 2009 г.). « Бессмертные» медузы кишат всемирный океан» . Национальные географические новости . Архивировано из оригинала 2 февраля 2009 года . Проверено 16 июня 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б Димберу, Пениэл М. (25 апреля 2011 г.). «Бессмертная медуза дает ключ к регенеративной медицине» . Центр сингулярности . Проверено 26 октября 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Миглиетта, член парламента; С. Пираино; С. Кубота; П. Шухерт (ноябрь 2006 г.). «Виды рода Turritopsis (Cnidaria, Hydrozoa): молекулярная оценка» . Журнал зоологической систематики и эволюционных исследований . 45 (1) (опубликовано в феврале 2007 г.): 11–19. дои : 10.1111/j.1439-0469.2006.00379.x .
- ^ Вейсманн, А. (1883). Образование половых клеток у гидромедуз. Заодно вклад в знание структуры и явлений жизни этой группы (на немецком языке). Йена: Густав Фишер.
- ^ Крамп, PL (1961). «Краткий обзор медуз мира». Журнал Морской биологической ассоциации Соединенного Королевства . 40 : 1–469. дои : 10.1017/s0025315400007347 .
- ^ Перейти обратно: а б с Минтовт-Чиз, Лех (26 января 2009 г.). «Turritopsis nutricula: единственное в мире «бессмертное» существо» . Таймс онлайн . Архивировано из оригинала 3 февраля 2009 года . Проверено 22 марта 2009 г.
- ^ Перейти обратно: а б Мартелл, Л.; Пираино, С.; Гравили, К.; Боэро, Ф. (2 июля 2016 г.). «Жизненный цикл, морфология и онтогенез медуз Turritopsis dohrnii (Cnidaria: Hydrozoa)» . Итальянский журнал зоологии . 83 (3): 390–399. дои : 10.1080/11250003.2016.1203034 . ISSN 1125-0003 .
- ^ Коидзуми, Осаму; Минобе, Сумико; Курумата-Сигэто, Мами; Намикава, Хироши (2015) «Нервное кольцо у книдарий: его наличие и структура у гидрозойных медуз». . Зоология j.zool.2014.10.001 118 (2): 79–88. doi : 10.1016/ . PMID 25498132 .
- ^ Фрейзер, К. Маклин (1937). Гидроиды тихоокеанского побережья Канады и США . Университет Торонто Пресс. стр. 201 плюс 44 пластины.
- ^ Перейти обратно: а б « Бессмертные медузы кишат по всему миру» . Телеграф Медиа Группа . 27 января 2009 года. Архивировано из оригинала 30 января 2009 года . Проверено 16 июня 2010 г.
- ^ Говиндараджан, Аннетт Ф.; Карман, Мэри Р. (01 февраля 2016 г.). «Возможное загадочное вторжение токсичной популяции гидромедузы Gonionemus vertens (Cnidaria: Hydrozoa) в западной части Тихого океана в северо-западной части Атлантического океана». Биологические инвазии . 18 (2): 463–469. дои : 10.1007/s10530-015-1019-8 . ISSN 1387-3547 . S2CID 17635921 .
- ^ Шухерт, Питер. «Турритопсис красный» . Архивировано из оригинала 12 сентября 2009 года . Проверено 23 января 2010 г.
- ^ Миллс, CE (1983). «Вертикальная миграция и суточная активность гидромедуз: исследования в большом аквариуме». Журнал исследований планктона . 5 (5): 619–635. дои : 10.1093/планкт/5.5.619 .
- ^ Михай, Андрей (5 декабря 2008 г.). «Познакомьтесь с единственным в мире бессмертным животным» . ЗМЭ Наука . Проверено 10 января 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Сводка видов базы данных NEMESIS» . Invasions.si.edu . Проверено 21 октября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Медуза | Характеристики, среда обитания, диета, анатомия и факты» . Британская энциклопедия . Проверено 21 октября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Из чего сделаны медузы?» . Oceanservice.noaa.gov . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Проверено 21 октября 2020 г.
- ^ «Бессмертная медуза» . Американский музей естественной истории . 4 мая 2015 г. Проверено 21 октября 2020 г.
- ^ Логан, Катриона Ю.; Нуссе, Роэл (08 октября 2004 г.). «Сигнальный путь wnt в развитии и заболеваниях». 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 . ПМИД 15473860 .
- ^ Хасэгава, Ёсинори; Ватанабэ, Такаши; Такадзава, Масаки; Охара, Осаму; Кубота, Шин (01 августа 2016 г.). «Новая сборка транскриптома Turritopsis, медузы, которая неоднократно омолаживает». Зоологическая наука . 33 (4): 366–371. дои : 10.2108/zs150186 . hdl : 2433/216317 . ISSN 0289-0003 . ПМИД 27498796 . S2CID 34161600 .
- ^ Деварапалли, Пратап (2014). «Консервативное распределение митохондриальных генов у родственников Turritopsis nutricula, бессмертной медузы» . Биоинформация . 10 (9): 586–591. дои : 10.6026/97320630010586 . ПМК 4209368 . ПМИД 25352727 .
- ^ Гринвуд, Вероника (6 сентября 2022 г.). «Эта медуза может жить вечно. Ее гены могут рассказать нам, как» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 22 сентября 2022 г.
- ^ Паскуаль-Торнер, Мария; Карреро, Дидона; Перес-Сильва, Хосе Г.; Альварес-Пуэнте, Диана; Ройс-Валле, Дэвид; Бретонцы, Габриэль; Родригес, Дэвид; Мастер, Дэниел; Матео-Гонсалес, Елена; испанский, Яиза; Мариньо, Гильермо; Акунья, Хосе Луис; Кесада, Виктор; Лопес-Отин, Карлос (6 сентября 2022 г.). «Сравнительная геномика смертных и бессмертных книдарий открывает новые ключи к омоложению» . Труды Национальной академии наук . 119 (36): e2118763119. Бибкод : 2022PNAS..11918763P . дои : 10.1073/pnas.2118763119 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 9459311 . ПМИД 36037356 .
- ^ С. Кубота (2011). «Повторяющееся омоложение у Turritopsis, бессмертного гидрозойного растения (Cnidaria, Hydrozoa)» (PDF) . Биогеография . 13 : 101–103. ISSN 1345-0662 . Архивировано из оригинала (PDF) 29 октября 2014 г.
- ^ Шин Кубота поет песню медузы , получено 6 января 2023 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Пираино, С.; Боэро, Ф.; Эшбах, Б.; Шмид, В. (1996). «Обращение жизненного цикла: превращение медуз в полипы и трансдифференцировка клеток Turritopsis nutricula (Cnidaria, Hydrozoa)» . Биологический вестник . 190 (3): 302–312. дои : 10.2307/1543022 . JSTOR 1543022 . ПМИД 29227703 . Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 г. Проверено 24 октября 2007 г. .
- Брукс, ВК; Риттенхаус, С. (1907). «О Turritopsis nutricula (McCrady)» . Труды Бостонского общества естественной истории . 33 (8): 429–460.
- Хасэгава, Ю.; Ватанабэ, Т.; Такадзава, М.; Охара, О.; Кубота, С. (2016). «Новая сборка транскриптома Turritopsis, медузы, которая неоднократно омолаживает». Зоологическая наука . 33 (4): 366–371. дои : 10.2108/zs150186 . hdl : 2433/216317 . ПМИД 27498796 . S2CID 34161600 . .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
