Тридцатилетний Трамбле приехал в Голландию и устроился учителем детей некоего графа Бентинка. Трамбле считал, что его ученики должны хорошо разбираться в вопросах естествознания и устроил в классной комнате настоящий пресноводный зоопарк, экспонаты для которого собирал в парке имения. Среди этих живых экспонатов оказались и гидры… Трамбле не читал заметку Левенгука и сначала принял их за растения. Чтобы проверить это предположение, он разрезал гидру на две части - и, действительно, каждая половинка через некоторое время восстановилась до целого организма. Однако разрезанием гидры пополам Трамбле не ограничился - он попробовал разрезать ее и на более мелкие части. И к своему удивлению обнаружил, что из каждой из этих частей вырастала новая гидра! Посоветовавшись со своим учителем, знаменитым Рене Антуаном Реомюром, Трамбле решил отнести загадочное создание к полипам, понимая под этим словом существа, способные восстанавливать свое тело даже из маленького фрагмента.
Известие о чудесных способностях крохотных организмов быстро распространилось среди образованных людей Европы. О них говорили и писали в письмах, как о величайшей сенсации. Люди «доставали» себе гидр и пытались в домашних условиях повторить опыты Трамбле. А тот охотно делился своими «полипами» со всеми желающими. Более того, он тщательно инструктировал своих последователей, посылая им вместе с гидрами подробные описания собственных экспериментов. Так что его опыты были повторены многими желающими. Однако опубликовал результаты своих экспериментов Трамбле только в 1744 г.
Три вида гидр, которые изучал Трамбле: 1 - Chlorohydra viridissima; 2 - Pelmatohydra oligactis; 3 - Hydra vulgaris
Заметки Трамбле назывались поэтично: «Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов с руками в форме рогов». (Название Hydra этим организмам дал двумя годами позже, в 1746 г., Карл Линней.) Мемуары (буквально: воспоминания) - это рассказ очевидца о неких событиях. Сейчас почему-то принято считать, что о событиях, произошедших с самим автором мемуаров (причем количество людей, желающих поведать миру о происходившем с ними, весьма велико…) Однако мемуары могут быть посвящены описанию и более интересных событий - в частности так называют научные труды, изданные в рамках какого-нибудь общества.
Книга Трамбле включала четыре отдельных мемуара. Каждый из них сопровождался множеством рисунков, выполненных Пьером Лионэ, гравером-натуралистом, тоже, кстати, учеником Реомюра. В первом мемуаре Трамбле описывал обнаруженных им полипов, их внешний вид, движения и «часть того, что удалось открыть относительно их строения». Надо отметить, что из описаний Трамбле следует, что он наблюдал не один вид гидр, а три - обыкновенную (Hydra vulgaris), зеленую (Chlorohydra/H. viridissima) и гидру-олигактис (Pelmatohydra/ H. oligactis). Кстати, сейчас ученые считают, что на свете живет около 30 видов гидр: 5 - в Европе; не менее 13 - в Америке; 6 - в Африке и 4 - в Японии.
Во втором мемуаре Трамбле описывал окраску полипов, их питание, способы захвата и поглощения добычи, а также места (как сейчас бы сказали - «предпочитаемые места обитания»), время и способы, наиболее подходящие для отыскания полипов в природе. Здесь же содержался ряд сведений о том, в каких условиях лучше всего содержать гидр - рекомендации, не утратившие своего значения до сих пор.
В третьем мемуаре Трамбле описывал размножение гидр. Назвав эти организмы «полипами», он, однако, так и не смог решить, животным или растением является гидра. Может быть, наблюдения за процессом размножения у этих существ помогут прояснить этот вопрос? Еще в декабре 1740 г. Трамбле начал выяснять, каким способом гидры размножаются в естественных условиях. Правда, с декабря по конец февраля его попытки обнаружить гидр с «детенышами» не увенчались успехом. Зато весной исследователь сумел не только пронаблюдать за почкованием гидры, но и определить, сколько «малышей» она может произвести. У него получилось, что в среднем одна особь «приносит» по 20 почек в месяц.
Однако полового процесса у гидр Трамбле обнаружить не удалось, хотя он и наблюдал образование на их теле маленьких овальных телец на ножке, которые затем отваливались. Теперь мы знаем, что это были именно созревшие яйца, но Трамбле не удалось пронаблюдать их дальнейшую судьбу и понять, что это такое.
В итоге, так и не обнаружив у гидр полового размножения, он заканчивает третий мемуар рассуждениями о сходстве полипов с растениями, у которых размножение происходит также с помощью почек и черенков. В то же время, сравнивая гидр с обнаруженными им в тех же прудах мшанками (которых он называл «полипами с султаном» и у которых довольно легко обнаружил яйца), Трамбле все-таки заключил, что все полипы так или иначе должны размножаться половым путем.
Обыкновенная гидра с мужскими гонадами и яйцом
Вылупление гидры из эмбриотеки
Впервые вылупление маленькой гидры из яйца наблюдал в 1766 г. П.Паллас. Правда, он решил, что наблюдаемый им процесс - один из вариантов почкования. И лишь в 1872 г. Н.Кляйненберг описал возникновение у гидр половых органов (гонад) из клеток эктодермы.
Чаще всего гидры - раздельнополы, т.е. у них есть мужские и женские особи, но изредка встречаются и гермафродиты. Пол особи предопределен и сохраняется и у молодых полипчиков, отпочковывающихся вегетативным путем.
На одной женской особи гидры может развиться до 10 яичников (но чаще 2-3). В каждом яичнике закладываются первичные яйца (оогонии) и множество клеток, содержащих питательные вещества. Первичные яйца имеют псевдоподии, которыми они захватывают (а потом и переваривают) сначала эти питательные клетки, а потом и друг друга.
В итоге «наиболее сильный» оогоний захватывает все остальные, и в конце концов в каждом из яичников развивается только одно яйцо. После двух делений созревания оно разрывает эктодерму и выпадает наружу, правда, оставаясь при этом прикрепленным к материнскому организму тонкой протоплазматической ножкой. В таком состоянии яйцо готово к оплодотворению, которого оно может ожидать от 10 до 30 часов.
В многочисленных семенниках мужских особей гидр после целого ряда делений развиваются очень мелкие сперматозоиды. Созрев, они выходят в воду и окружают готовые к оплодотворению яйца на женских особях.
Оплодотворенное яйцо сразу же начинает дробиться - до стадии превращения в гаструлу. Затем зародыш покрывается оболочкой, часто украшенной выростами и шипиками, и в таком виде падает на дно, где переживает зиму. Когда вода в водоеме начинает прогреваться под лучами весеннего солнца, молодой развившийся полипчик прорывает стенку своего «шипастого» домика и выходит наружу.
Но вернемся к мемуарам Трамбле. Последний из них (четвертый), был самым впечатляющим и назывался «Операции, произведенные на полипах, и их результаты». В этой части работы Трамбле описывал все свои «издевательства» над гидрой, начиная с поперечного рассечения на две половинки до поперечного и продольного рассечения на множество кусочков, каждый из которых затем восстанавливался в новый полип. Очень экзотичны и его тонко выполненные опыты по выворачиванию гидры наизнанку, вкладыванию одного полипа в другой, сращиванию нескольких полипов одного вида в одну особь.
Схема математической модели взаимодействия генов Гирера и Майнхардта
Как уже говорилось, опыты Трамбле еще в его время повторили множество последователей. Но эти опыты проводят и сейчас. В настоящее время, с учетом накопленных знаний о процессах регуляции в организме, они позволяют многое узнать об особенностях крайне интересного и загадочного явления - регенерации.
Как известно, гидра - радиально-симметричное животное. Ее тело представляет собой полую трубку, состоящую из двух слоев клеток с так называемой головой (ротовым отверстием, окруженным щупальцами) на одном конце и подошвой на другом. Единственная дополнительная структура, которая появляется уразмножающихся бесполым способом гидр, - это почка.
А. Пересадка кусочка ткани головы одной гидры поблизости от головы другой вызывает образование почки. Б. Пересадка кусочка ткани головы одной гидры в различные участки тела другой также вызывает образование почки. Чем больше расстояние от существующей головы, тем процент образования почек выше
Деление клеток происходит в туловищном отделе гидры, а затем новые клетки смещаются или к голове, или к подошве, или к месту образования почки. При этом подошва и голова являются организующими центрами - если новая клетка оказывается по соседству с ними, она никогда не дифференцирует так, чтобы рядом с уже имеющейся головой или подошвой начала развиваться вторая. Однако с расстоянием этот эффект затухает, и в том месте, где «запрет» на образование головы снимается, закладывается почка.
Почему так происходит? Дело в том, что в клетках уже имеющейся головы запущена работа генов-активаторов, продукты деятельности которых стимулируют запуск аналогичных генов в соседних клетках. Гены-активаторы кодируют высокомолекулярные продукты, которые скапливаются в месте синтеза: таким образом в голове поддерживается информация о том, что это - голова. В то же время продукты деятельности генов-активаторов стимулируют работу генов-ингибиторов, которые в свою очередь тормозят работу генов-активаторов. Замкнутый круг? Нет. Продукты работы генов-ингибиторов отличаются низкой молекулярной массой, они легко распространяются (диффундируют) из места синтеза и оказываются в клетках, расположенных поблизости от головы, но за ее пределами. Именно там они не дают включаться генам-активаторам, а значит - закладываться новой голове. Мало того, если кусочек ткани развившейся головы одной гидры пересадить в тело другой, то из пересаженного куска в любом случае разовьется голова (почка) - даже если он окажется в непосредственной близости от уже имеющейся собственной головы особи-реципиента. То есть если «программа головы» запущена, то продукты деятельности генов-ингибиторов уже не могут ее остановить.
Но по мере удаления от головы концентрация ингибиторов падает, и когда она становится ниже определенного значения, то «разрешается» новая голова, т.е. закладывается почка. Аналогичным образом действуют и активаторы и ингибиторы подошвы. Правда, ингибиторы подошвы, вероятно, сильнее, чем головы, так как на нормальной гидре никаких дополнительных почек-ног никогда не образуется.
Сейчас известно и несколько генов, отвечающих за «понимание» клетками тела гидры того, в каком месте относительно оси «подошва-голова» они находятся. Большинство этих генов кодируют ферменты, расщепляющие белки внеклеточного матрикса - неразделенной на клетки полоски вещества, на которой с разных сторон располагаются клетки эктодермы и энтодермы. Концентрация расщепляющих ферментов в матриксе гидры плавно изменяется от одного конца тела к другому таким образом, что в каждой точке матрикс имеет свой, уникальный, состав. Он-то и позволяет клеткам определить свое положение. А если гидра, например, теряет голову, то в железистых клетках энтодермы в районе повреждения из специальных гранул высвобождаются определенные белковые молекулы. Связываясь с рецепторами на эпителиально-мышечных клетках, расположенных по соседству, эти молекулы включают в них «программу образования головы».
Вот так постепенно ученые проникают в секреты удивительных способностей гидры. Однако, у исследователей еще много вопросов к этому животному, и один из них, казалось бы, прост: а сколько живет гидра? Однажды этот вопрос был задан участникам одного из международных конгрессов вне официальной программы, на пикнике. И попал в «номинацию» самых трудных. Приз за ответ на него получил профессор из Цюриха Пьер Тардент: «Гидра будет жить до тех пор, пока лаборантка не разобьет пробирку, в которой она живет!» Действительно, некоторые ученые считают, что это животное может жить вечно…
Тесты по теме «Кишечнополостные»
1. Кишечнополостные - это ... ... животные с ... симметрией.
Вместо пропущенных слов впишите соответствующие им буквы:
а) однослойные; б) двухслойные; в) многоклеточные; г) одноклеточные; д) двусторонней; е) лучевой; ж) высшие; з) низшие. (з, б, в - е.)
2. Видов кишечнополостных известно около:
а) 90 000 000; б) 9 000 000; в) 90 000; г) 9 000; д) 900.
3. Размер гидры может достигать:
а) 1 мм; б) 10 мм; в) 100 мм; г) 100 см;
4. К одноклеточным организмам относят:
а) амебу; б) медузу; в) эвглену; г) гидру; д) коралл; е) актинию.
5. Прикрепленный образ жизни ведут ... , а плавающий - ... .
Назовите буквы, соответствующие пропущенным словам:
а) медузы; б) актинии; в) полипы; г) эвглены; д) кораллы; е) гидры. (б, в, д, е; а, г)
6. К коралловым полипам относятся:
а) эвглена; б) актиния; в) медуза; г) коралл; д) гидра; е) инфузория-туфелька; ж) амеба; з) лямблия.
7. Реактивным способом передвигаются:
а) актиния; б) аурелия; в) гидра; г) коралл; д) инфузория-туфелька; е) эвглена; ж) амеба; з) корнерот.
8. Самая важная особенность, отличающая гидру, бабочку, рыбу и человека от инфузории-туфельки:
а) передвижение; б) питание; в) размножение; г) раздражимость; д) многоклеточность; е) размеры.
9. Кораллы - это животные:
а) многоклеточные; б) одноклеточные; в) многослойные; г) двухслойные; д) с одной полостью; е) со многими полостями.
10. У кишечнополостных животных в наружном слое находятся клетки:
а) нервные; б) промежуточные; в) пищеварительно-мускульные; г) стрекательные; д) железистые; е) кожно-мускульные.
11. У кишечнополостных животных во внутреннем слое находятся клетки:
12. Самый сильный яд у:
а) полярной медузы; б) медузы-крестовичка; в) гидры; г) черноморской актинии.
13. Пищеварительный сок выделяют клетки, которые называются:
а) железистыми; б) пищеварительно-мускульными; в) промежуточными; г) нервными.
14. У кишечнополостных животных пищеварение:
а) внутриклеточное; б) внутриполостное; в) заменяет дыхание; г) отсутствует.
15. Регенерация у кишечнополостных животных осуществляется за счет клеток, которые называются:
а) промежуточными; б) железистыми; в) кожно-мускульными; г) нервными.
16. Почкование не приводит к отделению от материнского организма у:
а) амеб; б) кораллов; в) медуз; г) гидр.
17. Слияние сперматозоидов с яйцеклетками называется:
а) почкованием; б) регенерацией; в) оплодотворением; г) рефлексом;
18. В организме гидры клеток:
а) 1; б) 4; в) 7; г) много.
19. Гидра дышит:
а) с помощью вакуолей; б) всей поверхностью тела; в) ротовым отверстием; г) с помощью промежуточных клеток.
20. Из промежуточных клеток могут образовываться клетки:
а) кожно-мускульные; б) нервные; в) пищеварительные; г) половые.
21. Один общий желудок для многих особей характерен для:
а) гидр; б) кораллов; в) актиний; г) медуз.
22. Один общий скелет для многих особей характерен для:
а) гидр; б) актиний; в) кораллов; г) медуз.
23. Стрекательные клетки есть:
а) только у гидры; б) только у актинии; г) только у медузы; д) у всех кишечнополостных.
24. На рис. 1 изображен процесс у гидры:
а) полового размножения; б) бесполого размножения; в) почкования; г) регенерации.
Рис. 1
25. Что отмечено на рис. 2 цифрами 1, 2, 3?
Рис. 2
26. Что отмечено на рис. 2 цифрами 4, 5, 6, 7 ?
(1 - пищеварительно-мускульные клетки; 2 - чувствительные клетки; 3 - промежуточные клетки; 4 - эпителиально-мускульная клетка; 5 - стрекательная клетка; 6 - кожно-мускульная клетка; 7 - железистая клетка.)
27. На рис. 2 толстая вертикальная полоса обозначает:
а) нервные клетки; б) студенистый неклеточный слой; в) кишечную полость;
Кроссворд «Полипы»
1. Часть тела гидры, с помощью которой она прикрепляется к подводному предмету. (Подошва.) 2. Колониальный полип, имеющий известковый скелет. (Коралл.) 3. Острова, образованные кольцеобразными рифами. (Атоллы.) 4. Крупный, яркоокрашенный малоподвижный полип. (Актиния.) 5. Орган тела гидры, связанный с наружной средой только через рот. (Полость.) 6. Кишечнополостные, передвигающиеся с помощью реактивного толчка. (Медузы.)
Мы познакомились с морскими кишечнополостными. Для закрепления пройденного материала проведем небольшую тестовую работу. Необходимо подчеркнуть правильные ответы. За 6 правильных ответов оценка «5»; за 4-5 правильных ответов оценка «4»; за 3 правильных ответа оценка «3»; за 2-1 правильных ответа оценка «2».
1. К типу кишечнополостных относятся:
а) актиния; б) вольвокс; в) фораминиферы; г) коралловые полипы.
(Ответы: а,г.)
2. Переваривание пищи в организме гидры происходит в:
а) стрекательных клетках; б) клетках со жгутиками; в) кишечной полости; г) промежуточных клетках.
(Ответ: в.)
3. Кишечнополостные обитают:
а) в водной среде; б) в почве; в) в наземно-воздушной среде; г) в живых организмах.
(Ответ: а.)
4. Непереваренные остатки пищи удаляются из организма гидры через:
а - щупальца; б - поры; в - порошицу; г - рот.
(Ответ: г.)
5. Кишечнополостные дышат:
а) жабрами; б) легкими; в) поверхностью тела; г) кишечной полостью.
6. Рефлекс это:
а) способность организма ощущать прикосновение; б) способность организма ощущать изменение температуры; в) способность организма ощущать изменение освещенности. г) ответ организма на раздражение, осуществляющийся при участии нервной системы.
Итак, к кишечно-полостным относятся животные, у которых:
а) имеется кишечная полость; б) лучевой тип симметрии; в) есть стрекательные клетки; г) имеются нервные клетки, образующие нервное сплетение; д) водная среда обитания.
Дженсен А.К. Живой мир океанов. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1994.
Догель В.А. Зоология беспозвоночных. - М.: Высшая школа, 1975.
S. van Dyck. Bluetack and tentacles. Austalian Nature.
Трамбле А. Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов с руками в форме рогов /Пер. с франц. И.Канаева. - М.-Л.: Гос. изд-во биол. и мед. литературы, 1937.
Степаньянц С.Д., Кузнецова В.Г., Анохин Б.А. Гидра. - М.: КМК, 2003.
Страницы: 1, 2, 3, 4
