Тихоходки

Тихоходки
Тихоходка из класса Eutardigrada, длина тела всего 200 мкм /масса 23 мкг
Тихоходка из класса Eutardigrada,
длина тела всего 200 мкм /масса 23 мкг
Научная классификация
Царство:
Подцарство:
Без ранга:
Без ранга:
Без ранга:
Надтип:
Тип:
Тихоходки
Международное научное название
Tardigrada Spallanzani, 1777
Классы

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

Впервые представитель этих животных был описан в 1773 году немецким пастором И. А. Гёце как kleiner Wasserbär (с нем. — «маленький водяной медведь»). В 1777 году итальянский учёный Ладзаро Спалланцани дал им название il tardigrado (с итал. — «тихоходки»), латинизированной формой которого является название Tardigrada (с 1840 года).


Морфология и физиология[ | ]

Тело у тихоходок имеет размер 0,1—1,5 мм, полупрозрачное, состоит из четырёх сегментов и головы. Снабжено четырьмя парами коротких и толстых ног с одним разветвлённым коготком на конце (у некоторых видов коготки почти отделены друг от друга), 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[ | ]

Тихоходки раздельнополые. 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[ | ]

В настоящее время известно более 1000 видов тихоходок (в России — не менее 120 видов)[1][2]. Из-за микроскопических размеров и способности переносить неблагоприятные условия они распространены 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 водорослей и других растений, на которых обитают. Некоторые виды поедают мелких животных — коловраток, нематод, других тихоходок. В свою очередь служат добычей для клещей и ногохвосток.

Выносливость[ | ]

Тихоходки привлекли внимание уже первых исследователей своей поразительной выносливостью. Ладзаро Спалланцани, наблюдая оживление тихоходок после годового анабиоза, описал это явление как «воскрешение из мёртвых». При наступлении неблагоприятных условий они способны на годы впадать в состояние анабиоза, а при наступлении благоприятных условий — довольно быстро оживать. Тем не менее несмотря на способность выживать десятки лет в состоянии анабиоза, активная жизнь тихоходок не велика и обычно колеблется от трех-четырех месяцев, до двух лет у разных её видов[3][4][5]. Выживают тихоходки в основном за счёт так называемого 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.

В состоянии анабиоза тихоходки выносят невероятные нагрузки.

Температура[ | ]

Выдерживают 30-летнее пребывание при температуре −20 °C[6];

В течение 20 месяцев в жидком кислороде при −193 °C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до −271 °С[7];

В течение 420 часов при температуре 10 мкК[8];

Выдерживают нагрев до 60—65 °С в течение 10 часов и до 100 °С в течение часа[7].

Ионизирующее излучение[ | ]

Доза ионизирующего излучения в 570 000 бэр убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок. Для человека полусмертельная доза радиации составляет всего 500 бэр.

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 (около 6000 атмосфер). При этом не важно, какой жидкостью был заполнен контейнер: водой или нетоксичным слабым растворителем перфторуглеродом C8F18 — 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 жёсткое 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[ | ]

В литературе часто упоминается случай, когда мох, взятый из музея спустя приблизительно 120 лет хранения в сухом виде, поместили в воду, и через некоторое время на нём «обнаружилось множество ползающих тихоходок». На самом деле в первоисточнике говорится, что одна особь стала подавать признаки жизни, но так и не ожила. По современным данным, тихоходки могут ожить после примерно десятка лет анабиоза[9].

Горизонтальный перенос генов[ | ]

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 (около 17 %) из 38 тысяч генов были «позаимствованы» у других организмов, в том числе бактерий-экстремофилов[10][11]. 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.[12]

Также высказывалось мнение, что причиной выводов о массовом заимствовании чужих генов являлось загрязнение (контаминация) образцов ДНК тихоходок чужой бактериальной ДНК[13][14].

Последние исследования показывают, что всего 1,2 % генов тихоходок заимствованы способом горизонтального переноса у других царств живых существ[14][15][16].

Классификация[ | ]

Большинство тихоходок относят к классам Heterotardigrada и Eutardigrada, к классу Mesotardigrada относят единственный вид Thermozodium esakii (Япония). В 2017 году был выделен 4-й класс Apotardigrada, к которому отнесли около 45 видов[17].

  • У Heterotardigrada внешние покровы склеротизированы, голова снабжена двумя усиками, а конечности имеют по четыре 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.

Палеонтология[ | ]

Формы, близкие к предковым тихоходкам, найдены в среднем кембрии Сибири[18]. Древнейшей настоящей тихоходкой считается Milnesium swolenskyi, обнаруженная в верхнемеловом янтаре Нью-Джерси[19]. Тихоходки обнаружены также в доминиканском янтаре[20].

См. также[ | ]

Примечания[ | ]

  1. Высшие таксоны животных: данные о числе видов для России и всего мира. Дата обращения: 13 июля 2009. Архивировано 1 ноября 2011 года.
  2. А. М. Авдонина. Экология наземных тихоходок (Tardigrata): аутоэкологический аспект // Invertebrate Zoology. — 2011. — Т. 8, No. 1. — С. 11-22.
  3. Stone, J., & Vasanthan, T. (2020). Life history traits for the freshwater Tardigrade species Hypsibius exemplaris reared under laboratory conditions. Journal of Wildlife and Biodiversity, 4(2), 65-72. doi:10.22120/jwb.2020.96855.1037
  4. Glime, Janice. Tardigrades // Bryophyte Ecology: Volume 2, Bryological Interaction. — 2010.
  5. Hengherr, S., Brümmer, F., & Schill, R. O. (2008). Anhydrobiosis in tardigrades and its effects on longevity traits. Journal of Zoology, 275(3), 216—220. doi:10.1111/j.1469-7998.2008.00427.x
  6. Megumu Tsujimoto, Satoshi Imura, Hiroshi Kanda. Recovery and reproduction of an Antarctic tardigrade retrieved from a moss sample frozen for over 30 years (англ.) // Cryobiology : journal. — 2016. — Vol. 72, no. 1. — P. 78—81. — doi:10.1016/j.cryobiol.2015.12.003.
  7. 1 2 Что должно произойти, чтобы уничтожить на Земле все живое? Архивная копия от 21 июля 2017 на Wayback Machine «Русская служба Би-би-си», 18.07.2017
  8. [http://web.archive.org/web/20211228201804/https://arxiv.org/abs/2112.07978 Архивная копия от 28 декабря 2021 на Wayback Machine [2112.07978] Entanglement between superconducting qubits and a tardigrade]
  9. Facts and fiction about long-term survival in tardigrades. Дата обращения: 25 января 2015. Архивировано 4 марта 2015 года.
  10. 17,5 % генов у тихоходок — чужие, что позволяет им выживать даже в открытом космосе Архивная копия от 8 декабря 2015 на Wayback Machine.
  11. 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. — 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. Архивировано 21 июля 2017 года.
  12. Генетики раскрыли секрет животных, способных жить в открытом космосе. Рамблер.Новости. Дата обращения: 23 ноября 2015. Архивировано 24 ноября 2015 года.
  13. С тихоходок сняли обвинение в массовом «плагиате» Архивная копия от 1 августа 2017 на Wayback Machine.
  14. 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. — 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. Архивировано 20 июля 2017 года.
  15. Олег Лищук. Найдены генетические причины неуязвимости тихоходок. nplus1.ru. Дата обращения: 27 июля 2017. Архивировано 1 августа 2017 года.
  16. 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. Архивировано 10 июля 2017 года.
  17. Degma P., Bertolani R., Guidetti R. Actual checklist of Tardigrada species. — 36th ed.. — Archivio della ricerca dell'Università di Modena e Reggio Emilia, 2019. — doi:10.25431/11380_1178608.
  18. Klaus J. Müller, Dieter Walossek, Arcady Zakharov. 'Orsten' type phosphatized soft-integument preservation and a new record from the Middle Cambrian Kuonamka Formation in Siberia (англ.) // Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen. — 1995-07-14. — P. 101–118. — doi:10.1127/njgpa/197/1995/101.
  19. Roberto Bertolani, D. Grimaldi. A New Eutardigrade (Tardigrada: Milnesiidae) in amber from the Upper Cretaceous (Turonian) of New Jersy. — Backhuys Publisher, 2000. — ISBN 978-90-5782-060-1. Архивная копия от 15 марта 2022 на Wayback Machine
  20. Marc A. Mapalo, Ninon Robin, Brendon E. Boudinot, Javier Ortega-Hernández, Phillip Barden. A tardigrade in Dominican amber // Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. — 2021-10-13. — Т. 288, вып. 1960. — С. 20211760. — doi:10.1098/rspb.2021.1760. Архивировано 10 октября 2021 года.

Литература[ | ]

Ссылки[ | ]