Berdasarkan tingkah laku, trikoplas tidak semudah yang difikirkan sebelum ini • Sergey Glagolev • Berita sains mengenai "Unsur" • Biologi, Etologi, Evolusi

Berdasarkan perilaku, trichoplax tidak semudah yang difikirkan sebelum ini.

Rajah. 1. Menurut C. Smith et al., 2014, komposisi sel tubuh trikoplas. Sel-sel lipofilik yang besar (sel Lipofil) mengandungi granul asid yang besar dengan enzim pencernaan, yang dibebaskan apabila mereka memberi makan trichoplex dengan algal. Sel glandular (sel kelenjar) mempunyai tanda-tanda neurosecretory. Di sepanjang tepi badan di epitel atas adalah "sel-sel dengan kristal"; fungsi mereka tidak diketahui. Gambar dari C. Smith et al., 2014. Jenis-jenis Cell Novel, Neurosecretory, Metazoan, Trichoplax adhaerens

Para saintis Amerika dengan bantuan mikroskop confocal dengan optik fluorescent mengesan bagaimana trichoplax – yang paling primitif semua haiwan multiselular – mencerna alga. Ternyata, bersentuhan dengan alga, sel-sel lipofilik yang merembes enzim pencernaan bertindak secara mengejutkan dengan munasabah: hanya sel-sel yang berdekatan dengan makanan yang terkumpul diaktifkan. Selepas lysis sel-sel mangsa, bahagian-bahagian badan trichoplax ke atas makanan aktif membuat gerakan "gemetar" aktif. Untuk organisma tanpa sinapsis, seperti trichoplax, ini adalah tingkah laku yang tidak diduga – selepas semua, kemungkinan besar memerlukan koordinasi kerja sel-sel. Penulis menyarankan bahawa kerja sel lipofilik dikendalikan oleh sel-sel neurosecretori sensitif,mereka dijumpai di epitel abdomen trichoplax.

Trichoplax – jenis plat wakil, atau plakzoi (Placozoa). Ini adalah salah satu haiwan multiselular yang paling mudah. Tubuhnya – diameter plastinochka kira-kira satu milimeter, kelihatan seperti amuneba gergasi. Ia tidak mempunyai depan dan belakang, sebelah kanan dan kiri. Terdapat juga tiada otot dan saraf, mulut dan usus. Menurut tanda-tanda ini, hanya spongnya yang dekat dengannya dari semua haiwan bukan parasit.

Adakah trikhoplaks primitif atau lagi dipermudahkan? Siapakah saudara terdekatnya – span atau orang lain? Bolehkah struktur dan perkembangannya memberitahu kita sesuatu tentang asal usul dan tahap pertama evolusi haiwan? Masalah-masalah ini dan lain-lain menimbulkan minat para saintis tentang hal ini dari sudut pandangan praktikal makhluk yang tidak berguna. Kepentingan dalam trichoplaces meningkat selepas genomnya dijejali (lihat Ditakrifkan oleh genom lengkap, trikoplas tidak semudah yang difikirkan sebelumnya, Elemen, 09.09.2008). Kebanyakan saintis, tentu saja, bergegas untuk membandingkan gen Trichoplax dan organisma lain; mereka lebih berminat dalam evolusi gen, dan bukan dalam evolusi atau fisiologi trikoplas itu sendiri. Tetapi ada perhatian yang tersendiri. Dan berita mengenai "Elemen" tentang dia cukup menyinggung perasaan.Oleh itu, sebelum beralih kepada berita, kami akan memberitahu anda sedikit tentang kejayaan dalam mengkaji Trichoplax pada abad ke-21.

Di sini kita biasa mengatakan "plazkoi" – implikasi trihoplasti (lebih tepatnya, Trichoplax adhaerens, yang digambarkan dalam abad XIX), berkata "trichoplax" – tersirat semua plakozoev. Ternyata bahawa trikhoplaks – bukan satu-satunya "dalam kelasnya" (lebih tepatnya, jenisnya). Dilihat oleh data genetik, jenis ini termasuk banyak spesies, dan sebahagian daripadanya berbeza sama seperti famili yang berbeza dari spong atau cnidarians dalam urutan yang sama. Perbezaan morfologi yang ketara (terutamanya dikenalpasti dengan mikroskop elektron di peringkat ultrastruktur) antara garis genetik yang berbeza juga didapati.

Di samping itu, ternyata plat sangat meluas di lautan. Trikoplasti dijumpai di antara 48 °. sh. dan 35 ° S. sh. di luar pantai semua benua. Walaupun mereka hidup, nampaknya, hanya dalam air cetek, tetapi dalam pelbagai keadaan yang mengejutkan – pada suhu 10 hingga 32 ° C dan kemasinan dari 20 hingga 50 ppm – dan dalam masyarakat yang sangat pelbagai (di bakau, di terumbu karang, di atas batu pantai, dan sebagainya). Data ini juga menunjukkan kemungkinan kepelbagaian spesies besar plakozoi.

Pengarang kajian terbaru tentang kepelbagaian plazozoi patut dicatat bahawa, walaupun trichoplax menghasilkan semula secara seksual (dan ada bukti genetik untuk mengesahkan ini), akan sangat sukar untuk memeriksa sama ada garis berlainan bersilang dan bagaimana hibrida mereka kelihatan (dan lihat M. Eitel et al., 2013. Kepelbagaian Global Placozoa). Tetapi ini juga terpakai kepada banyak kumpulan organisma lain. Adalah jelas bahawa keperluan untuk menggambarkan jenis baru plat telah matang. Benar, tidak jelas siapa dan bila ini akan terlibat. Walau bagaimanapun, ia adalah perlu untuk mengambil kira kemungkinan perbezaan perseorangan dalam kajian fisiologi, genetik, dan terutamanya keutamaan alam sekitar trichoplaxes.

Trichoplax boleh membiak secara seksual. Salah satu misteri utama yang mengkhawatirkan ahli biologi evolusi adalah bagaimana sebenarnya ini berlaku? Apa yang menetas dari telur trihoplast? Ini masih belum diketahui. Tetapi diketahui bahawa peralihan kepada pembiakan seksual dalam budaya boleh menyebabkan peningkatan ketumpatan penduduk, kekurangan makanan dan kenaikan suhu sehingga 23 ° C atau lebih (lihat M. Eitel et al., 2013. Pemahaman baru dalam pembiakan dan perkembangan seksual placozoan). Pada suhu yang lebih rendah, tidak ada satu trichoplaks yang menghasilkan telur.Apabila bahagian yang lebih tinggi dari individu membentuk telur – sebagai peraturan, hanya satu. Gulungan-gulungan betina di sekitar telur yang besar (hingga 120 μm diameter). Dalam telur yang semakin meningkat, sel-sel berserat disumbat dengan proses mereka, dan bersama-sama dengan proses ini, telur menyerap bakteria simbiotik (ia tidak diketahui mengapa mereka memerlukan trichoplax). Kemudian pembuahan mungkin berlaku. Mungkin kerana spermatozoa Trichoplax belum diterangkan dengan betul. Ia hanya diketahui bahawa dia menyatakan gen yang bertanggungjawab untuk haiwan lain untuk peringkat spermatogenesis yang berlainan. Mengekodkan genom telah menjadikannya lebih mudah untuk mengesan gen ini dan lain-lain lamellar.

Selepas persenyawaan, telur dihancurkan (menghancurkan lengkap dan seragam). Penghancuran mencapai tahap 64-128 sel, dan sehingga tahap ini embrio tetap menjadi kluster sfera sel yang sama – morula. Kemudian betina membuang embrio dan mati. Dan embrio juga mati. Apa yang mereka tidak suka dalam makmal itu tidak diketahui. Masih tiada akhir kerja – untuk mencari dan bagaimana untuk menjelaskan sperma, untuk memerhatikan persenyawaan. Dan yang paling penting – untuk memaksa embrio berkembang menjadi haiwan dewasa.

Trichoplax juga menyumbang semula, bukan sahaja dari serpihan badan, tetapi juga dari penggantungan sel-sel individu.Pada masa yang sama, serpihan yang dipotong dari bahagian tengah badan tidak dapat tumbuh semula. Pada tahun 2004, sel-sel kecil telah ditunjukkan di sepanjang pinggir badan, di sepanjang sempadan antara epitel dorsal dan ventral (lihat W. Jakob et al., 2004. Gen Trox-2 Hox / Paraxox Trichoplax (Placozoa) menandakan epitel sempadan). Gen ini dinyatakan di dalamnya. Trox-2 – satu-satunya gen yang terdapat di trichoplax dari kumpulan gen Hox / ParaHox. Dalam haiwan lain, gen kumpulan ini mengawal perkembangan paksi longitudinal tubuh. Ungkapan Trox-2 berjaya menindas (dalam dua cara yang berbeza – menggunakan gangguan RNA dan menggunakan oligonukleotida antisense). Ternyata penindasan ungkapan Trox-2 berhenti pertumbuhan dan regenerasi. Mungkin sel-sel kecil zon marginal adalah sel stem. Tetapi mereka bukan sahaja tidak dapat diasingkan dan ditanam – mereka tidak dapat ditemui dalam karya morfologi yang kemudian. Satu lagi misteri …

Sehubungan dengan data mengenai pertumbuhan semula, idea itu dinyatakan bahawa trichoplax masih mempunyai simetri – radial, walaupun tidak sempurna. Tepi-tepi tubuhnya boleh dianggap sama, misalnya, tepi payung ubur-ubur. Bolehkah trichoplax itu adalah keturunan langsung dari simetri radiasi, dan juga, mungkin, venndobionts usus?

Tidak begitu dipelajari dan struktur trichoplax. Sebagai contoh, dalam beberapa karya, tisu dalamannya (parenchyma) digambarkan sebagai syncytium, di mana hanya di beberapa tempat antara proses sel-sel berserabut terdapat "memasukkan" elektron yang padat. Menurut kajian lain, sel fibrous syncytium tidak terbentuk. Apakah ini – artifak, kesilapan dalam beberapa karya? Atau mungkin keadaan fisiologi yang berbeza mengenai tisu ini? Ia juga tidak begitu jelas apa sel fibrosa boleh lakukan. Mengikut beberapa karya, mereka dikurangkan. Tetapi proses mereka, walaupun dalam hubungan antara satu sama lain dan dengan kedua-dua epithelia, tidak dikaitkan dengan hubungan antara selular khusus; ia tidak jelas bagaimana mereka boleh bertanggungjawab untuk mengubah bentuk badan. Mungkin mereka menjalankan isyarat elektrik? Hipotesis sedemikian diungkapkan berdasarkan kesamaan "sisipan" dengan struktur sejenis syncytium konduktif elektrik dari spons kaca. Semua ini masih belum diselesaikan.

Tidak lama dahulu, sekumpulan saintis memeriksa semula komposisi sel tubuh badan trihoplasti (lihat C. Smith et al., 2014. Neurosecretory Metazoan, Trichoplax adhaerens), dan ternyata maklumat penting baru (Rajah 1). Baru-baru ini "sel-sel dengan kristal" telah ditemui (walaupun sedikit mengingatkan tentang deskripsi awal sel sperma Trichoplax, sel-sel yang dikenali sebagai S).Sel beberapa bulat ini duduk di pinggir badan di bawah epitel dorsal. Nukleus berbentuk cawan kemudian dipindahkan, dan di tengah sel terletak pada kristal rhomboid yang besar, yang mana dua mitokondria bersampingan di kedua-dua sisi (lihat Rajah 1). Dan tentu saja, fungsi sel-sel ini juga tidak diketahui! Para penulis mencadangkan bahawa ini mungkin photoreceptors atau statocysts. Adalah diketahui bahawa trichoplax mempunyai opsin (pigmen visual) dan, nampaknya, ada phototaxis – sehingga mesti ada sel-sel fotosensitif.

Dalam epitelium ventral, adalah mungkin untuk menerangkan secara terperinci tiga jenis sel (diterangkan sebelum ini, tetapi tidak begitu terperinci). Sel-sel "lipophilic" yang besar, tanpa flagella, menembusi jauh ke dalam rongga dalaman. Mereka mengandungi butiran besar. Satu, yang terbesar, terletak "di pintu keluar" sangkar; kandungannya dengan enzim pencernaan, sebagaimana ternyata, dikeluarkan dalam diet.

Di antara sel-sel yang dibarengi sahaja tidak mengandungi granul – mereka memberikan pergerakan. Lain-lain, dengan granul kecil, terletak terutamanya di sepanjang pinggir badan (tetapi sebahagian daripadanya tersebar di seluruh permukaan perut). Pengarang mencadangkan bahawa ini adalah sel neurosecretori yang sensitif.Mereka menyatakan beberapa protein sel khusus saraf – syntaxin 1/2, synaptobrevin, SNAP-25. Kesemua mereka diperlukan untuk exocytosis pesat. FMRF-amide terdapat dalam sel-sel kelenjar marginal, neuropeptide yang diedarkan secara meluas di dalam haiwan haiwan.

Kami kini berpaling kepada berita. Satu pasukan dari Institut Gangguan Neurologi dan Strok Nasional (NINDS) yang dimiliki oleh Institut Kesihatan Kebangsaan AS (NIH, Bethesda, Maryland) dengan penulis pertama yang sama, Carolyn Smith, memutuskan untuk mengkaji semula tingkah laku pemakanan trichoplax . Cara biasa makan trichoplax adalah pencernaan alga daripada organisma. Kaedah pemakanan ini, nampaknya cukup dipelajari, seperti banyak butiran lain tentang tingkah laku trichoplax (lihat, misalnya, L.N Seravin, A.V. Gudkov, 2005). Trichoplax adhaerens (jenis Placozoa) – salah satu haiwan multiselular yang paling primitif). Trichoplax merayap ke dalam filem alga atau cyanobacterial. Kemudian pemukulan silia sisi ventral berhenti, haiwan berhenti dan berhenti untuk mengubah bentuk badan. Kemudian ia membuang enzim pencernaan di bawah perut, dan makanan dibubarkan dan diserap. Semua ini diketahui.

Dan data baru diperoleh melalui penggunaan mikroskop confocal dengan optik pendarfluor. Hal ini memungkinkan untuk mengikuti pencernaan alga (ketika menyalami sel-sel mereka, pigmen neon-neon keluar). Biji-bijian sel lipofilik dilabelkan dengan pewarna merah lipofilik, yang memungkinkan untuk memantau rembesan mereka (Rajah 2). Untuk penggambaran proses pencernaan, kaedah yang lebih canggih digunakan – mikroskopi berkelajuan tinggi dalam dua saluran pendarfluor menggunakan mikroskop confocal dengan cakera berputar (penggambaran urutan dua saluran, 61 ms / frame) dan mikroskopi konfigurasi dengan pengimbas resonan.

Rajah. 2 Trichoplax mencerna mikroalga Rhodomonas salina. Penjelasan lihat di dalam teks. Alga boleh dilihat sebagai bintik-bintik merah kecil (kerana pigmen phycoerythrin). Panjang skala 200 mikron Imej dari artikel dalam perbincangan PLOS ONE

Telah didapati bahawa bersentuhan dengan sel-sel lipophilic algae hanya memancarkan kandungan granul yang besar. Sekitar sejam selepas ini, sel-sel alga dilepaskan. Semua ini tidak menghairankan. Tetapi satu lagi perkara yang mengejutkan – bagaimana sel lipofilik bertindak "bijak"!

Sekiranya alga adalah sedikit, hanya beberapa sel yang "dilepaskan".Sekiranya terdapat lebih banyak makanan, maka lebih banyak sel-sel mengeluarkan butiran. Dan perkara yang paling mengejutkan ialah hanya sel-sel yang berada dalam lingkungan 10-20 mikron dari kluster makanan yang mengeluarkan enzim (lihat video). Pada masa yang sama, pada mulanya, beberapa sel yang paling dekat dengan makanan, kelihatannya mengeluarkan kandungan mereka. Dalam masa kira-kira 1-1.5 saat, "pengeboman permaidani" berlaku – contohnya diikuti dengan jumlah sel yang lebih besar pada "tempat" yang meluas meliputi makanan.

Selepas lisis makanan, trichoplax adalah melengkung, supaya di bawah rongga perutnya terbentuk; Sel-sel zon marginal tetap tidak bergerak, manakala sel-sel bahagian tengah badan (kedua-dua epitelium perut dan berserat) bergerak, menggambarkan trajektori elips dan mengusir kira-kira 200 μm; Penulis memanggil tingkah laku ini "mengaduk". Mungkin ia menyumbang kepada penyerapan makanan yang lebih pesat. Apabila hampir semua makanan diserap, pemukulan silia akan kembali, dan trichoplax mula bergerak.

Adalah jelas bahawa bentuk kelakuan sedemikian memerlukan koordinasi sel yang kompleks. Bagaimanakah ia dilakukan dalam haiwan tanpa sistem saraf dengan sinaps? Penulis mencadangkan bahawa sel neuroendokrin kelenjar epitel abdomen adalah selera. Merasakan rasa makanan, mereka boleh melepaskan beberapa bahan isyarat yang bertindak pada sel-sel lipofilik bersebelahan.Sekiranya ini begitu, ia menjadi lebih jelas mengapa SNARE, complexin, synaptotagmin, dan protein lain yang berkaitan dengan rembesan zat pengatur yang dikawal selia dikodkan dalam genom trichoplax.

Tetapi apakah bahan-bahan ini? Apa reseptor yang mereka lakukan? Siapa yang menyelaraskan "agitasi" dan bagaimana? Penemuan baru – soalan baru …

Sumber: Carolyn L. Smith, Natalia Pivovarova, Thomas S. Reese. Perilaku Makan Penyelarasan di Trichoplax, Haiwan tanpa Sinaps // PLOS ONE. 2015. V. 10 (9). P. e0136098. Doi: 10.1371 / journal.pone.0136098.

Sergey Glagolev


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: