Рачок которыми питаются гидры. Отряд: Anthoathecata (=Hydrida) = Гидры

Гидра обыкновенная обитает в пресноводных водоемах, крепится одной стороной своего тела к водным растениям и подводным объектам, ведет малоподвижный образ жизни, питается мелкими членистоногими (дафниями, циклопами и др.). Гидра является типичным представителем кишечнополостных и обладает характерными особенностями их строения.

Внешнее строение гидры

Размер тела гидры около 1 см без учета длины щупалец. Тело имеет цилиндрическую форму. С одной стороны находится ротовое отверстие, окруженное щупальцами . С другой стороны - подошва , им животное крепится с предметам.

Количество щупалец может быть различным (от 4 до 12).

Гидра имеет жизненную форму одиночный полип (т. е. колоний не образует, так как при бесполом размножении дочерние особи полностью отделяются от материнской; также гидра не образует медуз). Бесполое размножение осуществляется почкованием . При этом в нижней половине тела гидры вырастает новая маленькая гидра.

Гидра способна менять свою форму тела в определенных пределах. Она может изгибаться, наклоняться, укорачиваться и удлиняться, вытягивать щупальца.

Внутреннее строение гидры

Как все кишечнополостные по внутреннему строению тела гидра представляет собой двухслойный мешок, образующий замкнутую (есть только ротовое отверстие) кишечную полость . Внешний слой клеток называется эктодермой , внутренний - энтодермой . Между ними находится студенистое вещество мезоглея , в основном выполняющая опорную функцию. В состав эктодермы и энтодермы входят несколько разновидностей клеток.

Больше всего в эктодерме эпителиально-мускульных клеток . В основании этих клеток (ближе к мезоглее) есть мускульные волоконца, сокращение и расслабление которых обеспечивает движение гидры.

У гидры есть несколько разновидностей стрекательных клеток . Больше всего их на щупальцах, где они располагаются группами (батареями). В стрекательной клетке есть капсула со свернутой нитью. На поверхности клетки наружу «смотрит» чувствительный волосок. Когда жертвы гидры проплывают мимо и касаются волосков, то из клетки выстреливает стрекательная нить. У одних стрекательных клеток нити пробивают покров членистоногого, у других - впрыскивают внутрь яд, у третьих - прилипают к жертве.

Среди клеток эктодермы у гидры есть нервные клетки . У каждой клетки есть множество отростков. Соединяясь с их помощью, нервные клетки образуют нервную систему гидры. Такая нервная система называется диффузной. Сигналы от одной клетки передаются по сети другим. Некоторые отростки нервных клеток контактируют с эпителиально-мускульными клетками и заставляют их, когда надо, сокращаться.

У гидр есть промежуточные клетки . От них образуются другие типы клеток, кроме эпителиально-мускульных и пищеварительно-мускульных. Все эти клетки обеспечивают высокую способность гидры к регенерации, т. е. восстановлению утраченных частей тела.

В теле гидры осенью образуются половые клетки . В бугорках на ее теле развиваются либо сперматозоиды, либо яйцеклетки.

В состав энтодермы входят пищеварительно-мускульные и железистые клетки.

У пищеварительно-мускульной клетки со стороны, обращенной к мезоглее, есть мускульное волоконце, как и у эпителиально-мускульных клеток. С другой стороны, обращенной в кишечную полость, клетка имеет жгутики (как у эвглены) и образует ложноножки (как у амебы). Пищеварительная клетка подгребает жгутиками пищевые частицы и захватывает их ложноножками. После этого внутри клетки образуется пищеварительная вакуоль. Полученные после переваривания питательные вещества используются не только самой клеткой, но и переправляются в другие типы клеток по специальным канальцам.

Железистые клетки выделяют в кишечную полость пищеварительный секрет, который обеспечивает распад добычи и ее частичное переваривание. У кишечнополостных сочетается полостное и внутриклеточное пищеварение.

Отряд: Anthoathecata (=Hydrida) = Гидры

Род: Hydra = Гидры

Гидры распространены очень широко и обитают только в стоячих водоёмах или реках с медленным течением. По природе гидры представляют собой одиночнго малоподвижного полипа, с длиной тела от 1 до20 мм. Обычно гидры прикрепляются к субстрату: водным растениям, грунту или другим предметам, находящимся в воде.

Гидра имеет тело цилиндрической формы и обладает радиальной (одноосно-гетеропольной) симметрией. На его переднем конце, на особом конусе расположен рот, который окружённый венчиком, состоящим из 5-12 щупалец. Тело некоторых видов гидр разделено на собственно туловище и стебелёк. При этом на противоположном от рта заднем конце тела (или стебелька) расположена подошва, орган передвижения и прикрепления гидры.

По строению тело гидры представляет собой мешок со стенкой из двух слоёв: слоя клеток эктодермы и слоя клеток энтодермы, между которыми располагается мезоглея - тонкий слой межклеточного вещества. Полость тела гидры или гастральная полость, образует выпячивания или выросты, которые заходят внутрь щупалец. В гастральную полость гидры ведет одно основное ротовое отверстие, а на их подошве гидры имеется также дополнительное отверстие в виде узкой аборальной поры. Именно через неё может выделяться жидкость из кишечной полости. Отсюда же также выделяется пузырёк газа, при этом гидра вместе с ним открепляется от субстрата и всплывает к поверхности, удерживаясь вниз головным (передним) концом в толще воды. Именно таким способом она может расселяться по водоёму, преодолевая с течением значительное расстояние. Интересно функционирование и ротового отверстия, которое у не питающейся гидры фактически отсутствует, так как клетки эктодермы ротового конуса плотно смыкаются, образуя плотные контакты, мало отличающиеся от таковых и на других участках тела. Поэтому гидре при питании каждый раз необходимо как бы прорывать и открывать рот заново.

Основную массу тела гидры образуют эпителиально-мускульные клетки эктодермы и энтодермы, которых у гидры насчитывается около 20 000 . Эпителиально-мускульные клетки эктодермы и энтодермы представляют собой две независимые клеточные линии. Клетки эктодермы имеют цилиндрическую форму, формируя однослойный покровный эпителий. К мезоглее прилегают сократимые отростки данных клеток, они то и образуют продольную мускулатуру гидры. Эпителиально-мускульные клетки энтодермы несут по 2-5 жгутиков и направлены эпителиальными частями в полость кишки. С одной стороны эти клетки благодаря деятельности жгутиков перемешивают пищу, а с другой стороны, эти клетки могут образовывать ложноножки, при помощью которых они захватывают частицы пищи внутрь клетки, где формируются пищеварительные вакуоли.

Эпителиально-мускульные клетки эктодермы и энтодермы в верхней трети туловища гидры способны делиться митотически. Вновь образуемые клетки постепенно смещаются: одни в сторону гипостома и щупалец, другие в сторону подошвы. При этом по мере их переперемещения от места размножения происходит дифференцировка клеток. Так, те клетки эктодермы, что оказались на щупальцах преобразуются в клетки стрекательных батарей, а на подошве они становятся железистыми клетками, выделяющими слизь, так необходимую для прикрепления гидры к субстрату.

Расположенные в полости тела гидры железистые клетки энтодермы, которых насчитывается около 5000, выделяют пищеварительные ферменты, которые расщепляют пищу находящуюся в полости кишки. А образуются железистые клетки из промежуточных или интерстициальных клеток (i-клеток). Они расположены между эпителиально-мускульными клетками и имеют вид мелких, округлых клеток, которых у гидры насчитывается около 15 000. Эти недифференцированные клетки могут превращаться в любые типы клеток тела гидры, кроме эпителиально-мускульных. Они обладают всеми свойствами стволовых клеток и потенциально способны дать как половые, так и соматические клетки. Хотя сами стволовые промежуточные клетки не мигрируют, а вот их дифференцирующиеся клетки-потомки способны к довольно быстрым миграциям.

В благоприятных условиях гидры могут жить годами, десятилетиями и столетиями, не старея и не теряя в плодовитости.

С гидрами мы встречаемся ещё в школе: с одной стороны, гидрой звали мифическое чудище, фигурирующее в одном из подвигов Геракла, с другой - то же имя носят крохотные кишечнополостные, обитающие в пресноводных водоёмах. Размер их тела - всего 1-2 см, внешне они выглядят, как трубки с щупальцами на одном конце; но, несмотря на небольшие размеры и сидячий образ жизни, они всё-таки хищники, которые с помощью щупалец и находящихся в них стрекательных клеток обездвиживают и хватают добычу - существ ещё более мелких, чем сами гидры.

Гидра Hydra vulgaris с отпочковывающимся клоном. (Фото Konrad Wothe / Minden Pictures / Corbis.)

Компания гидр Hydra viridissima. (Фото Albert Lleal / Minden Pictures / Corbis.)

При этом у них есть одна особенность, которая упоминается в любом учебнике по биологии. Мы говорим о чрезвычайно развитой способности к регенерации: гидра может восстановить любую часть своего тела благодаря огромному запасу плюрипотентных стволовых клеток. Такие клетки способны бесконечно делиться и давать начало всем типам тканей, всем разновидностям других клеток. Но когда стволовая клетка в процессе дифференцировки становится мышечной, или нервной, или какой-то ещё, делиться она перестаёт. И у человека такие «всемогущие» стволовые клетки есть только на ранних этапах эмбрионального развития, а потом их запас быстро исчерпывается; вместо них появляются другие, более специализированные стволовые клетки, которые так же могут делиться очень много раз, но принадлежат они уже каким-то отдельным тканям. Гидре же повезло больше, с ней «всемогущие» стволовые клетки остаются на всю жизнь.

Но сколько длится жизнь гидры? Если она способна постоянно обновлять сама себя, следует ли отсюда, что она бессмертна? Известно, что даже стволовые клетки, которые есть у взрослых людей и животных, постепенно стареют и тем самым вносят свой вклад в общее старение организма. Может ли быть так, что гидре старение незнакомо? Джеймс Воупал (James W. Vaupel ) из Института демографических исследований Общества Макса Планка и его коллеги утверждают, что так оно и есть. В статье в журнале PNAS авторы работы описывают результаты многолетнего эксперимента с 2 256 гидрами «в главных ролях». Животные росли в лаборатории и в почти идеальных условиях: у каждого был свой участок, никакого недостатка в еде и регулярная, три раза в неделю, замена воды в аквариуме.

Старение легче всего заметить по увеличивающейся смертности (то есть в молодой популяции умирать будут реже, чем в старой) и по снижению плодовитости. Однако за восемь лет наблюдений ничего такого не случилось. Уровень смертности был всё время постоянным и составлял примерно один случай на 167 особей в год, независимо от возраста. (Среди обитателей лаборатории были 41-летние экземпляры, которые, однако, представляли собой клоны, то есть биологически они были гораздо старше, но как отдельно взятый индивидуум их наблюдали только последние несколько лет.) Плодовитость - у гидр, кроме бесполого самоклонирования, есть и половое размножение - тоже оставалась постоянной у 80%. У остальных 20% она то повышалась, то понижалась, что, вероятно, происходило из-за изменений в условиях обитания - ведь даже в лаборатории какие-то факторы остаются неучтёнными.

Конечно, в естественных условиях, с хищниками, болезнями и прочими экологическими неприятностями гидрам вряд ли в полной мере удаётся насладиться вечной юностью и бессмертием. Однако сами по себе они, очевидно, действительно не стареют и, как следствие, не умирают. Возможно, что на Земле есть ещё какие-то организмы с таким же удивительным свойством, но, если пытаться и дальше разгадывать биологическую загадку старения - и его отсутствия - гидра остаётся всё-таки наиболее удобным объектом исследования.

Два года назад тот же Джеймс Воупал с коллегами опубликовал в Nature статью, в которой говорилось о связи старения и продолжительности жизни. Оказалось, что у многих видов смертность никак не меняется с возрастом, а у некоторых вероятность умереть молодым оказывается даже выше. Гидра в той работе тоже присутствовала: согласно расчётам, даже через 1 400 лет 5% гидр в лабораторном аквариуме будут оставаться в живых (остальные просто равномерно умрут за такой более чем внушительный срок). Как видим, в целом результаты с этими кишечнополостными получились столь любопытными, что сейчас с ними сделали ещё одну отдельную статью.

К классу гидроидных относят беспозвоночных водных стрекающих животных. В их жизненном цикле зачастую присутствуют, сменяя друг друга, две формы: полип и медуза. Гидроидные могут собираться в колонии, но нередки и одиночные особи. Обнаруживают следы гидроидных даже в докембрийских слоях, однако из-за крайней непрочности их тел поиск весьма затруднен.

Яркий представитель гидроидных - пресноводная гидра , одиночный полип. Ее тело имеет подошву, стебелек и длинные относительно стебелька щупальца. Передвигается она, словно художественная гимнастка, - при каждом шаге делает мостик и кувыркается через «голову». Гидра повсеместно используется в лабораторных опытах, ее способность к регенерации и высокая активность стволовых клеток, обеспечивающая «вечную молодость» полипу, подтолкнула немецких ученых к поиску и изучению «гена бессмертия».

Типы клеток гидры

1. Эпителиально-мускульные клетки формируют внешние покровы, то есть являются основой эктодермы . Функция этих клеток - сокращать тело гидры или делать его длиннее, для этого они имеют мускульное волоконце.

2. Пищеварительно-мускульные клетки расположены в энтодерме . Они приспособлены к фагоцитозу, захватывают и перемешивают частички пищи, попавшие в гастральную полость, для чего каждая клетка снабжена несколькими жгутиками. В целом жгутики и ложноножки помогают пище проникать из кишечной полости в цитоплазму клеток гидры. Таким образом, пищеварение у нее идет двумя способами: внутриполостным (для этого там есть набор ферментов) и внутриклеточным.

3. Стрекательные клетки расположены в первую очередь на щупальцах. Они многофункциональны. Во-первых, гидра с их помощью защищается - рыба, желающая съесть гидру, обжигается ядом и бросает ее. Во-вторых, гидра парализует захваченную щупальцами добычу. В стрекательной клетке содержится капсулка с ядовитой стрекательной нитью, снаружи расположен чувствительный волосок, который после раздражения дает сигнал к «выстрелу». Жизнь стрекательной клетки скоротечна: после «выстрела» нитью она гибнет.

4. Нервные клетки , вместе с отростками похожими на звезды, лежат в эктодерме , под слоем эпителиально-мускульных клеток. Самая большая концентрация их у подошвы и щупалец. При любом воздействии гидра реагирует, что является безусловным рефлексом. Есть у полипа и такое свойство как раздражимость. Вспомним также, что «зонтик» медузы окаймлен скоплением нервных клеток, а в теле находятся ганглии.

5. Железистые клетки выделяют клейкое вещество. Находятся они в энтодерме и способствуют перевариванию пищи.

6. Промежуточные клетки - круглые, очень маленькие и недифференцированные - лежат в эктодерме . Эти стволовые клетки бесконечно делятся, способны превращаться в любые другие, соматические (кроме эпителиально-мускульных) или половые и обеспечивают регенерацию гидры. Встречаются гидры, не имеющие промежуточных клеток (следовательно, стрекательных, нервных и половых), способные к бесполому размножению.

7. Половые клетки развиваются в эктодерме . Яйцеклетка пресноводной гидры снабжена ложноножками, которыми она захватывает соседние клетки вместе с их питательными веществами. Среди гидр встречается гермафродитизм , когда яйцеклетки и сперматозоиды формируются у одной особи, но в разное время.

Прочие особенности пресноводной гидры

1. Дыхательной системы гидры не имеют, дышат они всей поверхностью тела.

2. Кровеносная система не сформирована.

3. Пищей для гидр служат личинки водных насекомых, разнообразные мелкие беспозвоночные, рачки (дафнии, циклопы). Непереваренные остатки пищи, как и у других кишечнополостных, удаляются обратно через ротовое отверстие.

4. Гидра способна к регенерации , за которую отвечают промежуточные клетки. Даже изрезанная на фрагменты, гидра достраивает необходимые органы и превращается в нескольких новых особей.