Kde žijí planáři?

Text vědecké práce na téma “Ploštěnky – planáriky jako objekt studia působení slabých a ultraslabých vlivů ve vodním prostředí”

Platworms – planarians jako objekt studia účinků slabých a ultraslabých vlivů ve vodním prostředí

Ústav teoretické a experimentální biofyziky RAS, Pushchino, Moskevská oblast

Plochí brvití červi – planaris (třída Turbellaria, řád Triclada) – jsou klasickým objektem vývojové biologie jako model regenerace. Jsou schopny regenerovat jakoukoli ztracenou část těla, včetně hlavového ganglia, díky přítomnosti gigantického počtu kmenových buněk – 20-25% z celkového počtu planárních buněk.

Regenerace probíhá v rekordním čase – obnova skeletu nového ganglia a fyziologických funkcí po amputaci při pokojové teplotě (19-200C) trvá 5 dní, ale lze ji urychlit zvýšením teploty na 250C o 20 % [1]. Planarians jsou volně žijící predátoři, kteří žijí ve sladkých vodních útvarech a živí se larvami dvoukřídlých (krvavých červů). Zvláštností biologie planárů je, že žijí na povrchu cév, které je obsahují, a pohybují se po povrchu cév nebo podél menisku vody pomocí řasinek. Jedná se o makro objekt o velikosti od 1 do 20 mm, v experimentech se obvykle používají planáry o velikosti 8-10 mm. Každá experimentální skupina se skládá z 30 planarů, které se regenerují ve 30 ml vody.

Práce s planáriky se provádí na dvou druzích asexuálních planárů: Girardia tigrina a Shmidtea mediterranea, což zajišťuje stabilní genetický stav těchto zvířat: ve skutečnosti se populace skládá z fenokopií původních planárních skupin. Sbírka planarů v Ústavu biofyziky Akademie věd SSSR a poté v Ústavu buněčné biofyziky Ruské akademie věd existuje více než 50 let bez jakýchkoli genetických změn.

V průběhu řady let byl vytvořen systém pro dynamický záznam planární regenerace na základě vyvinuté metody intravitální digitální morfometrie [2]. Během vývoje systému bylo vytvořeno 5 SOP – standardních operačních postupů, pro zajištění co nejúplnější kontroly procesu regenerace. Tento neinvazivní přístup umožňuje zaznamenat regeneraci u stejné skupiny zvířat po několik dní.V různých letech byl pomocí tohoto testovacího systému studován vliv slabých a ultraslabých chemických a fyzikálních faktorů [3,4]. Zkušenosti s planarians ukázaly, že jsou adekvátním biologickým modelem pro studium různých chemických faktorů ve slabých a ultraslabých ředěních. Bylo prokázáno, že různé neuropeptidy z obratlovců v koncentracích od 10-9 do 10-15 M stimulují nebo inhibují regeneraci [3]. Pomocí tohoto modelu bylo prokázáno, že slabá a ultraslabá magnetická pole jsou také biologicky účinná – od 50 m^ do 130 nT [3,4].

Důležitou okolností je fakt, že všechny popsané efekty slabých vlivů se realizují na makroúrovni – in vivo, což je o několik řádů níže než efekty, které jsou studovány na buněčné a biochemické úrovni. Lze předpokládat, že na úrovni celého organismu existuje zvláštní systém reakce na slabé vlivy. Testovací systémy využívající planarians jsou jedním z nejpohodlnějších a nejpropracovanějších experimentálních modelů v současné době, kdy roste poptávka po regenerativní medicíně [5].

[1] Noras K.P., Aslanidi K.B. Regulace planárních kultivačních podmínek a parametrů morfometrického experimentu. Moderní problémy vědy a vzdělávání. – 2016. – č. 6; URL: http://www.science-education.ru/article/view?id=25587

[2] Sheiman I.M., №ras Kh.P., Balobanova E.F. Morfogenetická funkce neuropeptidů. Fyziologický SSSR. 1989. T.75, č. 2 5, s. 619-625.

[3] Č. ras Kh.P., Srebnitskaya L.K., Ilyasova E.N., Klimov A.A., Lednev V.V. Vliv slabého magnetického pole na rychlost regenerace planární Dugesia tigrina. // Biofyzika, 1996, T.41, č. 4, str. 826-831.

[4] Lednev V. V., Tiras Kh. P., Belova N. A., Ermakova O. N., Ermakov A. M. Biologický efekt extrémně slabých průmyslově-frekvenčních magnetických polí. // Biofyzika. 2005b, V. 50 (Suppl. 1), S. S157-S162.

[5] Ras Kh.P., Yavorsky AÄ, Deev A.A., Nefedova S.E. Digitální morfometrie planární regenerace jako model pro studium vlivu slabých chemických a fyzikálních faktorů na regenerační proces in vivo. Geny a buňky. 2019. T. 14. č. S. P. 232.

Kingdom Animalia (Zoa), Subříše mnohobuněčné (Metazoa), Supersection Eumetazoa (Eumetazoa), Sekce Bilaterálně symetrická (Bilateria), Phylum Flatworms (Plathelminthes), Class Turbellaria nebo Ciliated červi (Turbellaria), Subclass Neoophora (Neocolapidas), Order nebo planarians (Tricladida)

Obecná charakteristika trikladid

Trikladidové strukturou jsou velmi blízké dříve uvažovanému řádu Proseriata, ale nemají statocystu ani připojovací lalok. Tělo trikladid je obvykle ploché a široké, jeho délka se pohybuje od několika milimetrů do několika desítek centimetrů. Stejně jako u polykladidů způsobil nárůst velikosti těla znatelné změny ve vnitřní struktuře trikladid. Zvýšil se jejich svalový vývoj, protonefridiální systém se stal síťovaným a získal mnoho dalších vylučovacích pórů, střevo tvoří mnoho malých větví. Struktura trikladid však zůstala bilaterálně symetrická. Zejména jejich útroby tvoří tři hlavní větve: přední a dvě zadní, a proto dostal řád název „tricladids“ (z řeckého „třívětvený“).

Mořské trikladidy

Nejprimitivnější trikladidy žijí v moři, jsou to relativně malá zvířata (asi 1 cm nebo méně). Usazují se hlavně v litorální zóně, na kamenité půdě. Mnoho druhů toleruje výrazné odsolování. Procerocles littoralis je tedy běžným obyvatelem sladkovodních toků protékajících přímořskou zónou na pobřeží severoatlantických moří.

Sladkovodní trikladidy

Ve sladkých vodách jsou naopak velmi rozšířené trikladidy. Různé druhy z nich žijí v potocích a řekách, rybnících a jezerech a také v podzemních nádržích. Ze zástupců této skupiny můžeme jmenovat např. mléčně bílá planaria (Dendrocoelum lacteum) a černé oko (Polycelis nigra), které lze snadno najít v různých nádržích evropské části SSSR. Černí mnohoocí červi jsou malí červi do 1,2 cm dlouhé, černé barvy, s mnoha očima umístěnými podél okraje přední části těla. Mléčně bílá planaria jsou větší velikosti (až 2,5 cm) a tmavý obsah jejich střev je často viditelný skrz jejich kůži.

Životní styl sladkovodních trikladid byl prozkoumán mnohem lépe než ostatní turbellariáni a vyznačuje se zajímavými rysy. Pomocí řasinek a břišních svalů jsou schopni plazit se po substrátu rychlostí asi 7 centimetrů za minutu. Narušení červi se mohou pohybovat jiným způsobem: přilnou k substrátu zadním koncem těla, natáhnou se, přichytí se předním koncem a stahujíce tělo dopředu. Tento způsob pohybu je usnadněn připojovacími orgány přítomnými u řady druhů na předním konci těla. V přírodních podmínkách se oba způsoby pohybu kombinují v závislosti na situaci a charakteru substrátu.

Relativně vysoká rychlost pohybu je pro trikladidy velmi důležitá, protože jsou všechny masožravci. Sladkovodní planari se živí červy mnohoštětinatými, malými měkkýši a členovci. Někteří útočí především na zraněná zvířata, jiní preferují aktivní kořist. Chemoreceptory, zvláště rozšířené u trikladid, jim pomáhají hledat potravu. ušní orgány – řasnaté jamky na předním konci těla. Poté, co se červi připojí ke kořisti předním koncem těla a obtočí se kolem ní, hojně vylučují sliz, který jim pomáhá kořist udržet. Někdy se několik červů, dokonce patřících k různým druhům, omotá kolem stejné oběti najednou. Planariáni mohou jíst například docela velká zvířata vodní osli. Na rozdíl od mnoha turbellarians, kteří polykají kořist, která je téměř větší než oni, trikladidi nepolykají kořist celou. Jejich dlouhý hltan proniká pod kryty oběti a ničí její tkáň, což je usnadněno sekrecí vylučovanou žlázami hltanu. Poté se jídlo vstřebá a z oběti zůstane jen prázdná skořápka nebo skořápka. Tento způsob výživy nám umožňuje vysvětlit zdánlivě zcela nepochopitelnou vlastnost – multifaryngeální, charakteristické pro některé druhy trikladid.

Spolu s sexuální reprodukci mnoho sladkovodních trikladid je schopno reprodukce nepohlavní, příčné dělení. Nepohlavní rozmnožování je typické zejména pro obyvatele tekoucích nádrží s rychle tekoucí vodou, ale neomezuje se jen na ně. Některé populace se rozmnožují výhradně dělením. Sladkovodní trikladidy některých druhů (např. mléčně bílá planaria) žijí pouze rok a umírají po nakladení zámotků, zatímco jiní (zejména černá mnohooká) mohou žít několik let. V přírodě je jejich životnost podle všeho 2-3 roky, ale v laboratorních podmínkách může být mnohem delší. Jeden z výzkumníků choval sladkovodní trikladidy druhu Dugesia benazii v akváriu 17 let (poté ztratili schopnost pohlavního rozmnožování a začali se rozmnožovat štěpením).

Nepohlavní rozmnožování trikladid je spojeno s jejich vysokou schopností regenerace. V Dugesia tigrina (oblíbený objekt pro laboratorní výzkum planárů) lze z kousku, který tvoří jen asi 1/300 objemu zvířete, vytvořit normálního červa a po zahájení regenerace se po rozříznutí mohou vytvořit normální červi. rozdělit na dalších 3-5 dílů. Další vlastnost sladkovodních trikladid, která je důležitá pro jejich existenci v přírodních podmínkách, souvisí s jejich vysokou regenerační schopností: tito živočichové mají mimořádnou schopnost odolávat hladu. V experimentálních podmínkách mohou žít bez potravy celý rok nebo i déle. Během hladovění se červi postupně zmenšují, ale zůstávají naživu, i když se jejich objem zmenší asi 300krát. Struktura červů je zároveň značně zjednodušená, začínají připomínat červy, které se právě vylíhly z kukly. Pokud však dostanou příležitost nakrmit se, opět se promění ve dospělá zvířata normální velikosti.

Planariáni jsou schopni tvořit nejjednodušší podmíněné reflexy. Pokud jsou červi současně vystaveni např. zábleskům světla a elektrickému proudu, což způsobí stažení zvířat, pak po určitém počtu opakování světlo začne způsobovat kontrakci i bez působení proudu. Při příčném řezu planárií a následné regeneraci jsou u obou vzniklých červů zachovány podmíněné reflexy. Konečně, podle některých výzkumníků, pokud jsou „necvičení“ planariáni krmeni „trénovaným“, pak jim speciální látky propůjčí získaný reflex.

Na závěr rozhovoru o sladkovodních trikladidách řekněme pár slov o představitelích této skupiny žijících v jezeře Bajkal. Sladkovodní planáři jsou endemičtí pro toto úžasné jezero. Obývají Bajkal od jeho pobřežní zóny až po maximální hloubky (více než 1 m). Existují také malé formy, dlouhé méně než 000 cm, a skuteční obři jako Baicaloplana valida, která po natažení dosahuje délky 0,5-30 cm.Na Bajkalu bylo nalezeno více než 40 druhů trikladid.

Suchozemské trikladidy

Kromě mořských a sladkovodních forem zahrnuje posuzovaný řád co do počtu druhů velmi početnou skupinu suchozemských planárů. Stejně jako všechna zvířata, která se přizpůsobila životu na souši, musí být suchozemské trikladidy chráněny před vysycháním: jejich tělo je obvykle mnohem méně ploché než u vodních zástupců řádu, což snižuje jeho povrch. Částečně jsou tato zvířata chráněna před vysycháním hlenem vylučovaným kožní vrstvou. Efektivita takových adaptací je však nízká, takže suchozemští planáři žijí výhradně na vlhkých stanovištích a před přímým slunečním zářením se musí skrývat v půdě, pod kůrou, nebo prostě ve stínu.

Přechod na suchozemský způsob života ovlivnil i schopnost pohybu suchozemských trikladid. Zpravidla si udržují řasinky pouze na břišní straně těla, která většinou tvoří zploštělou lezoucí podrážku a při pohybu hrají významnou roli svaly. Obrázek ukazuje, jak se pohybuje malá zemská planária rhynchodemus (Rhynchodemus sylvaticus). Vlny svalové kontrakce procházejí tělem červa zepředu dozadu, což vede k tvorbě svalových hřebenů – myopodia. Samotná myopodia může být vůči substrátu nehybná a červ lezoucí díky tlučení řasinek za sebou zanechává slizovou stopu ve formě samostatných skvrn. Tímto způsobem je dosaženo úspory hlenu, což je důležité zejména v souvislosti s pozemským životním stylem. Současně se suchozemští planári také vyznačují čistě svalovým pohybem v důsledku peristaltických svalových kontrakcí (jako u žížal) nebo laterálního ohýbání těla a také normálním ciliárním klouzáním po celé ploše lezoucí podrážky. Kvůli viskozitě hlenu se mnoho suchozemských planarů snadno plazí po nakloněné rovině a dokonce i po svislém povrchu. Pokud potřebují dolů, vylučují hustý hlen, který se táhne do nitky.

Suchozemští trikladidi se živí stejným způsobem jako sladkovodní (ale přirozeně suchozemskými nebo půdními živočichy). Mezi nimi je také multifaryngeální forma: u Digouopyla harmeri dosahuje počet hltanů 100 a počet ústních otvorů dosahuje 60.

Nejběžnější suchozemské trikladidy jsou ve vlhkých lesích tropických a subtropických pásem. Mnoho druhů tam žijících je pestře zbarvených a velmi velkých. Běžná je pro ně délka těla 15–30 cm a maximální známá velikost dosahuje 60 cm.Mnoho tropických suchozemských planárů dokáže šplhat po stromech. Najdeme je na větvích nebo například v paždí listů velkolistých stromů a keřů (palmy, banány a další). jihoamerický geobie (Geobia subterranea) žijí v půdě. Vedou zhruba stejný životní styl jako žížaly, svým vzhledem připomínají žížaly a živí se především žížalami. V mírném pásmu jsou suchozemští planáři zastoupeni především čeledí rhynchodemid (Rhynchodemidae). Ve střední Evropě poměrně rozšířený mikroplán (Microplana terrestris) je poměrně malý červ do 2,5 cm, živočichové tohoto druhu žijí ve vrstvě tlejícího spadaného listí v listnatých lesích, dále v lužních lesích a bažinatých olšinách. Červi najdeme například pod kameny nebo kládami. Rhynchodemidi pronikají na sever až do Skandinávie a Kanady, ale nevyskytují se v oblastech s kontinentálním klimatem (jako na významné části území SSSR).

V poslední době díky intenzivní přepravě rostlin z jedné země do druhé končí mnoho suchozemských trikladid ve sklenících a botanických zahradách a aklimatizují se pak na místech daleko od své domoviny. Tento příklad je uveden jedním z typů bipalia (Bipalium kewense) je velký (až 25 cm i více), pestrobarevný červ s rozšířeným předním koncem těla, jako všichni zástupci rodu. Domovinou tohoto druhu je pravděpodobně Indočínský poloostrov, ale v současnosti je rozšířen ve všech oblastech s teplým klimatem. Někteří sladkovodní planáris se také snadno šíří lidmi. Vyskytuje se téměř v celé Evropě, introdukován ze Severní Ameriky. dugesia (Dugesia tigrina). Představen do jezera Loch Ness phagocata — Phagocata woodworthi (zřejmě s americkým vědeckým vybavením určeným k hledání obřího plaza, který tam údajně žije); Dugesia polychroa přišla z Evropy do Ameriky.

• Třída Turbellaria neboli řasnaté červy
  • Podtřída Archoofory
    • Četa Střevní turbellaria
    • Četa Catenulidy
    • Četa Macrostomidae
    • Četa Polykladidy
    • Četa Proseráty
    • Objednejte Tricladidae nebo Planarians
    • Četa Rektální turbellaria
    • První partenogenetická generace motolic
    • Druhá partenogenetická generace motolic
    • Larvy hermafroditní generace motolic
    • Termody jsou patogeny, které způsobují onemocnění zvířat a lidí.
    • Četa Karafiát
    • Četa Pseudophyllidea
    • Četa Řetěz

    B.I. Ioffe. Typ Ploštěnky. Život zvířat. Volume One / Kap. vyd. V. E. Sokolov -Moskva: Vzdělávání, 1987

    Newsletter je zasílán maximálně jednou měsíčně.