Тихоходки

Тихоходки
Тихоходка из класса Eutardigrada, длина тела всего 200 мкм
Научная классификация
промежуточные ранги Домен:  Эукариоты Царство:  Животные Подцарство:  Эуметазои Без ранга:  Двусторонне-симметричные Без ранга:  Первичноротые Без ранга:  Линяющие Без ранга:  Panarthropoda Надтип:  Лобоподы Тип:  Тихоходки
Международное научное название
Tardigrada Spallanzani, 1777
Классы
Гетеротардиграды (Heterotardigrada) Мезотардиграды (Mesotardigrada) Эутардиграды (Eutardigrada)
Систематика на Викивидах Изображения на Викискладе

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

Впервые это животное было описано в 1773 году немецким пастором И. А. Гёце как kleiner Wasserbär, «маленький водяной медведь». В 1777 году итальянский учёный Ладзаро Спалланцани дал им название il tardigrado — «тихоходки», латинизированной формой которого является название Tardigrada (с 1840 года).

Биология

Тело у тихоходок имеет размер 0,1—1,5 мм, полупрозрачное, из четырёх сегментов и головы. Снабжено 4 парами коротких и толстых ног с одним разветвлённым коготком (у некоторых видов коготки почти отделены друг от друга) на конце, 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

Раздельнополы. 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 900 видов тихоходок (в России — 120 видов). Из-за микроскопических размеров и способности переносить неблагоприятные условия распространены они 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 растений и водорослей, 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 не первых исследователей своей поразительной выносливостью. При наступлении неблагоприятных условий они способны на годы впадать в состояние анабиоза, а при наступлении благоприятных условий — довольно быстро оживать. Выживают тихоходки в основном за счёт т. н. 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 пребывание 30 лет при температуре −20 °C, в течение 20 месяцев в жидком кислороде при −193 °C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до −271 °С; нагрев до 60—65 °С в течение 10 ч и до 100 °С в течение часа.

Ионизирующее излучение

Доза в 570 000 рентген убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок. Для человека смертельная доза радиации составляет всего 500 рентген.

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 неважно, 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 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

Известен случай, когда мох, взятый из пустыни спустя приблизительно 120 лет после его иссушения, поместили в воду, через некоторое время на нём обнаружилось множество ползающих тихоходок. Однако, ни одна особь, подавшая признаки жизни, не выжила.

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.

В ходе исследования учёными из университета Северной Каролины в Чапел-Хилле (США) было выявлено, что свыше 6500 участков ДНК (~17 %) из 38 тысяч генов были «позаимствованы» у других организмов. Большая часть из них была получена от бактерий-экстремофилов, но при этом в геноме тихоходок также присутствуют гены растений, грибов и архей. Однако биологи под руководством Марка Блакстера из Университета Эдинбурга обнаружили, что массовое заимствование чужих генов, следы которого недавно якобы удалось найти в геноме тихоходок, на самом деле могут быть результатом загрязнения (контаминации) образцов ДНК чужой ДНК, в данном случае бактериальной. Статья группы Марка Блакстера пока не принята к публикации ни в одном из рецензируемых журналов.

Тихоходки способны переносить экстремальные формы обезвоживания, когда доля воды в их организме падает до 1—2 % от нормы. Когда их тело высушивается, ДНК Hypsibius dujardini, скорее всего, распадается на крупные фрагменты. В тот момент, когда период экстремальных условий заканчивается, их тело заново наполняется водой, и особые белки «сшивают» и восстанавливают поврежденную ДНК. В этот момент в клетки, благодаря расширенным порам, 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. Благодаря этому ДНК тихоходок стало мозаикой из множества своих и чужих участков за 550 миллионов лет эволюции этих существ.

Учитывая то, что многие из этих генов отвечают за реакцию на стресс, починку ДНК и противодействие различным экстремальным факторам, вполне возможно, что данные существа приобрели способность выживать в космосе благодаря позаимствованным генам.

Классификация

Большинство тихоходок относят к двум классам: Heterotardigrada и Eutardigrada. Третий, Mesotardigrada, состоит всего из одного японского вида.

• У Heterotardigrada внешние покровы склеротизированы, голова снабжена 2 усиками, а конечности имеют по 4 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.

Ссылки

• [www.pravda.ru/science/03-10-2010/1050721-tardigrada-1/ Антон Евсеев «Бессмертные медведи-мутанты живут среди нас» (Правда.ру)]
• [news.cosmoport.com/2008/09/09/2.htm Тихоходки выживают в космосе]
• [science.compulenta.ru/369272/ Обнаружены живые организмы, способные выжить в открытом космосе] (Компьюлента)
• [tainy.net/9740-tixoxodki-odni-iz-samyx-udivitelnyx-sushhestv-na-zemle.html Тихоходки — одни из самых удивительных существ на Земле]
• [www.nkj.ru/news/29581/ Как тихоходки защищаются от радиации] (Наука и жизнь)
• [apod.nasa.gov/apod/ap130306.html Astronomy Picture of the Day: Tardigrade in Moss]