Тихоходки

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Тихоходки
Hypsibiusdujardini.jpg
Тихоходка из класса Eutardigrada,
длина тела всего 200 мкм
Научная классификация
Международное научное название

Tardigrada Spallanzani, 1777

Классы

Тихохо́дки (лат. Tardigrada) — тип микроскопических беспозвоночных, близких к членистоногим.

Впервые это животное было описано в 1773 году немецким пастором И. А. Гёце как kleiner Wasserbär, «маленький водяной медведь». В 1777 году итальянский учёный Ладзаро Спалланцани дал им название il tardigrado — «тихоходки», латинизированной формой которого является название Tardigrada (с 1840 года).

Морфология и физиология[править | править вики-текст]

Тело у тихоходок имеет размер 0,1—1,5 мм, полупрозрачное, из четырёх сегментов и головы. Снабжено 4 парами коротких и толстых ног с одним разветвлённым коготком (у некоторых видов коготки почти отделены друг от друга) на конце, причём последняя пара ног направлена назад. Передвигаются тихоходки действительно очень медленно — со скоростью всего 2—3 мм в минуту. Ротовые органы — пара острых «стилетов», служащих для прокалывания оболочек клеток водорослей и мхов, которыми тихоходки питаются. Тихоходки имеют пищеварительную, выделительную, нервную и половую системы; однако у них отсутствуют дыхательная и кровеносная системы — дыхание кожное, а роль крови выполняет заполняющая полость тела жидкость. Систематическое положение тихоходок дискуссионно. Большинство авторов сближают их с настоящими членистоногими (Euarthropoda). Помимо этого, их могут сближать либо с нематодами (Nematoda), либо с кольчатыми червями (Annelida).

Размножение[править | править вики-текст]

Раздельнополы. Самцы тихоходок мельче самок и встречаются редко, поэтому возможен партеногенез, то есть размножение самок без оплодотворения. Во время периода размножения у самки созревает от 1 до 30 яиц. Оплодотворение внутреннее или внешнее, когда самец откладывает сперму на кладку яиц. У одних видов яйца откладываются в грунт, в мох или воду, у других — в сброшенную при линьке шкурку. Развитие прямое, молодая тихоходка отличается от взрослой только меньшими размерами.

Образ жизни[править | править вики-текст]

В настоящее время известно 400 видов тихоходок (в России — 120 видов[1]). Из-за микроскопических размеров и способности переносить неблагоприятные условия распространены они повсеместно, от Гималаев (до 6000 м) до морских глубин (ниже 4000 м). Тихоходок находили в горячих источниках, подо льдом (например, на Шпицбергене) и на дне океана. Распространяются они пассивно — ветром, водой, различными животными. Все тихоходки в некоторой степени являются водными животными. Примерно 10 % — морские обитатели, другие встречаются в пресноводных водоёмах, однако большинство населяет моховые и лишайниковые подушки на земле, деревьях, скалах и каменных стенах. Количество тихоходок во мхе может быть очень велико — сотни, даже тысячи особей в 1 г высушенного мха.

Питаются тихоходки жидкостями растений и водорослей, на которых обитают. Некоторые виды поедают мелких животных — коловраток, нематод, других тихоходок. В свою очередь служат добычей для клещей и ногохвосток.

Выносливость[править | править вики-текст]

Тихоходки привлекли внимание уже первых исследователей своей поразительной выносливостью. Ладзаро Спалланцани, наблюдая оживление тихоходок после годового анабиоза, описал это явление как «воскресение из мёртвых». При наступлении неблагоприятных условий они способны на годы впадать в состояние анабиоза, а при наступлении благоприятных условий — довольно быстро оживать. Выживают тихоходки в основном за счёт т. н. ангидробиоза, высушивания. При высыхании они втягивают в тело конечности, уменьшаются в объёме и принимают форму бочонка. Поверхность покрывается восковой оболочкой, препятствующей испарению. При анабиозе их метаболизм падает до 0,01 %, а содержание воды способно доходить до 1 % от нормального.

Hypsibius dujardini

В состоянии анабиоза тихоходки выносят невероятные нагрузки.

Температура[править | править вики-текст]

Выдерживают пребывание 30 лет при температуре −20 °C[2], в течение 20 месяцев в жидком кислороде при −193 °C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до −271 °С; нагрев до 60—65 °С в течение 10 ч и до 100 °С в течение часа[3].

Ионизирующее излучение[править | править вики-текст]

Доза в 570 000 рентген убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок. Для человека смертельная доза радиации составляет всего 500 рентген.

Атмосфера[править | править вики-текст]

Довольно долго могут находиться в атмосфере сероводорода, углекислого газа.

Давление[править | править вики-текст]

В эксперименте японских биофизиков «спящих» тихоходок помещали в герметичный пластиковый контейнер и погружали его в заполненную водой камеру высокого давления, постепенно доведя его до 600 МПа (около 6000 атмосфер). При этом неважно, какой жидкостью был заполнен контейнер: водой или нетоксичным слабым растворителем перфторуглеродом C8F18 — результаты по выживаемости совпадали.

Открытый космос[править | править вики-текст]

В эксперименте шведских учёных тихоходок видов Richtersius coronifer и Milnesium tardigradum разделили на три группы. Одна из них по прибытии на орбиту оказалась в условиях вакуума и была подвергнута воздействию космической радиации. Другая группа, кроме этого, также подверглась облучению ультрафиолетом A и B (280—400 нм). Третья группа животных испытала воздействие полного спектра ультрафиолета (116—400 нм). Все тихоходки находились в состоянии анабиоза. После 10 дней, проведённых в открытом космосе, практически все организмы были иссушены, но на борту космического аппарата тихоходки вернулись к нормальному состоянию. Большинство животных, подвергшихся облучению ультрафиолетом с длиной волны 280—400 нм, выжили и оказались способны к воспроизводству. Однако ультрафиолетовое облучение оказало критическое воздействие, лишь 12 % животных третьей группы выжили, все они принадлежали к виду Milnesium tardigradum. Тем не менее, выжившие смогли дать нормальное потомство, хотя их плодовитость оказалась ниже, чем у контрольной группы, находившейся на Земле. Все животные из третьей группы погибли через несколько дней после возвращения на Землю.

Влажность[править | править вики-текст]

Известен случай, когда мох, взятый из пустыни спустя приблизительно 120 лет после его иссушения, поместили в воду, через некоторое время на нём обнаружилось множество ползающих тихоходок. Однако ни одна особь, подавшая признаки жизни, не выжила[4].

Горизонтальный перенос генов[править | править вики-текст]

Геном тихоходок является относительно большим для их размеров и положения на древе эволюции — он содержит в себе около 215 миллионов нуклеотидов, что примерно в два раза больше, чем у нематод, геном которых по размеру считается типичным для мелких беспозвоночных.

Некоторое время считалось, что свыше 6500 участков ДНК (~17 %) из 38 тысяч генов были «позаимствованы» у других организмов, в том числе бактерий-экстремофилов[5][6]. Тихоходки способны переносить экстремальные формы обезвоживания, когда доля воды в их организме падает до 1—2 % от нормы. Предполагалось, что высушиваясь, ДНК Hypsibius dujardini распадается на крупные фрагменты, а при возврате в условия обитания с нормальным содержанием воды особые белки «сшивают» и восстанавливают поврежденную ДНК. В этот момент в клетки, благодаря расширенным порам, якобы могут попадать фрагменты чужой ДНК, которые «вшиваются» в геном и остаются в нём, если их появление не приводит к фатальным последствиям для тихоходки и помогает ей выживать. Учитывая то, что многие из этих участков являлись генами, отвечающими за реакцию на стресс, починку ДНК и противодействие различным экстремальным факторам, предполагалось, что тихоходки приобрели способность выживать в космосе благодаря позаимствованным генам.[7]

Также высказывалось мнение, что причиной выводов о массовом заимствовании чужих генов являлось загрязнение (контаминация) образцов ДНК тихоходок чужой бактериальной ДНК[8][9].

Последние исследования показывают, что всего 1,2% генов тихоходок заимствованы способом горизонтального переноса у других царств живых существ[9][10][11].

Классификация[править | править вики-текст]

Большинство тихоходок относят к двум классам: Heterotardigrada и Eutardigrada. Третий, Mesotardigrada, состоит всего из одного японского вида.

  • У Heterotardigrada внешние покровы склеротизированы, голова снабжена 2 усиками, а конечности имеют по 4 пальца и/или когтя.
  • У Eutardigrada нет усиков на голове и покровы эластичные. К ним относятся виды, приспособившиеся к жизни в море (Halobiotus), и самая крупная из тихоходок, Milnesium tardigradum, достигающая 1,5 мм в длину.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Высшие таксоны животных: данные о числе видов для России и всего мира
  2. Криобиологи оживили находившихся в 30-летней заморозке тихоходок. lenta.ru. Проверено 19 января 2016.
  3. Что должно произойти, чтобы уничтожить на Земле все живое? "Русская служба Би-би-си", 18.07.2017
  4. Facts and fiction about long-term survival in tardigrades
  5. 17,5 % генов у тихоходок — чужие, что позволяет им выживать даже в открытом космосе.
  6. Thomas C. Boothby, Jennifer R. Tenlen, Frank W. Smith, Jeremy R. Wang, Kiera A. Patanella Evidence for extensive horizontal gene transfer from the draft genome of a tardigrade (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2015-12-29. — Vol. 112, iss. 52. — P. 15976–15981. — ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490. — DOI:10.1073/pnas.1510461112.
  7. Генетики раскрыли секрет животных, способных жить в открытом космосе. Рамблер.Новости. Проверено 23 ноября 2015.
  8. С тихоходок сняли обвинение в массовом «плагиате».
  9. 1 2 Georgios Koutsovoulos, Sujai Kumar, Dominik R. Laetsch, Lewis Stevens, Jennifer Daub No evidence for extensive horizontal gene transfer in the genome of the tardigrade Hypsibius dujardini (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2016-05-03. — Vol. 113, iss. 18. — P. 5053–5058. — ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490. — DOI:10.1073/pnas.1600338113.
  10. Олег Лищук. Найдены генетические причины неуязвимости тихоходок. nplus1.ru. Проверено 27 июля 2017.
  11. Takuma Hashimoto, Daiki D. Horikawa, Yuki Saito, Hirokazu Kuwahara, Hiroko Kozuka-Hata Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein (англ.) // Nature Communications. — 2016-09-20. — Vol. 7. — P. ncomms12808. — DOI:10.1038/ncomms12808.

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]