Провеждане на стимулация на нервните клетки на хидра. Хидри

От тази статия ще научите всичко за структурата на сладководната хидра, нейния начин на живот, хранене и размножаване.

Външен строеж на хидрата

Полип (което означава „многоножка“) хидра е малко полупрозрачно същество, което живее в чистите, прозрачни води на бавно течащи реки, езера и езера. Това коелентерно животно води заседнал или заседнал начин на живот. Външната структура на сладководната хидра е много проста. Тялото има почти правилна цилиндрична форма. В единия му край има уста, която е заобиколена от венец от множество дълги тънки пипала (от пет до дванадесет). В другия край на тялото има подметка, с помощта на която животното може да се прикрепя към различни предмети под вода. Дължината на тялото на сладководната хидра е до 7 мм, но пипалата могат да се разтегнат значително и да достигнат дължина от няколко сантиметра.

Радиационна симетрия

Нека разгледаме по-отблизо външната структура на хидрата. Таблицата ще ви помогне да запомните предназначението им.

Тялото на хидрата, подобно на много други животни, водещи привързан начин на живот, се характеризира с Какво е това? Ако си представите хидра и нарисувате въображаема ос по протежение на тялото й, тогава пипалата на животното ще се отклоняват от оста във всички посоки, като лъчите на слънцето.

Структурата на тялото на хидрата е продиктувана от начина й на живот. Закрепва се с подметката си за подводен предмет, увисва и започва да се люлее, изследвайки околното пространство с помощта на пипала. Животното ловува. Тъй като хидрата чака плячка, която може да се появи от всяка посока, симетричното радиално разположение на пипалата е оптимално.

Чревна кухина

Нека разгледаме по-подробно вътрешната структура на хидрата. Тялото на хидрата прилича на продълговата торбичка. Стените му се състоят от два слоя клетки, между които има междуклетъчно вещество (мезоглея). По този начин вътре в тялото има чревна (стомашна) кухина. Храната влиза в него през отвора на устата. Интересно е, че хидрата, която в момента не яде, практически няма уста. Клетките на ектодермата се затварят и растат заедно по същия начин, както на останалата повърхност на тялото. Затова всеки път преди ядене хидратът трябва да пробие отново устата си.

Структурата на сладководната хидра й позволява да променя мястото си на пребиваване. На ходилото на животното има тесен отвор - аборалната пора. Чрез него от чревната кухина може да се отдели течност и малко мехурче газ. С помощта на този механизъм хидратът може да се отдели от субстрата и да изплува на повърхността на водата. По този прост начин, с помощта на течения, той се разпространява в целия резервоар.

Ектодерма

Вътрешната структура на хидрата е представена от ектодерма и ендодерма. Ектодермата се нарича хидра, образуваща тялото. Ако погледнете животно под микроскоп, можете да видите, че ектодермата включва няколко вида клетки: жилещи, междинни и епително-мускулни.

Най-многобройната група са кожно-мускулните клетки. Те се допират един до друг със страните си и образуват повърхността на тялото на животното. Всяка такава клетка има основа - контрактилно мускулно влакно. Този механизъм осигурява възможност за движение.

Когато всички влакна се свиват, тялото на животното се свива, удължава и огъва. И ако свиването се случи само от едната страна на тялото, тогава хидрата се огъва. Благодарение на тази работа на клетките, животното може да се движи по два начина - „преобръщане“ и „стъпка“.

Също във външния слой има звездообразни нервни клетки. Те имат дълги процеси, с помощта на които влизат в контакт един с друг, образувайки единна мрежа - нервен сплит, който преплита цялото тяло на хидрата. Нервните клетки също се свързват с клетките на кожата и мускулите.

Между епителните мускулни клетки има групи от малки междинни клетки с кръгла форма с големи ядра и малко количество цитоплазма. Ако тялото на хидрата е повредено, междинните клетки започват да растат и да се делят. Те могат да се превърнат във всякакви

Ужилващи клетки

Структурата на клетките на хидрата е много интересна; специално внимание заслужават жилещите (копривни) клетки, с които е осеяно цялото тяло на животното, особено пипалата. имат сложна структура. В допълнение към ядрото и цитоплазмата, клетката съдържа жилеща камера с форма на мехур, вътре в която има тънка жилеща нишка, навита в тръба.

От клетката излиза чувствителен косъм. Ако плячка или враг докоснат тази коса, жилещата нишка рязко се изправя и се изхвърля. Острият връх пробива тялото на жертвата и през канала, минаващ вътре в нишката, тече отрова, която може да убие малко животно.

Обикновено се задействат много жилещи клетки. Хидрата хваща плячката с пипалата си, придърпва я към устата си и я поглъща. За защита служи и отровата, отделяна от жилещите клетки. По-големите хищници не докосват болезнено жилещите хидри. Отровата на хидрата е подобна по действие на отровата от коприва.

Жилните клетки също могат да бъдат разделени на няколко вида. Някои нишки инжектират отрова, други се увиват около жертвата, а трети се придържат към нея. След задействане жилещата клетка умира и от междинната се образува нова.

Ендодерма

Структурата на хидра също предполага наличието на такава структура като вътрешния слой на клетките, ендодерма. Тези клетки също имат мускулни контрактилни влакна. Основната им цел е да усвояват храната. Клетките на ендодермата отделят храносмилателни сокове директно в чревната кухина. Под негово влияние плячката се разделя на частици. Някои клетки на ендодермата имат дълги флагели, които са постоянно в движение. Тяхната роля е да изтеглят хранителни частици към клетките, които от своя страна освобождават псевдоподи и улавят храната.

Храносмилането продължава вътре в клетката и затова се нарича вътреклетъчно. Храната се обработва във вакуоли, а несмляните остатъци се изхвърлят през устата. Дишането и отделянето става през цялата повърхност на тялото. Нека разгледаме отново клетъчната структура на хидрата. Таблицата ще ви помогне да направите това ясно.

Рефлекси

Структурата на хидрата е такава, че тя може да усеща промени в температурата, химичния състав на водата, както и докосване и други стимули. Нервните клетки на животните са способни да се възбуждат. Например, ако го докоснете с върха на иглата, сигналът от нервните клетки, усетили докосването, ще бъде предаден на останалите, а от нервните клетки - на епително-мускулните клетки. Кожно-мускулните клетки ще реагират и ще се свият, хидрата ще се свие на топка.

Такава реакция е ярка. Това е сложно явление, състоящо се от последователни етапи - възприемане на стимула, предаване на възбуждане и реакция. Структурата на хидрата е много проста, поради което рефлексите са монотонни.

Регенерация

Клетъчната структура на хидрата позволява на това малко животно да се регенерира. Както бе споменато по-горе, междинните клетки, разположени на повърхността на тялото, могат да се трансформират във всеки друг тип.

При всяко увреждане на тялото, междинните клетки започват да се делят, растат много бързо и заместват липсващите части. Раната зараства. Регенеративните способности на хидрата са толкова високи, че ако я разрежете наполовина, от едната част ще пораснат нови пипала и уста, а от другата ще пораснат стъбло и подметка.

Безполово размножаване

Хидрата може да се размножава както безполово, така и сексуално. При благоприятни условия през лятото върху тялото на животното се появява малък туберкул и стената изпъква. С течение на времето туберкулозата расте и се разтяга. В края му се появяват пипала и се пробива уста.

Така се появява млада хидра, свързана с тялото на майката чрез стъбло. Този процес се нарича пъпкуване, защото е подобен на развитието на нов летораст в растенията. Когато една млада хидра е готова да живее сама, тя се разпръсква. Дъщерните и майчините организми се прикрепят към субстрата с пипала и се разтягат в различни посоки, докато се разделят.

Полово размножаване

Когато започне да застудява и се създадат неблагоприятни условия, започва редът на половото размножаване. През есента хидрите започват да образуват полови клетки, мъжки и женски, от междинните, тоест яйцеклетки и сперматозоиди. Яйцеклетките на хидрата са подобни на амебите. Те са големи и осеяни с псевдоподи. Сперматозоидите са подобни на най-простите камшичета, те могат да плуват с помощта на камшик и да напускат тялото на хидрата.

След като сперматозоидите проникнат в яйцеклетката, техните ядра се сливат и настъпва оплождане. Псевдоподите на оплоденото яйце се прибират, то става закръглено, а черупката става по-дебела. Образува се яйце.

Всички хидри умират през есента, с настъпването на студеното време. Тялото на майката се разпада, но яйцето остава живо и презимува. През пролетта започва активно да се дели, клетките са подредени в два слоя. С настъпването на топлото време малката хидра пробива черупката на яйцето и започва самостоятелен живот.

CM. Никитина, И.А. Ваколюк (Калининградски държавен университет)

Функционирането на хормоните като най-важните регулатори и интегратори на метаболизма и различни функции в организма е невъзможно без наличието на системи за специфично приемане на сигнала и превръщането му в краен полезен ефект, тоест без хормонокомпетентна система. С други думи, наличието на реакция на организмово ниво към екзогенни съединения е невъзможно без наличието на циторецепция към тези съединения и съответно без наличието в тези животни на ендогенни съединения, свързани с тези, с които ние действаме. Това не противоречи на концепцията за универсални блокове, когато основните молекулярни структури във функционалните системи на живите организми се намират в почти пълен набор още в най-ранните етапи на еволюцията, които са достъпни за изучаване, са представени от ограничен брой молекули и изпълняват едни и същи елементарни функции не само в представители на едно царство, например в различни групи бозайници или дори в различни видове, но и в представители на различни царства, включително многоклетъчни и едноклетъчни организми, висши еукариоти и прокариоти.

Все пак трябва да се отбележи, че данните за състава и функциите на съединения, които действат като хормони при гръбначните животни в представители на таксони на доста ниско филогенетично ниво, едва започват да се появяват. От групите животни с ниско филогенетично ниво хидрата, като представител на кишечнополостните, е най-примитивният организъм с истинска нервна система. Невроните се различават морфологично, химически и вероятно функционално. Всеки от тях съдържа невросекреторни гранули. Установено е значително разнообразие от невронни фенотипове в Hydra. В хипостома има подредени групи от 6-11 синаптично свързани клетки, които могат да се считат за доказателство за наличието на примитивни нервни ганглии в хидрата. В допълнение към осигуряването на поведенчески реакции, нервната система на хидрата служи като ендокринна регулаторна система, осигурявайки контрол на метаболизма, възпроизводството и развитието. При хидрите има диференциация на нервните клетки според състава на съдържащите се в тях невропептиди). Предполага се, че молекулите на окситоцин, вазопресин, полови стероиди и глюкокортикоиди са универсални. Срещат се и при представители на кишечнополовите. Главните и плантарните активатори (и инхибитори) са изолирани от метанолови екстракти от тялото на хидра. Главният активатор, изолиран от морски анемонии, е подобен по състав и свойства на невропептида, открит в хипоталамуса и червата на крави, плъхове, прасета, хора и в кръвта на последните. Освен това е доказано, че както при безгръбначните, така и при гръбначните, цикличните нуклеотиди участват в осигуряването на реакцията на клетките към неврохормоните, т.е. механизмът на действие на тези вещества в две филогенетично различни линии е еднакъв.

Целта на това изследване, като вземем предвид горното, избрахме да проучим комплексния ефект на екзогенни биологично активни (хормонални) съединения върху сладководната хидра.

Материал и методи на изследване

Животните за експеримента са събрани през юни-юли 1985-1992 г. в болница (канал на река Немонин, село Матросово, област Полесие). Адаптация към отглеждане в лабораторни условия - 10-14 дни. Обем на материала: тип - Coelenterata; клас - Hydrozoa; вид - Hydra oligactis Pallas; количество - 840. Броят на животните е отразен в началото на опита и не се отчита нарастването на броя.

В работата са използвани водоразтворими хормонални съединения от серията окситоцин, предния лоб на хипофизната жлеза с начална активност от 1 ml (ip) (хифотоцин - 5 единици, питуитрин - 5 единици, мамофизин - 3 единици, префизон - 25 единици , гонадотропин - 75 единици) и стероид - преднизолон - 30 mg, които при гръбначните животни осигуряват тристепенна ендокринна регулация, включително хипоталамо-хипофизния комплекс и епителните жлези.

В предварителните експерименти бяха използвани концентрации на лекарството от 0,00002 до 20 ml ip/l от средата на животните.

Имаше три учебни групи:

1-во - определяне на реакцията "+" или "-" във всички приети от нас концентрации;

2-ро - определяне на диапазона от концентрации, които осигуряват работа в хроничен режим с различна продължителност;

3-ти - хроничен експеримент.

Експериментът взе предвид пъпкуващата активност на Hydra. Получените данни бяха подложени на стандартна статистическа обработка.

Резултати от изследванията

При определяне на реакцията "±" на хидри в широк диапазон от концентрации на съединения бяха избрани три (0,1 ml IP/L среда, 0,02 ml IP/L среда и 0,004 ml IP/L среда).

В контролната група хидри, пъпкуването остава на ниво от 0,0-0,4 пъпки/хидра (Pa) в продължение на пет дни. В среда с минимална концентрация на префизон повишението е 2,2 индивида/хидра, питуитрин - 1,9 индивида/хидра (значимостта на разликите с контролата е изключително висока - с ниво на значимост 0,01). При средни концентрации хифотоцинът, мамофизинът и префизонът се представят добре (1,8-1,9 индивида/хидра). Преднизолонът в минимална и особено в средна концентрация предизвиква увеличение на числеността с 1,1-1,3 индивида/хидра, което значително надвишава контролата.

В следващия експеримент са използвани само оптимални концентрации на хормонални съединения. Продължителността на експеримента беше 9 дни. В началото на експеримента контролната и експерименталната група не бяха надеждно разграничени от стойността на Pa. След девет дни от експеримента стойностите на Pa са значително различни в експерименталните групи и контролата с ниво на значимост 0,05 (Таблица 1).

Таблица 1

Влиянието на хормоналните лекарства върху пъпкуването на хидрата (Ra) и вероятността от значимостта на техните различия (p)

сряда	Ра	промяна	r
	1 ден	9 дни	Ра	1 ден	9 дни
контрол	1,2±0,8	1,5±0,9	0,3±0,1	-	-
Гонадотропин	2,1±1,2	5,1±0,3	3,0±0,8	0,71	0,95
Prefison	1,1±0,7	4,9±2,0	3,8±1,3	0,13	0,97
Хифотоцин	1,8±0,8	6,1±2,2	4,3±1,4	0,58	0,99
Питуитрин	0,8±0,5	4,5±2,0	3,7±1,5	0,47	0,98
Мамофизин	1,1±0,3	5,3±2,0	4,2±1,7	0,15	0,99
Преднизолон	1,5±0,4	7,1±2,2	5,6±1,8	0,43	0,99

Както може да се види от таблицата, най-високата стойност на Ра е получена, когато животните са държани в преднизолон. Всички пептидни препарати дават приблизително сходни стойности на Pa (средно 3,8±0,5). Тук обаче също има вариация. Най-добър ефект (4,3±1,4) се постига при отглеждане на животните в среда с пречистен екстракт от неврохипофизата - хифотоцин. Близък до него по въздействие е мамофизинът. В експерименталните групи с питуитрин и префизон стойностите на Ra са съответно 3,7±1,5 и 3,8±1,3. Най-малък ефект се постига чрез въздействие върху хидра с гонадотропин. Ненадеждни разлики в Ra се появяват до края на първия ден след поставяне на хидри в разтвори на хормонални лекарства. В продължение на девет дни от експеримента Ra в контролата не се промени. Започвайки от третия ден, Ra във всички експериментални групи значително надвишава Ra в контролата. Трябва да се отбележи, че до деветия ден има постепенно значително увеличение на този показател в експерименталните групи.

За да се оцени статистическата надеждност на ефектите, стойностите на критерия F (съотношение на средните квадрати), получени за всеки от двата фактора поотделно (A - фактор на продължителност на задържане; B - фактор на въздействие) и за тяхното взаимодействие (A + B), а табличните стойности на критерия бяха сравнени за две нива на значимост P=0.05 и P=0.01 (Таблица 2).

Таблица 2

Резултати от анализа на дисперсията на ефекта на хормоналните лекарства и продължителността на поддържането върху интензивността на безполовото размножаване на Hydra oligactis

фак-	Актуално в групи	Таблица П
тори	Питуитрин	Мамофизин	Хифотоцин	Гонадотропин	Prefison	Преднизолон	0,05	0,01
А	3,44	1,40	2,27	2,17	3,62	1,30	1,92	2,50
IN	8,37	4,04	8,09	4,73	8,26	12,70	4,00	7,08
A+B	1,12	0,96	0,56	0,37	1,07	1,03	1,92	2,50

Както се вижда от таблицата, F факт за импакт фактора при ниво на значимост 0,05 във всички експериментални групи е по-голямо от F таблица, а при ниво на значимост 0,01 такава картина се наблюдава в групите с питуитрин, хифотоцин , префизон и преднизолон, а степента на въздействие в групата с преднизолон е най-висока, много повече отколкото в групите с питуитрин, хифотоцин и префизон, които имат подобна сила на ефекта (Фактичните стойности са много близки). Влиянието на взаимодействието на факторите А и Б във всички експериментални групи не е доказано.

За фактор А Fфакт е по-малък от Fтаблица (и при двете нива на значимост) в групите с мамофизин и преднизолон. В групите с хифотоцин и гонадотропин Fact е по-голям от Ftable при P = 0,05, тоест влиянието на този фактор не може да се счита за окончателно доказано, за разлика от експерименталните групи с pituitrin и префизон, където Ffact е по-голямо от Ftable и двете при P = 0.01 и при P = 0.05.

Всички хормонални лекарства, с изключение на гонадотропин, в една или друга степен забавят началото на асексуалното размножаване. Това обаче се оказва статистически значимо само в групата с префизон (P = 0,01). Използваните в експеримента хормонални препарати не повлияват достоверно продължителността на развитие на един бъбрек, те променят взаимното влияние на първия и втория бъбрек: питуитрин, мамофизин, префизон, гонадотропин - при наличие само на оформен главен участък на развиващите се бъбреци; питуитрин, гонадотропин и преднизолон - при наличие на поне един оформен плантарен участък на развиващите се бъбреци.

По този начин чувствителността на хидрите към широк спектър от хормонални съединения на гръбначните животни може да се счита за установена и може да се предположи, че екзогенните хормонални съединения са включени (като синергисти или антагонисти) в ендокринния регулаторен цикъл, присъщ на самата хидра.

Референции

1. Перцева М.Н. Междумолекулна основа за развитието на хормонална компетентност. Л.: Наука, 1989.

2. Богута К.К. Някои морфологични принципи на формирането на нискоорганизирани нервни системи в онто- и филогенезата // Напредък в съвременната биология. М.: Наука, 1986. Т. 101. Бр. 3.

3. Иванова-Казас А.А. Безполово размножаване на животни. Л., 1971.

4. Наследов Г.А. Многовариантно изпълнение на елементарни функционални задачи и опростяване на системата от молекулярни взаимодействия като модел на функционална еволюция // Вестник на еволюционната биохимия и физиология. 1991. Т. 27. № 5.

5. Natochin Yu.V., Breunlich H. Използване на токсикологични методи при изучаване на проблема с еволюцията на бъбречните функции // Journal of evolutionary biochemistry and physiology. 1991. Т. 27. № 5.

6. Никитина С.М. Стероиден шум при безгръбначни животни: Монография. Л.: Издателство на Ленинградския държавен университет, 1987 г.

7. Афонкин С.Ю. Междуклетъчно саморазпознаване в протозоите // Резултати от науката и технологиите. М., 1991. Т. 9.

8. Просер Л. Сравнителна физиология на животните. М.: Мир, 1977. Т. 3.

9. Резников К.Ю., Назаревская Г.Д. Стратегия на развитие на нервната система в онто- и филогенезата. Хидра // Напредък в съвременната биология. М.: Наука, 1988. Т. 106. Брой 2 (5).

10. Sheiman I.M., Balobanova E.F., Пептидни хормони на безгръбначни // Напредък в съвременната биология. М.: Наука, 1986. Т. 101. Бр. 2.

11. Etingof R.N. Изследване на молекулярната структура на неврорецепторите. Методологични подходи, еволюционни аспекти // Вестник на еволюционната биохимия и физиология. 1991. Т. 27. № 5.

12. Highnam K.C., Hill L. Сравнителната ендокринология на безгръбначните // Едуард Арнолд, 1

Фигура: Структура на сладководна хидра. Радиална симетрия на Хидра

Местообитание, структурни особености и жизнени функции на полипа на сладководната хидра

В езера, реки или езера с чиста, прозрачна вода се намира малко полупрозрачно животно върху стъблата на водни растения - полип хидра(„полип“ означава „многокрак“). Това е прикрепено или заседнало коелентерно животно с множество пипала. Тялото на обикновена хидра има почти правилна цилиндрична форма. В единия край е устата, заобиколен от венче от 5-12 тънки дълги пипала, другият край е удължен във формата на дръжка с подметкав края. С помощта на подметката хидратът е прикрепен към различни подводни предмети. Тялото на хидрата, заедно със стъблото, обикновено е дълго до 7 мм, но пипалата могат да се простират на няколко сантиметра.

Радиална симетрия на Хидра

Ако начертаете въображаема ос по тялото на хидрата, тогава нейните пипала ще се отклоняват от тази ос във всички посоки, като лъчи от източник на светлина. Висяща надолу от някакво водно растение, хидрата непрекъснато се люлее и бавно движи пипалата си, чакайки плячка. Тъй като плячката може да се появи от всяка посока, пипалата, подредени по радиален начин, най-добре подхождат на този метод на лов.
Радиационната симетрия е характерна, като правило, за животни, водещи прикрепен начин на живот.

Хидра чревна кухина

Тялото на хидрата има формата на торбичка, чиито стени се състоят от два слоя клетки - външен (ектодерма) и вътрешен (ендодерма). Вътре в тялото на хидрата има чревна кухина(оттук и името на вида - кишечнополостни).

Външният слой на клетките на хидрата е ектодерма.

Фигура: структура на външния слой на клетките - хидра ектодерма

Външният слой на клетките на хидрата се нарича - ектодерма. Под микроскоп се виждат няколко вида клетки във външния слой на хидрата - ектодерма. Най-вече тук са кожно-мускулни. Докосвайки страните си, тези клетки създават покритието на хидрата. В основата на всяка такава клетка има контрактилно мускулно влакно, което играе важна роля в движението на животното. Когато всички фибри кожно-мускулнаклетките се свиват, тялото на хидрата се свива. Ако влакната се свиват само от едната страна на тялото, тогава хидрата се огъва в тази посока. Благодарение на работата на мускулните влакна, хидрата може бавно да се движи от място на място, като последователно „стъпва“ с подметката и пипалата си. Това движение може да се сравни с бавно салто над главата.
Външният слой съдържа и нервни клетки. Те имат звездовидна форма, тъй като са оборудвани с дълги процеси.
Процесите на съседните нервни клетки влизат в контакт един с друг и се образуват нервен сплит, покривайки цялото тяло на хидрата. Някои от процесите се доближават до кожно-мускулните клетки.

Хидра раздразнителност и рефлекси

Хидрата е способна да усеща допир, температурни промени, появата на различни разтворени вещества във водата и други раздразнения. Това кара нейните нервни клетки да се възбудят. Ако докоснете хидрата с тънка игла, тогава вълнението от дразнене на една от нервните клетки се предава по протежение на процесите към други нервни клетки и от тях към клетките на кожата и мускулите. Това кара мускулните влакна да се свиват и хидрата се свива на топка.

Снимка: Раздразнителността на Хидра

В този пример се запознаваме със сложно явление в животинското тяло - рефлекс. Рефлексът се състои от три последователни етапа: възприемане на раздразнение, прехвърляне на възбужданеот това дразнене по протежение на нервните клетки и отговортялото чрез всяко действие. Поради простотата на организацията на хидрата, нейните рефлекси са много еднакви. В бъдеще ще се запознаем с много по-сложни рефлекси при по-високо организирани животни.

Хидра жилещи клетки

Десен: Нанизани или копривни клетки на Хидра

Цялото тяло на хидрата и особено нейните пипала са обградени с голям брой жилене, или коприваклетки. Всяка от тези клетки има сложна структура. В допълнение към цитоплазмата и ядрото, той съдържа подобна на мехур жилеща капсула, вътре в която е сгъната тънка тръба - жилеща нишка. Стърчи от клетката чувствителна коса. Веднага щом ракообразно, малка риба или друго малко животно докосне чувствителна коса, жилещата нишка бързо се изправя, краят й се изхвърля и пронизва жертвата. Чрез канал, минаващ вътре в нишката, отровата навлиза в тялото на плячката от жилещата капсула, причинявайки смъртта на малки животни. По правило много жилещи клетки се изстрелват наведнъж. Тогава хидрата използва пипалата си, за да придърпа плячката към устата си и я поглъща. Жилните клетки също служат на хидрата за защита. Рибите и водните насекоми не ядат хидри, които изгарят враговете им. Отровата от капсулите напомня отровата от коприва по действието си върху тялото на големи животни.

Вътрешният слой клетки е ендодермата на хидрата

Фигура: структура на вътрешния слой клетки - хидра ендодерма

Вътрешен слой клетки - ендодермаА. Клетките на вътрешния слой - ендодермата - имат контрактилни мускулни влакна, но основната роля на тези клетки е да усвояват храната. Те отделят храносмилателен сок в чревната кухина, под въздействието на който плячката на хидрата омеква и се разпада на малки частици. Някои от клетките във вътрешния слой са снабдени с няколко дълги флагела (както при флагелираните протозои). Камшичетата са в постоянно движение и измиват частици към клетките. Клетките на вътрешния слой са способни да освобождават псевдоподи (като тези на амеба) и да улавят храна с тях. По-нататъшното храносмилане се извършва вътре в клетката, във вакуоли (като при протозоите). Остатъците от несмляна храна се изхвърлят през устата.
Хидрата няма специални дихателни органи; кислородът, разтворен във вода, прониква в хидрата през цялата повърхност на тялото.

Регенерация на хидра

Външният слой на тялото на хидрата също съдържа много малки кръгли клетки с големи ядра. Тези клетки се наричат междинен. Те играят много важна роля в живота на хидрата. При всяко увреждане на тялото, междинните клетки, разположени в близост до раните, започват да растат бързо. От тях се образуват кожно-мускулни, нервни и други клетки, а нараненото място бързо зараства.
Ако разрежете хидра напречно, на едната й половина израстват пипала и се появява уста, а на другата се появява стъбло. Получавате две хидри.
Процесът на възстановяване на изгубени или повредени части на тялото се нарича регенерация. Хидрата има силно развита способност за регенерация.
Регенерацията в една или друга степен е характерна и за други животни и хора. Така при земните червеи е възможно да се регенерира цял организъм от техните части, при земноводните (жаби, тритони) могат да се възстановят цели крайници, различни части на окото, опашката и вътрешните органи. Когато човек се пореже, кожата се възстановява.

Възпроизвеждане на хидра

Безполово размножаване на хидрата чрез пъпкуване

Фигура: Безполово размножаване на хидра чрез пъпкуване

Хидрата се размножава безполово и по полов път. През лятото върху тялото на хидрата се появява малък туберкул - изпъкналост на стената на тялото му. Тази туберкула расте и се разтяга. В края му се появяват пипала, а между тях се отваря уста. Така се развива младата хидра, която отначало остава свързана с майката с помощта на дръжка. Външно всичко това прилича на развитието на растителна издънка от пъпка (оттук и името на това явление - пъпкуване). Когато малката хидра порасне, тя се отделя от тялото на майката и започва да живее самостоятелно.

Сексуално размножаване на хидра

До есента, с настъпването на неблагоприятни условия, хидрите умират, но преди това в тялото им се развиват полови клетки. Има два вида зародишни клетки: яйцевидна, или женски, и сперматозоиди, или мъжки репродуктивни клетки. Сперматозоидите са подобни на флагелираните протозои. Те напускат тялото на хидрата и плуват с помощта на дълъг флагел.

Фигура: Сексуално размножаване на хидра

Яйцеклетката на хидра е подобна на амеба и има псевдоподи. Сперматозоидите плуват до хидрата с яйцеклетката и проникват вътре в нея, а ядрата на двете полови клетки се сливат. Случва се оплождане. След това псевдоподите се прибират, клетката се закръгля и на повърхността й се образува плътна обвивка - яйце. В края на есента хидрата умира, но яйцето остава живо и пада на дъното. През пролетта оплодената яйцеклетка започва да се дели, получените клетки се подреждат на два слоя. От тях се развива малка хидра, която с настъпването на топлото време излиза през пробив в черупката на яйцето.
Така многоклетъчната животинска хидра в началото на живота си се състои от една клетка - яйце.

• Тип: Cnidaria = кишечнополостни, книдарии
• Подтип: Medusozoa = Произвеждащи медузи
• Клас: Hydrozoa Owen, 1843 = Хидрозои, хидроиди
• Подклас: Hydroidea = Хидроиди
• Отряд: Hydrida = Hydras
• Род: Хидра = Hydras

Род: Хидра = Hydras

Хидрите се характеризират с примитивна дифузна нервна система, образувана в ектодермата от нервни клетки под формата на разпръснат нервен сплит. Ендодермата съдържа само отделни нервни клетки, но общо Hydra има около 5000 неврона. Нервните плексуси са разположени на ходилото, около устата и на пипалата. Има доказателства, че хидрата има периорален нервен пръстен, подобен на този на чадъра на хидромедузата. Въпреки че хидрата няма ясно разделение на сензорни, интеркаларни и моторни неврони, тя все пак има сензорни и ганглийни нервни клетки. Телата на чувствителните клетки са разположени напречно на епителния слой; те имат неподвижен флагел, заобиколен от яка от микровили, която стърчи във външната среда и е в състояние да възприема дразнене. Процесите на ганглийните клетки са разположени в основата на епителните мускулни клетки и не се простират във външната среда. Хидрата е най-примитивното животно, в чиито нервни клетки се намират светлочувствителни протеини опсин, които при Хидра и човека имат общ произход. Като цяло наличието на нервна система в хидрата й позволява да извършва прости рефлекси. Така хидрата реагира на механично дразнене, температура, осветление, наличието на определени химикали във водата и редица други фактори на околната среда.

Жилните клетки се образуват от междинни клетки само в областта на торса. В Hydra има около 55 000 жилещи клетки и те са най-многобройните от всички видове клетки. Всяка жилеща клетка има жилеща капсула, която е пълна с отровно вещество, а вътре в капсулата е завинтена жилеща резба. На повърхността на клетката се разкъсва само чувствителна коса, а при дразнене нишка веднага се изхвърля и удря жертвата. След изстрелването на нишката жилещата клетка умира и на нейно място се образуват нови от междинни клетки.

Hydra има четири вида жилещи клетки. Когато хидрите ловуват, първите, които стрелят, са десмонемите (волвенти): техните спирални жилещи нишки оплитат израстъците на тялото на плячката и осигуряват нейното задържане. Когато жертвата се опита да се отскубне, причинената от тях вибрация задейства стенотели (пенетранти), които имат по-висок праг на дразнене. А бодлите, намиращи се в основата на техните жилещи нишки, са закотвени в тялото на плячката и отровата се инжектира в тялото му през кухата жилеща нишка. Големите глутинанти (жилната им нишка има бодли, но подобно на волвентата няма дупка на върха) очевидно се използват главно за защита. Малките глутинанти се използват само когато хидрата се движи, за да прикрепи здраво пипалата си към субстрата. Изстрелването им е блокирано от екстракти от тъканите на жертвите на Hydra.

На пипалата на хидрата има най-голям брой жилещи клетки, които тук образуват жилещи батерии. Жилната батерия обикновено включва една голяма епително-мускулна клетка, в която са потопени жилещите клетки. В центъра на батерията има голям пенетрант, около него има по-малки волвенти и глутинанти. Книдоцитите са свързани чрез десмозоми с мускулните влакна на епителната мускулна клетка.

Свръхскоростното заснемане на изстрелването на пенетранта Hydra показа, че целият процес на изстрелване отнема около 3 ms. Освен това в началната фаза на стрелбата скоростта достига 2 m/s, а ускорението е около 40 000 g; което изглежда е един от най-бързите клетъчни процеси, известни в природата. В ранната фаза на изгаряне на нематоциста скоростта на този процес е 9-18 m/s, а ускорението варира от 1 000 000 до 5 000 000 g, което позволява на нематоцист с тегло около 1 ng да развие налягане от порядъка на величината при върховете на шиповете (диаметърът на които е около 15 nm 7 hPa, което е сравнимо с натиска на куршум върху мишена и му позволява да пробие доста дебелата кутикула на жертвите...

Научна класификация

Кралство: животни

Подцарство: Евметазои

Тип: ужилване

клас: Хидроид

състав: Хидроиди

семейство: Hydridae

Род: Хидра

латинско име Хидра Линей , 1758

План за застрояване

Тялото на хидрата е цилиндрично, на предния край на тялото има устие, заобиколено от 5-12 пипала. При някои видове тялото е разделено на ствол и стъбло. В задния край на тялото (стъблото) има подметка, с помощта на която хидрата се движи и закрепва. Хидрата има радиална (едноосно-хетерополна) симетрия. Оста на симетрия свързва два полюса - оралния, на който е разположена устата, и аборалния, на който е разположена подметката. През оста на симетрия могат да се прокарат няколко равнини на симетрия, разделящи тялото на две огледално симетрични половини.

Тялото на хидрата е торба със стена от два слоя клетки (ектодерма и ендодерма), между които има тънък слой междуклетъчно вещество (мезоглея). Телесната кухина на хидрата - стомашната кухина - образува израстъци, които се простират вътре в пипалата. Въпреки че обикновено се смята, че хидрата има само един отвор, водещ в стомашната кухина (орален), всъщност има тясна анална пора на подметката на хидрата. През него може да се освободи газов мехур. В този случай хидрата се отделя от субстрата и изплува нагоре, като се държи с главата надолу във водния стълб. По този начин той може да се разпространи в целия резервоар. Що се отнася до отвора на устата, при нехранеща се хидра той практически липсва - клетките на ектодермата на конуса на устата се затварят и образуват плътни връзки, същите като в други части на тялото . Следователно, когато се храни, хидратът трябва всеки път да „пробива“ устата си отново.

Клетъчен състав на ектодермата

Епителни мускулни клетки ектодермаобразуват по-голямата част от клетките на тази тъкан. Клетките имат цилиндрична форма на епителните части и образуват еднослойна обвивка епител. В съседство с мезоглеята са контрактилните процеси на тези клетки, образуващи надлъжните мускули на хидрата.

Между епителните мускулни клетки има групи от малки кръгли клетки, наречени междинни или интерстициални клетки (i-клетки). Това са недиференцирани клетки. Те могат да се трансформират в други видове клетки в тялото на хидрата, с изключение на епително-мускулните. Междинните клетки имат всички свойства на мултипотентните стволови клетки. Доказано. че всяка междинна клетка е потенциално способна да породи както зародишни, така и соматични клетки. Стволовите междинни клетки не мигрират, но техните диференциращи се потомствени клетки са способни на бърза миграция.

Нервна система

Нервните клетки образуват примитивна дифузна нервна система в ектодермата - дифузен нервен плексус (дифузен плексус). Ендодермата съдържа отделни нервни клетки. Хидрата има удебеления на дифузния плексус на подметката, около устата и на пипалата. Според нови данни хидрата има периорален нервен пръстен, подобен на нервния пръстен, разположен на ръба на чадъра на хидромедузата.
Hydra няма ясно разделение на сензорни, интеркаларни и моторни неврони. Същата клетка може да възприема дразнене и да предава сигнал на епителните мускулни клетки. Има обаче два основни типа нервни клетки – сензорни и ганглийни клетки. Телата на чувствителните клетки са разположени напречно на епителния слой; те имат неподвижен флагел, заобиколен от яка от микровили, която стърчи във външната среда и е в състояние да възприема дразнене. Ганглийните клетки са разположени в основата на епителните мускулни клетки, процесите им не се простират във външната среда. Според морфологията повечето неврони на хидра са биполярни или мултиполярни.
Нервната система на хидрата съдържа както електрически, така и химически синапси .

Ужилващи клетки

Жилните клетки се образуват от междинни клетки само в областта на торса. Първо, междинната клетка се дели 3-5 пъти, образувайки клъстер (гнездо) от жилещи клетъчни предшественици (книдобласти), свързани с цитоплазмени мостове. След това започва диференциация, по време на която мостовете изчезват. Разграничаване книдоцитимигрират в пипала.

Жилната клетка има жилеща капсула, пълна с отровно вещество. Вътре в капсулата се завинтва резба. На повърхността на клетката има чувствителен косъм, когато се раздразни, нишката се изхвърля и удря жертвата. След изстрелването на нишката клетките умират и от междинните клетки се образуват нови.

Hydra има четири вида жилещи клетки - stenoteles (пенетранти), desmonemas (volventes), holotrichs isorhiza (големи лепещи) и atriches isorhiza (малки лепещи). При лов първо се стрелят волвенти. Техните спирални жилещи нишки оплитат израстъците на тялото на жертвата и осигуряват нейното задържане. Под въздействието на дръпванията на жертвата и причинените от тях вибрации се задействат пенетранти с по-висок праг на дразнене. Шиповете в основата на техните жилещи нишки са закотвени в тялото на плячката. и отровата се инжектира в тялото й през куха жилеща нишка.

Голям брой жилещи клетки се намират върху пипалата, където образуват жилещи батерии. Обикновено батерията се състои от една голяма епително-мускулна клетка, в която са потопени жилещите клетки. В центъра на батерията има голям пенетрант, около него има по-малки волвенти и глутинанти. Книдоцитите са свързани десмозомис мускулни влакна на епителната мускулна клетка. Големите глутинанти (жилната им нишка има бодли, но подобно на волвентата няма дупка на върха) очевидно се използват главно за защита. Малките глутинанти се използват само когато хидрата се движи, за да прикрепи здраво пипалата си към субстрата. Изстрелването им е блокирано от екстракти от тъканите на жертвите на Hydra.

Клетъчен състав на ендодермата

Епителните мускулни клетки се насочват към чревната кухина и носят флагели, които смесват храната. Тези клетки могат да образуват псевдоподи, с помощта на които улавят хранителни частици. В клетките се образуват храносмилателни вакуоли. Жлезистите клетки на ендодермата отделят храносмилателни ензими в чревната кухина, които разграждат храната.

Дишането и отделянето на метаболитни продукти става през цялата повърхност на тялото на животното. Наличието на нервна система позволява на хидрата да извършва прости рефлекси. Hydra реагира на механично дразнене, температура, наличие на химикали във водата и редица други фактори на околната среда

Хранене и храносмилане

Хидрата се храни с дребни безгръбначни - дафния и други кладоцери, циклопи, както и олигохети. Има данни за консумация от хидри ротаториИ церкарии трематоди. Плячката се улавя от пипалата с помощта на жилещи клетки, чиято отрова бързо парализира малките жертви. Чрез координирани движения на пипалата плячката се довежда до устата и след това с помощта на контракции на тялото хидратът се „облича“ върху жертвата. Храносмилането започва в чревната кухина (кавитарно храносмилане) и завършва вътре в храносмилателните вакуоли на епителните мускулни клетки на ендодермата (вътреклетъчно храносмилане). Остатъците от несмляна храна се изхвърлят през устата.
Тъй като хидрата няма транспортна система и мезоглеята (слоят от междуклетъчно вещество между ектодермата и ендодермата) е доста плътна, възниква проблемът с транспортирането на хранителни вещества до клетките на ектодермата. Този проблем се решава чрез образуването на израстъци на клетки от двата слоя, които пресичат мезоглеята и се свързват през празнини контакти. През тях могат да преминават малки органични молекули (монозахариди, аминокиселини), което осигурява хранене на клетките на ектодермата.

Размножаване и развитие

При благоприятни условия хидрата се размножава безполово. На тялото на животното (обикновено в долната трета на тялото) се образува пъпка, тя расте, след това се образуват пипала и устата се пробива. Младата хидра излиза от тялото на майката (в този случай полипите на майката и дъщерята са прикрепени с пипала към субстрата и се дърпат в различни посоки) и води независим начин на живот. През есента хидрата започва да се размножава сексуално. На тялото, в ектодермата, се полагат гонади - полови жлези, а в тях зародишните клетки се развиват от междинни клетки. Когато се образуват половите жлези, се образуват хидри медузоиден възел. Това предполага, че половите жлези на хидрата са силно опростени споросаки, последният етап от поредицата от трансформация на изгубеното медузоидно поколение в орган. Повечето видове хидра са двудомни, по-рядко срещани хермафродитизъм. Яйцата на хидрата растат бързо чрез фагоцитоза на околните клетки. Зрелите яйца достигат диаметър 0,5-1 mm Торенесе случва в тялото на хидрата: през специална дупка в гонада спермата прониква в яйцето и се слива с него. Зиготасе подлага на пълна униформа смачкване, което води до образуването целобластула. След това, в резултат на смесени разслояване(комбинация имиграцияи разслояване). гаструлация. Около ембриона се образува плътна защитна обвивка (ембриотека) с шиповидни израстъци. На етапа на гаструлата влизат ембрионите анабиоза. Възрастните хидри умират, а ембрионите потъват на дъното и презимуват. През пролетта развитието продължава, в паренхима на ендодермата се образува чревна кухина чрез дивергенция на клетките, след което се образуват зачатъци на пипала и млада хидра излиза от черупката. Така, за разлика от повечето морски хидроиди, хидрата няма свободно плуващи ларви и нейното развитие е директно.

Растеж и регенерация
Клетъчна миграция и обновяване

Обикновено при възрастна хидра клетките и на трите клетъчни линии се делят интензивно в средната част на тялото и мигрират към подметката. хипостома и върховете на пипалата. Там настъпва клетъчна смърт и десквамация. Така всички клетки на тялото на хидрата непрекъснато се обновяват. При нормално хранене „излишъкът“ от делящи се клетки се премества в бъбреците, които обикновено се образуват в долната трета на тялото

Регенеративна способност

Hydra има много висока способност да регенерация. Когато се разреже напречно на няколко части, всяка част възстановява "главата" и "крака", запазвайки оригиналната полярност - устата и пипалата се развиват от страната, която е по-близо до устния край на тялото, а дръжката и подметката се развиват върху аборалната страна на фрагмента. Целият организъм може да се възстанови от отделни малки части от тялото (по-малко от 1/100 от обема), от парчета пипала, а също и от суспензия от клетки. В същото време самият процес на регенерация не е придружен от повишено делене на клетките и е типичен пример морфалаксис .

Хидрата може да се регенерира от суспензия от клетки, получена чрез накисване (например чрез триене на хидра през мелничен газ). Експериментите показват, че за възстановяване на главата е достатъчно образуването на съвкупност от приблизително 300 епително-мускулни клетки. Доказано е, че регенерацията на нормален организъм е възможна от клетки от един слой (само ектодерма или само ендодерма).

Продължителност на живота

Все още накрая 19 векбеше изложена хипотеза за теоретично безсмъртиехидра, което те се опитваха да докажат или опровергаят научно през цялото време ХХ век. IN 1997 г хипотезае доказано експериментално от Даниел Мартинез . Експериментирайтепродължи около четири години и показа липсата смъртностсред трите групи хидри поради стареене. Смята се, че безсмъртието на хидрите е пряко свързано с високото им ниво регенеративнаспособност.

Местни видове

В резервоарите на Русия и Украйна най-често се срещат следните видове хидра (в момента много зоолози разграничават, в допълнение към рода Хидраоще 2 вида - ПелматохидраИ Хлорохидра):

Дългостеблената хидра (Hydra (Pelmatohydra) oligactis) е голяма, с куп много дълги нишковидни пипала, 2-5 пъти по-големи от тялото й;

Обикновена хидра (Hydra vulgaris) - пипалата са приблизително два пъти по-дълги от тялото, а самото тяло, подобно на предишния вид, се стеснява по-близо до подметката;

Тънка хидра (Hydra attennata) - тялото на тази хидра има вид на тънка тръба с еднаква дебелина, а пипалата са само малко по-дълги от тялото;

Зелена хидра (Hydra (Chlorohydra) viridissima) с къси, но многобройни пипала, тревистозелен цвят.

Зелени хидри

симбионти

В така наречената „зелена“ хидра Hydra (Chlorohydra) viridissima ендосимбиотичните водорасли от рода живеят в клетките на ендодермата Хлорела - зоохлорела. В светлината такива хидри могат да останат без храна за дълго време (повече от четири месеца), докато хидрите, изкуствено лишени от симбионти, умират без хранене след два месеца. Зоохлорелата прониква в яйцата и се предава на потомството трансовариална. В лабораторни условия други видове хидра понякога могат да бъдат заразени със зоохлорела, но не възниква стабилна симбиоза.

Хидрите могат да бъдат атакувани от пържени риби, за които изгарянията от жилещи клетки очевидно са доста чувствителни: след като грабнат хидрата, пържените обикновено я изплюват и отказват по-нататъшни опити да я изядат.

Хидрите са приспособени да се хранят с тъкани. кладоцераот семейството на хидоридите Anchistropus emarginatus.

Хидрите също могат да се хранят с тъкани турбелария microstomulae, които са в състояние да използват несмлени млади жилещи клетки на хидри като защитни клетки - клептокнид .

История на откритието и изследването

Очевидно той описва хидрата за първи път Антонио ван Льовенхук. Изучава в детайли храненето, движението и безполовото размножаване, както и регенерацията на Hydra Ейбрахам Трембле, който описва резултатите от своите експерименти и наблюдения в книгата „Мемоари за историята на род сладководни полипи с ръце във формата на рога“ (първото издание е публикувано на френски през 1744 г.). Откритието на Трамбле добива голяма слава; експериментите му се обсъждат в светските салони и във френския кралски двор. Тези експерименти опровергаха преобладаващото тогава убеждение, че липсата на безполово размножаване и развита регенерация при животните е една от най-важните им разлики от растенията. Смята се, че изследването на регенерацията на хидрата (експериментите на А. Трембле) бележи началото на експерименталното зоология. Научно наименование на рода според правилата зоологическа номенклатураприсвоени Карл Линей .

Литература и извори

Н.Ю. Зотова. Историята на Hydra от Антон Льовенхук до наши дни.

Степанянц С. Д., Кузнецова В. Г., Анохин Б. А. Хидра: от Абрахам Трембле до наши дни

Инициатива с нестопанска цел на лабораторията на университета в Кил за производство и използване на трансгенни хидри

Ru.wikipedia.org