Войти
| Планарий | |
|---|---|
 | |
| Dugesia subtentaculata, дугезиид. | |
Научная классификация  | |
| Царство: | Animalia |
| Тип: | Платигельминты |
| Класс: | Рабдитофора |
| Клэйд: | Адиафанида |
| Порядок: | Трикладида Ланг, 1884 г. |
| Подзаказы | |
Воспроизвести медиа Неопознанный планарий Планарии является одним из многих плоских червей традиционного класса Turbellaria. Обычно он описывает свободноживущих плоских червей отряда Tricladida ( триклады), хотя это общее название также используется для большого числа свободноживущих плоских гельминтов. Планарии распространены во многих частях света, обитая как в соленых, так и в пресноводных прудах и реках. Некоторые виды являются наземными и встречаются под бревнами, в почве или на ней, а также на растениях во влажных районах.
Триклады характеризуются тройным разветвлением кишечника и расположенными впереди яичниками, рядом с мозгом. Сегодня отряд Tricladida разделен на три подотряда в соответствии с их филогенетическим родством: Maricola, Cavernicola и Continenticola. Раньше Трикладида была разделена по средам обитания: Марикола, морская; Paludicola, обитающий в пресной воде; и Terricola, который является земельным.
Планарии демонстрируют необычайную способность восстанавливать утраченные части тела. Например, планарии, разделенные продольно или поперечно, регенерируют на двух отдельных особей. У некоторых видов планарий есть два глазных пятна (также известных как глазки ), которые могут определять интенсивность света, в то время как у других есть несколько глазных пятен. Глазные пятна действуют как фоторецепторы и используются для удаления от источников света. Планарии имеют три зародышевых листка ( эктодерму, мезодерму и энтодерму ) и являются акоэлематными (они имеют очень твердое тело без полости тела ). У них пищеварительный тракт с одним отверстием; у Tricladida planarians он состоит из одной передней и двух задних ветвей.
Планарии перемещаются, ударяя ресничками по вентральной дерме, позволяя им скользить по слизистой пленке. Некоторые также могут двигаться волнообразно по всему телу за счет сокращения мышц, встроенных в оболочку тела.
Триклады играют важную роль в экосистемах водотока и часто очень важны как биоиндикаторы.
Самым часто используемым планарием в лабораториях старших классов и первокурсников колледжей является коричневатая Girardia tigrina. Другие распространенные виды - это черноватые Planaria maculata и Girardia dorotocephala. Однако недавно вид Schmidtea mediterranea стал предпочтительным видом для современных молекулярно-биологических и геномных исследований из-за его диплоидных хромосом и существования как бесполых, так и половых штаммов. Недавний генетический скрининг с использованием технологии двухцепочечной РНК выявил 240 генов, влияющих на регенерацию у S. mediterranea. Многие из этих генов имеют ортологи в геноме человека.
У планарии очень простые системы органов. Пищеварительная система состоит из рта, глотки и желудочно- сосудистой полости. Рот находится в центре нижней части тела. Пищеварительные ферменты выделяются изо рта, чтобы начать внешнее пищеварение. Глотка соединяет ротовую полость с желудочно-сосудистой полостью. Эта структура разветвляется по всему телу, позволяя питательным веществам из пищи достигать всех конечностей. Планарии едят живых или мертвых мелких животных, которых они всасывают своим мускулистым ртом. Пища проходит изо рта через глотку в кишечник, где переваривается клетками, выстилающими кишечник. Затем его питательные вещества распространяются на остальную часть планарий.
Планарии получают кислород и выделяют углекислый газ путем диффузии. Выделительная система состоит из множества трубок с множеством ячеек пламени и выделительных пор на них. Кроме того, клетки пламени удаляют нежелательные жидкости из организма, пропуская их через каналы, ведущие к выделительным порам, где отходы выделяются на дорсальной поверхности планарии.
У трикладов есть передний конец или голова, где обычно находятся органы чувств, такие как глаза и хеморецепторы. У некоторых видов ушные раковины выступают за пределы головы. Ушки могут содержать химические и механические сенсорные рецепторы.
Количество глаз в трикладах варьируется в зависимости от вида. В то время как у многих видов есть два глаза (например, Dugesia или Microplana ), у других их гораздо больше, расположенных вдоль тела (например, у большинства Geoplaninae ). Иногда у видов с двумя глазами могут быть дополнительные или дополнительные глаза меньшего размера. Подземные триклады часто бывают безглазыми или слепыми.
Тело трикладов покрыто ресничным эпидермисом, содержащим рабдитов. Между эпидермисом и гастродермой находится паренхиматозная ткань или мезенхима.
Нервная система планарии На голове планарии находится узел под глазными пятнами. Церебральные ганглии, двухлопастные образования нервной ткани, иногда называемые мозгом планарии, демонстрируют спонтанные электрофизиологические колебания, подобные электроэнцефалографической ( ЭЭГ ) активности других животных. От ганглия отходят две нервные тяжи, которые проходят по длине хвоста. К нервным связкам, отходящим от головного мозга, связано множество поперечных нервов, что делает нервную систему похожей на лестницу. Обладая лестничной нервной системой, он может реагировать скоординированно. Планария имеет мягкое плоское тело клиновидной формы, которое может быть черным, коричневым, синим, серым или белым. Тупая треугольная голова имеет два глазка (глазных пятна), пигментированные участки, чувствительные к свету. В основании головы расположены две ушные раковины (ушные выступы), чувствительные к прикосновению и присутствию определенных химических веществ. Рот находится в середине нижней части тела, покрытой ресничками (волосковидными выступами). Системы кровообращения и дыхания отсутствуют; входящий кислород и выходящий из тела планарии углекислый газ диффундируют через стенку тела.
Планарий репродуктивной системы Бывают половые и бесполые планарии. Половые планарии - гермафродиты, обладающие как яичками, так и яичниками. Таким образом, одна из их гамет объединится с гаметой другой планарии. Каждый планарий передает свою секрецию другой планарии, давая и получая сперму. Яйца развиваются внутри тела и распадаются в капсулах. Через несколько недель из яиц вылупляются и взрослые особи. При бесполом размножении планария отделяет свой хвост, и каждая половина восстанавливает утраченные части путем регенерации, позволяя необластам (взрослым стволовым клеткам) делиться и дифференцироваться, в результате чего образуются два червя. Некоторые исследователи утверждают, что продукты, полученные из пополам планарий, похожи на продукты бесполого размножения планарий; тем не менее, дискуссии о природе бесполого размножения планарий и его влиянии на популяцию продолжаются. Некоторые виды планарий исключительно бесполые, тогда как некоторые могут размножаться как половым, так и бесполым путем. В большинстве случаев половое размножение происходит двумя особями; об аутооплодотворении сообщалось редко (например, у Cura foremanii ).
История жизни планарий делает их модельной системой для исследования ряда биологических процессов, многие из которых могут иметь значение для здоровья и болезней человека. Достижения в области молекулярно- генетических технологий сделали возможным изучение функций генов у этих животных, и ученые во всем мире изучают их. Подобно другим модельным организмам беспозвоночных, например C. elegans и D. melanogaster, относительная простота планарий облегчает экспериментальное изучение.
У планарий есть ряд типов клеток, тканей и простых органов, которые гомологичны нашим собственным клеткам, тканям и органам. Однако наибольшее внимание привлекла регенерация. Томас Хант Морган был ответственным за некоторые из первых систематических исследований (которые до сих пор лежат в основе современных исследований) до появления молекулярной биологии как дисциплины.
Планарии также являются новым модельным организмом для исследований старения. Эти животные обладают очевидной безграничной способностью к регенерации, а бесполые животные, кажется, поддерживают свой уровень теломеразы на протяжении всей своей жизни, что делает их «фактически бессмертными».
Планарию можно разрезать на части, и каждая часть может переродиться в полноценный организм. Клетки в месте раны размножаются, образуя бластему, которая дифференцируется в новые ткани и регенерирует недостающие части отрезанной планарии. Именно эта особенность дала им знаменитое название «бессмертных под лезвием ножа». Очень маленькие кусочки планарии, составляющие всего 1/279 части организма, из которого она вырезана, могут регенерировать обратно в полноценный организм в течение нескольких недель. Новые ткани могут расти благодаря плюрипотентным стволовым клеткам, которые способны создавать все различные типы клеток. Эти взрослые стволовые клетки называются необластами и составляют 20% или более клеток взрослого животного. Это единственные пролиферирующие клетки червя, и они дифференцируются в потомство, которое заменяет старые клетки. Кроме того, существующая ткань реконструируется, чтобы восстановить симметрию и пропорции новой планарии, которая образуется из части разрезанного организма.
Сам организм не нужно полностью разрезать на отдельные части, чтобы можно было наблюдать феномен регенерации. Фактически, если голову планарии разрезать пополам по центру и оставить каждую сторону на организме, планария может регенерировать две головы и продолжать жить. Исследователи, в том числе из Университета Тафтса в США, стремились определить, как микрогравитация и микрогеомагнитные поля повлияют на рост и регенерацию плоских червей планарий (D japonica). Они обнаружили, что один из ампутированных фрагментов, отправленных в космос, регенерировал в двуглавого червя. Однако у большинства таких ампутированных червей (95%) этого не произошло. Ампутированный червь превратился в двуглавое существо после пяти недель на борту Международной космической станции (МКС) - хотя регенерация ампутированных червей в виде двуглавого гетероморфоза - не редкое явление, уникальное для условий микрогравитации. Напротив, регенераты двуглавых планарий можно вызвать, подвергая ампутированные фрагменты воздействию электрических полей. Такое экспонирование с противоположной полярностью может вызвать планарию с двумя хвостами. Регенераты двуглавых планарий могут быть индуцированы обработкой ампутированных фрагментов фармакологическими агентами, которые изменяют уровни кальция, циклического АМФ и активности протеинкиназы С в клетках, а также блоками генетической экспрессии (интерференционная РНК) канонических Wnt / β- Сигнальный путь катенина.
В 1955 году Роберт Томпсон и Джеймс В. Макконнелл кондиционировали плоских червей планарий, сочетая яркий свет с электрическим током. Повторив это несколько раз, они сняли поражение электрическим током и выставили только яркий свет. Плоские черви отреагируют на яркий свет, как если бы они были потрясены. Томпсон и МакКоннелл обнаружили, что если они разрежут червя пополам и позволят обоим червям регенерировать, у каждой из половин разовьется реакция светового шока. В 1963 году МакКоннелл повторил эксперимент, но вместо того, чтобы разрезать обученных плоских червей пополам, измельчил их на мелкие кусочки и скармливал другим плоским червям. Он сообщил, что плоские черви научились ассоциировать яркий свет с шоком гораздо быстрее, чем плоские черви, которых не кормили дрессированные черви.
Целью этого эксперимента было показать, что память может быть передана химическим путем. Эксперимент повторяли с мышами, рыбами и крысами, но он всегда не давал одинаковых результатов. Предполагаемое объяснение состояло в том, что вместо того, чтобы память передавалась другим животным, это были гормоны съеденных наземных животных, которые изменили поведение. МакКоннелл считал, что это свидетельство химической основы памяти, которую он определил как РНК памяти. Теперь результаты МакКоннелла объясняются предвзятостью наблюдателя. Ни один слепой эксперимент никогда не воспроизводил его результаты «бега по лабиринту». Последующие объяснения улучшений бега по лабиринту, связанных с каннибализмом обученных плоских червей, заключались в том, что неподготовленные плоские черви только следовали по следам, оставленным на грязной стеклянной посуде, а не впитывали память о своем корме.
В 2012 году Тал Шомрат и Майкл Левин показали, что планарии демонстрируют свидетельства восстановления долговременной памяти после регенерации новой головы.
Филогенетическое супердерево по Sluys et al., 2009:
| Tricladida |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sabussowia ronaldi, марикола. 
Polycelis felina, планарида. 
Platydemus manokwari, геопланида. Линней стоит после Sluys et al., 2009:
