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
Wikispecies-logo.svg
Систематика
на Викивидах
Commons-logo.svg
Изображения
на Викискладе
ITIS   155166
NCBI   42241
EOL   3204
FW   272408

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

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)

Биология[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 более 900 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 не первых исследователей своей поразительной выносливостью. 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. Выдерживают пребывание в течение 20 мес. 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.
  • Ионизирующее излучение в 570 000 рентген убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок. Для человека смертельная доза радиации составляет всего 500 рентген.
  • Атмосфера. Довольно долго могут находиться в атмосфере сероводорода, углекислого газа.
  • Давление. 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 (ок. 6000 атмосфер). При этом неважно, какой жидкостью был заполнен контейнер: водой или нетоксичным слабым растворителем перфторуглеродом ~\mathrm{C_8F_{18}} — результаты по выживаемости совпадали.
  • Открытый космос: 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. 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[2].

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.

В ходе исследования учёными из университета Северной Каролины в Чапел-Хилле (США) было выявлено, что свыше 6500 участков ДНК (~17 %) из 38 тысяч генов были «позаимствованы» у других организмов. Большая часть из них была получена от бактерий-экстремофилов, но при этом в геноме тихоходок так же присутствуют гены растений, грибов и архей[3]. Однако, биологи под руководством Марка Блакстера из Университета Эдинбурга обнаружили, что массовое заимствование чужих генов, следы которого недавно якобы удалось найти в геноме тихоходок, на самом деле могут быть результатом загрязнения (контаминации) образцов ДНК чужой ДНК, в данном случае бактериальной[4]. Статья группы Марка Блакстера пока не принята к публикации ни в одном из рецензируемых журналов.

Тихоходки способны переносить экстремальные формы обезвоживания, когда доля воды в их организме падает до 1—2 % от нормы. Когда их тело высушивается, ДНК Hypsibius dujardini, скорее всего, распадается на крупные фрагменты. В тот момент, когда период экстремальных условий заканчивается, их тело заново наполняется водой, и особые белки «сшивают» и восстанавливают поврежденную ДНК. В этот момент в клетки, благодаря расширенным порам, могут попадать фрагменты чужой ДНК, которые «вшиваются» в геном и остаются в нем, если их появление не приводит к фатальным последствиям для тихоходки и помогает ей выживать. Благодаря этому ДНК тихоходок стало мозаикой из множества своих и чужих участков за 550 миллионов лет эволюции этих существ.

Учитывая то, что многие из этих генов отвечают за реакцию на стресс, починку ДНК и противодействие различным экстремальным факторам, вполне возможно, что данные существа приобрели способность выживать в космосе благодаря позаимствованным генам[5].

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]

Ссылки[править | править вики-текст]