Гидра. Обелия. Строение гидры. Гидроидные полипы
Обитают в морских, редко - в пресных водоемах. Гидроидные - наиболее просто организованные кишечнополостные: гастральная полость без перегородок, нервная система без ганглиев, половые железы развиваются в эктодерме. Нередко образуют колонии. У многих в жизненном цикле имеется смена поколений: полового (гидроидные медузы) и бесполого (полипы) (см. Кишечнополостные ).
Гидра (Hydra sp.) (рис. 1) - одиночный пресноводный полип. Длина тела гидры около 1 см, нижняя его часть - подошва - служит для прикрепления к субстрату, на противоположной стороне находится ротовое отверстие, вокруг которого располагаются 6-12 щупалец.
Как у всех кишечнополостных, клетки гидры располагаются двумя слоями. Наружный слой называется эктодермой, внутренний - энтодермой. Между этими слоями - базальная пластинка. В эктодерме выделяют следующие виды клеток: эпителиально-мускульные, стрекательные, нервные, промежуточные (интерстициальные). Из мелких недифференцированных интерстициальных клеток могут формироваться любые другие клетки эктодермы, в том числе в период размножения и половые клетки. В основании эпителиально-мускульных клеток находятся мускульные волокна, расположенные вдоль оси тела. При их сокращении тело гидры укорачивается. Нервные клетки имеют звездчатую форму и располагаются на базальной мембране. Соединяясь своими длинными отростками, они образуют примитивную нервную систему диффузного типа. Ответная реакция на раздражение имеет рефлекторный характер.
рис. 1.
1 - рот, 2 - подошва, 3 - гастральная полость, 4 - эктодерма,
5 - энтодерма, 6 - стрекательные клетки, 7 - интерстициальные
клетки, 8 - эпителиально-мускульная клетка эктодермы,
9 - нервная клетка, 10 - эпителиально-мускульная
клетка энтодермы, 11 - железистая клетка.
В эктодерме присутствуют стрекательные клетки трех типов: пенетранты, вольвенты и глютинанты. Клетка-пенетрант - грушевидной формы, имеет чувствительный волосок - книдоциль, внутри клетки располагается стрекательная капсула, в которой находится спирально закрученная стрекательная нить. Полость капсулы заполнена токсичной жидкостью. На конце стрекательной нити находятся три шипика. Прикосновение к книдоцилю вызывает выброс стрекательной нити. При этом в тело жертвы вначале вонзаются шипики, затем по каналу нити впрыскивается яд стрекательной капсулы. Яд оказывает болевое и парализующее действие.
Стрекательные клетки двух других типов выполняют дополнительную функцию удерживания добычи. Вольвенты выстреливают ловчие нити, опутывающие тело жертвы. Глютинанты выбрасывают клейкие нити. После выстреливания нитей стрекательные клетки отмирают. Новые клетки образуются из интерстициальных.
Гидра питается мелкими животными: ракообразные, личинки насекомых, мальки рыб и др. Добыча, парализованная и обездвиженная с помощью стрекательных клеток, направляется в гастральную полость. Переваривание пищи - полостное и внутриклеточное, непереваренные остатки выводятся через ротовое отверстие.
Гастральная полость выстлана клетками энтодермы: эпителиально-мускульными и железистыми. В основании эпителиально-мускульных клеток энтодермы находятся мускульные волокна, расположенное в поперечном направлении по отношению к оси тела, при их сокращении тело гидры сужается. Участок эпителиально-мускульной клетки, обращенный в гастральную полость, несет от 1 до 3 жгутиков и способен образовывать ложноножки для захвата пищевых частиц. Кроме эпителиально-мускульных имеются железистые клетки, секретирующие в кишечную полость пищеварительные ферменты.
рис. 2.
1 - материнская особь,
2 - дочерняя особь (почка).
Гидра размножается бесполым (почкование) и половым способами. Бесполое размножение происходит в весенне-летний сезон. Почки закладываются обычно на срединных участках тела (рис. 2). Через некоторое время молодые гидры отделяются от материнского организма и начинают вести самостоятельную жизнь.
Половое размножение происходит осенью. В период полового размножения в эктодерме развиваются половые клетки. Сперматозоиды образуются на участках тела поблизости от ротового отверстия, яйцеклетки - ближе к подошве. Гидры могут быть как раздельнополыми, так и гермафродитными.
После оплодотворения зигота покрывается плотными оболочками, образуется яйцо. Гидра погибает, а из яйца следующей весной развивается новая гидра. Развитие прямое без личинок.
Гидра обладает высокой способностью к регенерации. Это животное способно восстанавливаться даже из небольшой отрезанной части тела. За процессы регенерации отвечают интерстициальные клетки. Жизнедеятельность и регенерация гидры были впервые изучены Р. Трамбле.
Обелия (Obelia sp.) - колония морских гидроидных полипов (рис. 3). Колония имеет вид кустика и состоит из особей двух видов: гидрантов и бластостилей. Эктодерма членов колонии выделяет скелетную органическую оболочку - перидерму, которая выполняет функции опоры и защиты.
Большая часть особей колонии - гидранты. Строение гидранта напоминает строение гидры. В отличие от гидры: 1) рот расположен на ротовом стебельке, 2) ротовой стебелек окружен множеством щупалец, 3) гастральная полость продолжается в общем «стебле» колонии. Пища, захваченная одним полипом, распределяется между членами одной колонии по разветвленным каналам общей пищеварительной полости.
рис. 3.
1 - колония полипов, 2 - гидроидная медуза,
3 - яйцо, 4 - планула,
5 - молодой полип с почкой.
Бластостиль имеет вид стебелька, не имеет рта и шупалец. От бластостиля отпочковываются медузы. Медузы отрываются от бластостиля, плавают в толще воды и растут. Форму гидроидной медузы можно сравнить с формой зонтика. Между эктодермой и энтодермой находится студенистый слой - мезоглея. На вогнутой стороне тела, в центре, на ротовом стебельке находится рот. По краю зонтика свешиваются многочисленные щупальца, служащие для ловли добычи (мелкие рачки, личинки беспозвоночных и рыб). Число щупалец кратно четырем. Пища изо рта попадает в желудок, от желудка отходят четыре прямых радиальных канала, опоясывающие край зонтика медузы. Способ движения медузы «реактивный», этому способствует складка эктодермы по краю зонтика, называемая «парусом». Нервная система диффузного типа, но имеются скопления нервных клеток по краю зонтика.
Четыре гонады образуются в эктодерме на вогнутой поверхности тела под радиальными каналами. В гонадах формируются половые клетки.
Из оплодотворенной яйцеклетки развивается личинка паренхимула, соответствующая подобной личинке губок. Затем паренхимула преобразуется в двухслойную личинку планулу. Планула, поплавав при помощи ресничек, оседает на дно и превращается в нового полипа. Этот полип путем почкования образует новую колонию.
Для жизненного цикла обелии характерно чередование бесполого и полового поколений. Бесполое поколение представлено полипами, половое - медузами.
Описание других классов типа Кишечнополостные.
Пресноводные гидры - крайне нежелательные поселенцы в аквариуме, где содержатся креветки . Неблагоприятные условия могут стать причиной размножения гидры , а регенерация гидры из мельчайших остатков её тела делает её практически бессмертной и неубиваемой. Но, всё же, существуют эффективные методы борьбы с гидрой.
Что гидра собой представляет?
Гидра (hydra) - пресноводный полип, размером от 1 до 20 мм. Её туловище представляет собой ножку-стебель, которой она прикрепляется к любым поверхностям в аквариуме: стёклам, грунту, корягам, растениям и даже кладкам яиц улиток. Внутри туловища гидры - основной орган, составляющий её суть, - желудок. Почему суть? Потому что её чрево ненасытно. Длинные щупальца, венчающие туловище гидры, находятся в постоянном движении, захватывая из воды многочисленную мелкую, подчас невидимую глазу, живность, поднося её ко рту, которым оканчивается тело гидры.
Помимо ненасытного брюха в гидре пугает её способность восстанавливаться. Как и , она может воссоздать себя из любого кусочка её тела. Например, гидра может регенерировать из клеток, оставшихся после протирания её через мельничный газ (такая мелкопористая сетка). Так что растирать её по стенкам аквариума бесполезно.
Наиболее часто встречающиеся виды гидр в отечественных водоёмах и аквариумах:
- гидра обыкновенная (Hydra vulgaris) - туловище расширяется в направлении от подошвы к щупальцам, которые вдвое длиннее тела;
- гидра тонкая (Hydra attennata) - туловище тонкое, равномерной толщины, щупальца чуть длиннее тела;
- гидра длинностебельчатая (Hydra oligactis, Pelmatohydra) - туловище в виде длинного стебелька, а щупальца превышают длину тела в 2-5 раз;
- гидра зелёная (Hydra viridissima, Chlorohydra) - небольшая, с короткими щупальцами гидра, цвет тела которой обеспечивают живущие в симбиозе с ней (то есть внутри неё) одноклеточные водоросли хлорелла.
Размножаются гидры почкованием (бесполый вариант) или путём оплодотворения сперматозоидом яйцеклетки, в результате чего в теле гидры образуется «яйцо», которое после смерти взрослой особи ждёт своего часа в грунте или мхе.
Вообще гидра - удивительное существо. И если бы не явная с её стороны угроза для мелких обитателей аквариума, ею бы можно было восхищаться. Так, например, учёные давно изучают гидру, и новые открытия не просто поражают их, но и вносят неоценимый вклад в разработку новых лекарств для человека. Так, в теле гидры обнаружен белок гидрамацин-1, имеющий широкий спектр действия против грамположительных и грамотрицательных болезнетворных бактерий.
Чем питается гидра?
Охотится гидра на мелких беспозвоночных: циклопов, дафний, олигохет, коловраток, личинок трематод. В её несущие смерть «лапы» могут угодить и мальки рыб или креветочий молодняк. Туловище и щупальца гидры покрыты стрекательными клетками , на поверхности которых находится чувствительный волосок. При его раздражении проплывающей мимо жертвой наружу из стрекательных клеток выбрасывается стрекательная нить, опутывающая жертву, вонзающаяся в неё и пускающая яд. Может гидра ужалить и проползающую мимо улитку или проплывающую мимо креветку. Выброс нити и пуск яда происходят моментально и занимают по времени около 3 мс. Я сама неоднократно видела, как креветка, случайно приземлившаяся в колонию гидр, отскакивала оттуда как ошпаренная. Многочисленные «уколы» и соответственно большие дозы яда могут негативно сказаться и на взрослых креветках или улитках.
Откуда гидра берётся в аквариуме?
Способов занесения гидры в аквариум множество. С любым предметом природного происхождения, погружённым в аквариум, можно поселить у себя эту «заразу». Вы даже не сможете установить сам факт занесения яиц или микроскопических гидр (помните, в начале статьи, их размер от 1 мм) с грунтом, корягами, растениями, живым кормом или даже миллиграммами воды, в которой были приобретаемы креветки, улитки или рыбки. Даже при видимом отсутствии гидр в аквариуме их можно обнаружить, рассмотрев любой участок коряги или камня под микроскопом.
Толчком к их бурному размножению, собственно, когда гидры становятся видны аквариумисту, становится переизбыток органики в воде аквариума. Лично я в своём аквариуме их обнаружила после перекорма. Тогда ближайшая к лампе стенка (у меня не лампы дневного света, а настольная лампа) покрылась «ковром» из гидр, по внешнему виду относящихся к виду «гидра тонкая».
Чем убить гидру?
Гидра докучает многим аквариумистам, вернее, обитателям их аквариумов. На форуме сайт тема «Гидры в креветочнике» заводилась уже три раза. Проштудировав отзывы о борьбе с гидрой на просторах отечественного и зарубежного интернета, я собрала наиболее эффективные (если знаете ещё, дополняйте) методы уничтожения гидр в аквариуме. Прочитав их, думаю, каждый сможет выбрать наиболее приемлемый именно в его ситуации метод.
Итак. Конечно, всегда хочется изничтожить непрошенных гостей, не причинив вреда другим обитателям аквариума, в первую очередь, креветкам, рыбкам и дорогим улиткам. Поэтому преимущественно спасение от гидр ищется среди биологических методов.
Во-первых, у гидры тоже есть враги, которые её едят. Это некоторые рыбы: чёрный молли, меченосцы, из лабиринтовых - гурами, петушки. Питаются гидрой и крупные улитки-прудовики. И если первый вариант для креветочника не подходит в виду угрозы со стороны рыб для креветок, особенно молодняка, то вариант с улиткой очень даже подходящий, только брать улиток надо из проверенного источника, а не из водоёма во избежание занесения в аквариум иной заразы.
Интересно, что Википедия к существам, способным поедать и переваривать ткани гидр, относит турбеллярий, к которым относятся и планарии . Гидры и планарии, как «мы с Тамарой ходим парой», действительно часто обнаруживают себя в аквариуме одновременно. Но вот, чтобы планарии ели гидр, аквариумисты о таких наблюдениях молчат, хотя я о таком читала ещё .
Основным рационом гидры служат и для ветвистоусого рачка Anchistropus emarginatus. Хотя других его родственников - дафний - гидры сами не прочь проглотить.
ВИДЕО: гидра пытается съесть дафнию:
Используется для борьбы с гидрой и её любовь к свету. Замечено, что гидра располагается поближе к источнику света, передвигаясь к тому месту шагами с ноги на голову и с головы на ногу. Изобретательные аквариумисты придумали своеобразную ловушку для гидр . Кусок стекла плотно прислоняется к стенке аквариума, и в то место в тёмное время суток направляют источник света (лампу или фонарь). В итоге за ночь гидры перебазируются на стекло-ловушку, которое затем вытаскивается из воды и обдаётся кипятком. Это средство скорее можно назвать контролем над численностью гидр, так как полного избавления от гидр этот способ не даёт.
Плохо переносят гидры и повышенную температуру. Метод нагревания воды в аквариуме пригодится, если есть возможность выловить всех ценных для вас обитателей аквариума и пересадить их в другую ёмкость. Температуру воды в аквариуме доводят до 42 °С и так держат в течение 20-30 минут, выключив внешний фильтр или вынув наполнитель из внутреннего фильтра. Затем воде дают остыть или разбавляют горячую отстоянной холодной водой. После этого живность возвращают домой. Такую процедуру большинство растений переносят хорошо.
Выводят гидру и безопасной при соблюдении дозировок 3%-ной перекисью водорода . Однако для достижения должного эффекта раствор перекиси водорода из расчёта 40 мл на 100 л воды необходимо вливать ежедневно в течение недели. Такую процедуру креветки и рыбы переносят хорошо, а вот растения не очень.
Из радикальных мер - использование химии. Для уничтожения гидр используют препараты, действующим веществом которых является фенбендазол : Панакур, Фебтал, Флубенол, Флубентазол, Птеро Аквасан Планацид и множество других. Такие лекарства применяются в ветеринарии для лечения глистных инвазий у животных, поэтому и искать их надо в зоомагазинах и ветаптеках. Однако следует обратить внимание на то, чтобы в состав препарата не входила медь или другое действующее вещество помимо фенбендазола, иначе креветки такое лечение не переживут. Препараты выпускаются в порошке или в таблетках, которые необходимо растолочь в порошок и постараться максимально растворить, можно с помощью кисточки, в отдельной ёмкости с набранной из аквариума водой. Фенбендазол растворяется плохо, поэтому полученная суспензия при выливании её в аквариум даст помутнение воды и осадок на грунте и на предметах в аквариуме. Нерастворённые частички лекарства могут подъедать креветки, но это не страшно. Дня через 3 необходимо подменить воду на 30-50%. По отзывам аквариумистов, этот способ является достаточно эффективным против гидр, однако его плохо переносят улитки, а кроме того возможно нарушение биоравновесия в аквариуме после проведённой терапии.
При применении любого из вышеперечисленных методов необходимо уделить особое внимание органической чистоте в аквариуме: не перекармливать обитателей, исключить кормление беспозвоночных дафнией или артемией, вовремя делать подмены воды.
Дополнено 05.01.19: Уважаемые коллеги по увлечению, автор данной статьи не проверял влияние указанных в статье препаратов на чувствительных к изменению параметров воды креветках (креветки Сулавеси, Taiwan bee, Tigerbee). Исходя из этого, пропорции указанные в статье, как в прочем и само применение препаратов может быть губительно для ваших креветок. Как только будет собрана необходимая и проверенная информация о применении приведенных в статье препаратах в аквариумах с креветками Сулавеси, Taiwan bee, Tigerbee, мы обязательно внесем коррективы в изложенный материал.
P.s. Жаль, что на текущий момент нет ветеринарных клиник, в которые могли бы обращаться аквариумисты. Ведь сегодня домашние любимцы есть в каждой семье, а их владельцы, хоть раз, но могли бы воспользоваться услугами ветклиники . Представьте грамотного ветврача, лечащего ваших аквариумных питомцем - жаль что это только мечты!
Первым смог разглядеть и описать гидру натуралист А. Левенгук, который изобрел микроскоп. Этот ученый был самым значительным натуралистом XVII-XVIII веков.
Рассматривая водные растения при помощи своего примитивного микроскопа, Левенгук заметил странное существо, у которого имелись руки «в виде рогов». Ученый даже пронаблюдал за почкованием этих существ и разглядел их стрекательные клетки.
Строение пресноводной гидры
Гидра относится к кишечнополостным животным. Ее тело имеет трубковидную форму, в передней части находится ротовое отверстие, которое окружено венчиком, состоящим из 5-12 щупалец.
Под щупальцами тело гидры сужается и получается шейка, которая отделяет туловище от головы. Задняя часть тела сужена в стебелек или ножку, с подошвой на конце. Когда гидра сытая, ее тело в длине не превышает 8 миллиметров, а если гидра голодная, тело значительно длиннее.
Как у всех представителей кишечнополостных, тело гидры образовано двумя слоями клеток.
Внешний слой состоит из разнообразных клеток: одни клетки используются для поражения добычи, другие клетки обладают сократимостью, а третьи выделяют слизь. А во внешнем слое имеются нервные клетки, которые формируют сеть, покрывающую тело гиды.
Гидра является одним из немногих представителей кишечнополостных, который обитает в пресной воде, а большая часть этих существ живут в морях. Средой обитания гидр являются разнообразные водоемы: озера, пруды, канавы, речные заводи. Они селятся на водных растениях и корешках ряски, которая покрывает ковром все дно водоема. Если вода чистая и прозрачная, то гидры селятся на камнях у самого берега, образуя порой бархатный ковер. Гидры любят свет, поэтому отдают предпочтение неглубоким местам рядом с берегами. Эти существа могут различать направление света и двигаться к его источнику. Если гидры живут в аквариуме, они всегда перебираются в его освещенную часть.
Если в сосуд с водой поместить водные растения, то можно заметить, как по их листьям и стенкам сосуда ползают гидры. На подошве гидры имеется клейкое вещество, которое помогает ей прочно крепиться к водным растениям, камням и стенкам аквариума, оторвать гидру с ее места довольно сложно. Изредка гидра передвигается в поиске пище, это можно наблюдать в аквариумах, когда на стеке остается след в том месте, где гидра сидела. За несколько дней эти существа перемещаются не более чем на 2-3 сантиметра. Во время движения, гидра крепится к стеклу щупальцем, отрывает подошву и перетаскивает ее на новое место. Когда подошва крепится к поверхности, гидра выравнивается и снова опирается на свой щупалец, совершая шаг вперед.
Этот способ перемещения схож с передвижением гусениц бабочек пядениц, которых часто называют «землемерами». Но гусеница подтягивает заднюю часть к передней, а затем снова перемещает переднюю часть. А гидра во время передвижения каждый раз переворачивается через голову. Так гидра передвигается достаточно быстро, но имеется и другой, более медленный способ перемещения – когда гидра скользит на своей подошве. Некоторые особи могут открепляться от субстрата и плавать в воде. Они расправляют свои щупальца и мелено опускаются на дно. А вверх гидры поднимаются при помощи пузырька газа, формирующегося на подошве.
Как питаются пресноводные гидры
Гидры являются хищными существами, они питаются инфузориями, циклопами, мелкими рачками – дафниями и другой мелкой живностью. Иногда они поедают более крупных жертв, например небольших червей или личинок комара. Гидры даже могут наносить ущерб рыбоводческим прудам, поскольку они поедают только что проклюнувшихся из икры рыб.
Как охотится гидра, можно легко проследить в аквариуме. Она широко расставляет щупальца, которые формируют сеть, при этом она висит щупальцами вниз. Если наблюдать за гидрой, можно заметить, что ее тело, медленно раскачиваясь, описывает передней частью круг. Проплывающая мимо жертва задевается о щупальца, пытается освободиться, но затихает, поскольку стрекательные клетки парализуют ее. Гидра подтягивает добычу ко рту и начинает поедать.
Если охота успешная, гидра раздувается от количества съеденных рачков, а их глазки просвечиваются сквозь ее тело. Гидра может съесть добычу, превышающую ее по размеру. Рот гидры способен широко раскрываться, а тело значительно растягиваться. Порой изо рта гидры торчит часть жертвы, которая не поместилась вовнутрь.
Размножение гидры пресноводной
Если питания достаточно, гидры быстро размножаются. Размножение происходит почкованием. Процесс роста почки от крохотного бугорка до сформировавшейся особи занимает несколько дней. Нередко на теле гидры образуются несколько почек, в то время, пока молодая особь не отделилась от материнской гидры. Таким образом, у гидр происходит бесполое размножение.
Осенью, когда температура воды понижается, гидры могут размножаться и половым способом. На теле гидры образуются половые железы в виде вздутий. В одних вздутиях формируются мужские половые клетки, а в других — яйцевые клетки. Мужские половые клетки свободно плавают в воде и проникают в полость тела гидр, оплодотворяя неподвижные яйцеклетки. Когда образуются яйца, гидра, как правило, погибает. При благоприятных условиях из яиц выходят молодые особи.
Регенерация у пресноводной гидры
У гидр проявляется поразительная способность к регенерации. Если гидру разрезать пополам, то в нижней части быстро отрастут новые щупальца, а на верхней части – подошва.
В XVII веке голландский ученый Трамбле проводил с гидрами интересные эксперименты, в результат которых ему не просто удавалось выращивать новых гидр из кусочков, но и сращивать различные половинки гидр, получать семиглавых полипов и выворачивать их тела наизнанку. Когда был получен семиглавый полип, похожий на гидру из Древней Греции, этих полипов и стали называть гидрами.
Гидры - это род животных, относящихся к Кишечнополостным. Их строение и жизнедеятельность часто рассматривают на примере типичного представителя - гидры пресноводной . Далее будет описываться именно данный вид, который обитает в пресных водоемах с чистой водой, прикрепляется к водным растениям.
Обычно размер гидры менее 1 см. Жизненная форма - полип, что предполагает цилиндрическую форму тела с подошвой внизу и ротовым отверстием на верхней стороне. Рот окружен щупальцами (примерно 6-10), которые могут вытягиваться в длину, превышающую длину тела. Гидра наклоняется в воде из стороны в сторону и своими щупальцами улавливает мелких членистоногих (дафний и др.), после чего отправляет их в рот.
Для гидр, также как для всех кишечнополостных, характерна радиальная (или лучевая) симметрия . Если смотреть на не сверху, то можно провести множество воображаемых плоскостей, делящих животное на две равных части. Гидре все-равно с какой стороны к ней подплывает пища, так как она ведет неподвижный образ жизни, поэтому радиальная симметрия ей более выгодна, чем билатеральная (характерная для большинства подвижных животных).
Ротовое отверстие гидры открывается в кишечную полость . Здесь происходит частичное переваривание пищи. Остальное переваривание осуществляется в клетках, которые поглощают частично переваренную пищу из кишечной полости. Непереваренные остатки выбрасываются через рот, так как у кишечнополостных нет анального отверстия.
Тело гидры, как и всех кишечнополостных, состоит из двух слоев клеток. Наружный слой называется эктодермой , а внутренний - энтодермой . Между ними находится небольшой слой мезоглеи - неклеточного студенистого вещества, в котором могут находиться различные типы клеток или отростки клеток.
Эктодерма гидры
Эктодерму гидры составляют несколько видов клеток.
Кожно-мускульные клетки наиболее многочисленные. Они создают покровы животного, а также отвечают за изменение формы тела (удлинение или уменьшение, изгибание). Их отростки содержат мышечные волоконца, способные сокращаться (при этом их длина уменьшается) и расслабляться (их длина увеличивается). Таким образом, эти клетки играют роль не только покровов, но и мышц. У гидры нет настоящих мышечных клеток и, соответственно, настоящей мышечной ткани.
Гидра может передвигаться с помощью кувырков. Она наклоняется так сильно, что щупальцами достает до опоры и становится на них, поднимая подошву вверх. После этого наклоняется уже подошва и становится на опору. Таким образом, гидра совершает кувырок и оказывается на новом месте.
У гидры есть нервные клетки . У этих клеток есть тело и длинные отростки, которыми они соединяются между собой. Другие отростки контактируют с кожно-мускульными и некоторыми другими клетками. Таким образом все тело заключается в нервную сеть. У гидр нет скопления нервных клеток (ганглиев, мозга), однако даже такая примитивная нервная система позволяет им иметь безусловные рефлексы. Гидры реагируют на прикосновение, наличие ряда химических веществ, изменение температуры. Так если к гидре прикоснуться, то она сжимается. Это значит, что возбуждение от одной нервной клетки распространяется по всем остальным, после чего нервные клетки передают сигнал кожно-мускульным клеткам, чтобы они начали сокращать свои мышечные волоконца.
Между кожно-мускульными клетками у гидры есть немало стрекательных клеток . Особенно их много на щупальцах. Эти клетки внутри себя содержат стрекательные капсулы со стрекательными нитями. Снаружи у клеток находится чувствительный волосок, при касании которого стрекательная нить выстреливает из своей капсулы и поражает жертву. При этом в мелкое животное впрыскивается яд, обычно имеющий паралитическое действие. С помощью стрекательны клеток гидра не только ловит свою добычу, но и защищается от нападающих на нее животных.
Промежуточные клетки (находятся скорее в мезоглее, чем в эктодерме) обеспечивают регенерацию. Если гидра повреждается, то благодаря промежуточным клеткам на месте раны образуются новые различные клетки эктодермы и эндодермы. Гидра может восстановить достаточно большую часть своего тела. Отсюда и ее название: в честь персонажа древне-греческой мифологии, у которого отрастали новые головы взамен отрубленным.
Энтодерма гидры
Энтодерма выстилает кишечную полость гидры. Главная функция клеток энтодермы - это захват частичек пищи (частично переваренных в кишечной полости) и их окончательное переваривание. При этом у клеток энтодермы есть также мускульные волоконца, способные сокращаться. Эти волоконца обращены в сторону мезоглеи. В сторону кишечной полости направлены жгутики, которые подгребают к клетке пищевые частицы. Клетка их захватывает так, как это делают амебы - образуя ложноножки. Далее пища оказывается в пищеварительных вакуолях.
Энтодерма выделяет в кишечную полость секрет - пищеварительный сок. Благодаря ему захваченное гидрой животное распадается на мелкие частички.
Размножение гидры
У пресноводной гидры есть как половое, так и бесполое размножение.
Бесполое размножение осуществляется путем почкования. Оно происходит в благоприятный период года (в основном летом). На теле гидры образуется выпячивание стенки. Это выпячивание увеличивается в размерах, после чего на нем образуются щупальца и прорывается рот. В последствие дочерняя особь отделяется. Таким образом, пресноводные гидры не образуют колоний.
С наступлением холодов (осенью) гидра преступает к половому размножению . После полового размножения гидры гибнут, они не могут жить зимой. При половом размножении в теле гидры образуются яйцеклетки и сперматозоиды. Последние покидают тело одной гидры, подплывают к другой и оплодотворяют там ее яйцеклетки. Образуются зиготы, которые покрываются плотной оболочкой, позволяющей им пережить зиму. Весной зигота начинает делиться, при этом формируются два зародышевых слоя - эктодерма и энтодерма. Когда температура становится достаточно высокой, молодая гидра разрывает оболочку и выходит наружу.
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.