Гидра — размножение (отрастание и половое созревание), регенерация и бессмертие

Бесполое размножение гидры по почкованию

Почкование — это форма бесполого размножения, которая возникает в результате разрастания части клетки или области тела, что приводит к отделению от исходного организма на двух особей.
Размножается гидра бесполым почкованием. Летом, когда животное сытое и здоровое, обычным способом размножения является бутонизация. Это происходит в любое время года.
Выпуклость появляется из-за многократного митотического деления интерстициальных клеток эпидермиса около середины или в базальной части тела.
Растет в виде зачатка, стенка которого состоит из эпидермиса и гастродермы, а внутренний просвет продолжает желудочно-сосудистую полость родителя.
Бутон увеличивается в размерах, на его свободном конце образуется рот и круг из щупалец.
Как только почка полностью развивается, она сжимается в качестве основы (точки прикрепления к родительской гидре) и, наконец, отделяется от родительского тела, чтобы стать независимым организмом.
Этот процесс может занять около 3 дней от начала до конца.
Иногда несколько почек появляются одновременно у одного родителя, и они, в свою очередь, могут давать вторичные почки, так что образуется группа, которая временно напоминает колониального гидроида.

Наркомедузы (Narcomedusae)

Отряд стрекающих, у которых в жизненном цикле отсутствует стадия полипа. Узнать их можно по наличию первичных щупалец на наружной стороне зонтика. У них линзовидное тело с рассечённым краем зонтика. У некоторых особей есть миниатюрные вторичные щупальца. На лопастях зонтика расположены округлые органы чувств со статоцистами.

Гидроидные: Bathykorus bouilloni. Автор: Кевин Раскофф, общественное достояние

Другой их отличительный признак — видоизменение пищеварительной системы. Широкий и короткий ротовой хоботок (манубриум) распростёрт по внутренней поверхности зонтика, в его отверстии расположен желудок. Края желудка у многих видов создают выросты в виде карманов — желудочные карманы. Радиальные каналы у них отсутствуют. Половые органы расположены в желудке или его карманах.

Планула наркомедуз оральной стороной обращена вбок, где и образуются щупальца. Личинка сразу превращается в медузу, минуя стадию полипа. Некоторые представители родов Cunina (Cuninidae) и Pegantha (Solmarisidae) на определённых стадиях жизненного цикла ведут паразитический образ жизни. Их личинки оседают на гидро- и сцифомедуз, многощетинковых червей, веслоногих раков или рыб. У них вырастает хоботок и пара щупалец. Хоботок они погружают в пищеварительную систему хозяина, а от задней части отпочковываются паразитические личинки второго поколения или медузы, которые переходят к паразитированию в полость желудка хозяина.

Половое размножение гидры

Гидра размножается половым путем за счет слияния гамет, когда условия окружающей среды становятся неблагоприятными (обычно осенью).
Такие факторы, как изменение температуры (низкие температуры) и отсутствие достаточных источников пищи, заставляют организм начать развитие гонад в рамках подготовки к половому размножению.
Половое размножение у гидры ограничено только определенными периодами.
При половом размножении гонады временно развиваются из интерстициальных клеток эпидермиса, которые накапливаются, образуя выпуклости в теле.
Выпуклость гонад отличается от выпуклости почек, поскольку мезоглоя и гастродерма не входят в гонады.
Некоторые виды являются гермафродитом.
Большинство видов являются однополыми или двудомными, в котором пол отдельно.
Самец меньше по размеру и имеет от 1 до 8 конических семенников с сосковой структурой над ними, тогда как самка крупнее и имеет 10–2 яичника.
Даже у видов-гермафродитов избегают самооплодотворения, потому что сперматозоиды и яйцеклетки созревают в разное время. Яички созревают раньше, чем яичники (протандроз).

Лимномедузы (Limnomedusae)

Гидроидные лимномедузы — отряд медуз, также в большинстве случаев не имеющих стадии полипа. Одиночные, редко колониальные. Среди них есть те, что способны вызывать у человека болезненные ожоги (Gonionemus vertens) и обитатели пресных вод (роды Limnocnida и Craspedacusta). Внешне они похожи на трахемедуз, но лишены уплотнения ткани по краю зонтика.

К лимномелузам относится ядовитая медуза-крестовик, или гонионема (Gonionemus vertens), обитающая в прибрежной зоне Тихого океана, но встречающаяся и в Северном полушарии Атлантики. Цикл её развития включает мелкого (0,5 мм) полипа, в которого превращается планула. От полипов отпочковываются фрустулы — личинки, похожие на планулу, но лишённые ресничек. Они становятся либо полипами, либо медузами.

Гидроидные: медуза-крестовичок

У крестовичка прозрачный колокол диаметром 25-40 мм, сквозь него просвечивают окрашенные гонады в виде креста, расположенные в четырёх радиальных каналах пищеварительной системы. По краю зонтика можно заметить 60 тонких изгибающихся щупалец с утолщениями — батареями стрекательных клеток. Ожог стрекательных клеток крестовика болезнен для человека, но несмертелен.

Яички

Семенники — это конические возвышения стенки тела, количество которых варьируется от нескольких до многих.
Он образован быстро размножающимися интерстициальными клетками эпидермиса, который снаружи покрыт защитной капсулой, состоящей из крупных эпидермальных клеток.
Обычно они располагаются около дистального или орального конца тела, а если их много, то они могут покрывать большую часть тела.
Заключенные таким образом интерстициальные клетки превращаются в сперматоциты, каждый из которых затем дважды делится с образованием четырех сперматозоидов.
Интерстициальные клетки у основания конического выроста (семенники) действуют как сперматогонии. Они подвергаются типичному сперматогенезу и проходят первичную, вторичную и сперматидную стадии, становясь сперматозоидами.
У каждого сперматозоида впереди есть ядерный материал (коническая головка), короткая шейка и волнистый хвост.
В зрелом состоянии сперматозоиды выделяются через разрыв стенки семенника на его апикальном выступе, напоминающем сосок, таким образом освобожденные сперматозоиды плавают в воде, где они остаются активными в течение дня или двух.

Трахимедузы (Trachymedusae)

Медузы с пулевидным колоколом с прямым краем и кольцом уплотнённой ткани внизу. С половыми железами на радиальных каналах, статоцистами и множеством тонких щупалец. Стадия полипа в их жизненном цикле отсутствует и планула сразу становится медузой. Вид Halitrephes maasi обитает на внушительной глубине (до 1500 м), имеет 70 тонких щупалец, прозрачное тело с прямым краем зонтика.

Halitrephes maasi. Автор: NOAA, общественное достояние

Яичники

Яичники — это яйцевидные образования, расположенные около базального конца тела.
У зеленой гидры обычно присутствует одна завязь, а у коричневой гидры формируется до восьми завязей.
Образуется в результате размножения интерстициальных клеток, составляющих первичные оогонии.
Одна из оогоний, обычно расположенная в центре, становится больше и амебовидной с большим ядром, называемым ооцистой.
Ооциста питается более мелкими соседними интерстициальными клетками, которые становятся желтком или резервной пищей, которую нужно использовать позже, пока молодая гидра все еще не имеет рта для еды.
Ооциста сильно увеличивается в размерах и претерпевает два деления созревания, в результате чего образуются 2 полярных тела и сокращаются хромосомы до гаплоидного числа, равного 15 в случае Pelmatohydra.
Зрелая яйцеклетка — это женская половая клетка, которая представляет собой большую сферическую массу, нагруженную желточными гранулами и занимающую большую часть пространства внутри яичника.
Когда яйцо созревает, эпидермис над ним разрывается и отделяется, образуя чашеобразный сосуд, содержащий обнаженное яйцо.
Яйцеклетка не освобождается сразу, а остается прикрепленной к стенке яичника.
Один яичник обычно содержит одну яйцеклетку, но редко встречаются 2 (Chllorohydra viridissima), а еще больше (Hydra dioecia) яйцеклеток.
Яйцеклетка выделяет вокруг себя студенистое вещество.

Чем гидроидные отличаются от других кишечнополостных?

Гидроидные — это наиболее просто устроенные кишечнополостные с чётко выраженным двухслойным строением.

Это единственный класс, в состав колоний которого могут входить как полипы, так и медузы.
Только среди представителей этого класса книдарий есть пресноводные виды.
У гидроидных полипов никогда не бывает перегородок в гастральной полости, а их нервная система не образует ганглиев и органов чувств.
У гидроидных медуз, в отличие от сцифоидных, радиальные каналы неветвящиеся.
Нематоцисты гидроидных залегают только в эпидермисе (эктодерме), но разнообразие их стрекательных клеток велико.
В мезоглее нет никаких клеток.
Гонады из половых клеток формируются либо в гастродермисе, либо в эпидермисе.
В целом для них характерно чередование поколений медузы (полового поколения) и полипа (бесполого поколения). Но у многих видов одно из этих поколений (обычно медуза) подавлено или совсем отсутствует. В последнем случае оставшееся поколение (обычно полип) становится половым.
Скелет (есть не у всех) выделяется наружу эктодермой в виде кутикулы, иногда пропитанной кальцием.
У гидроидных медуз по краю зонтика расположена особая перепонка — парус (веллум).
На щупальцах медуз расположен один тип органов чувств: либо только статоцисты (чаще всего), либо глазки, глазные пятна или сложно устроенные органы зрения с хрусталиками. Статоцисты — это органы равновесия, они представляют собой замкнутые пузырьки, выстланные чувствительным эпителием и заполненные жидкостью. Внутри каждого пузырька (их у медуз находятся кусочки карбоната кальция, выполняющие роль статолитов.

Гидроидные Дальнего Востока

Оплодотворение

Оплодотворение происходит, когда спелые сперматозоиды выходят из семенников, плавают в воде, пока не приблизятся к выдавленной яйцеклетке и не окружат ее.
Несколько сперматозоидов могут проникнуть через студенистую оболочку, но только один попадает в яйцеклетку и полностью сливается с ней. Этот процесс называется оплодотворением, а оплодотворенная яйцеклетка — яйцеклеткой или зиготой.
Мужское и женское ядра объединяются, образуя слияние или ядро зиготы.
Яйцеклетка погибнет и выродится, если оплодотворение не произойдет в течение короткого времени после ее обнажения.

Местообитание полипа

Гидр можно обнаружить в медленно текущей либо вовсе стоячей воде озер, прудов, речных заводей, которая богата растительностью.

Это интересно. В водоемах России проживают полипы четырех видов, визуально практически не отличающихся друг от друга. Это обыкновенная, стебельчатая, бесстебельчатая и бурая гидры.

Некоторые из разновидностей полипов имеют зеленый или бурый цвет тела. Этот фактор обусловлен наличием в их теле зоохлорелл — симбиотических водорослей. Отследить таких гидр можно, набрав в стеклянную банку воды из озера вместе с ряской, плавающей на ее поверхности. Когда эта вода отстоится, на стенках банки можно отследить тонкие бурые, зеленые или белые трубки, которые есть ничто иное, как гидры пресноводные.

Развитие

Развитие начинается так же после оплодотворения, когда яйцеклетка или зигота все еще прикреплены к родителю, подвергаясь дроблению или сегментации.

Расщепление

Поскольку в яйце мало желтка, дробление неопределенное, полное и равное (холобластическое), в результате чего образуются бластомеры — клетки одинакового размера.

Бластуляция

Расщепление приводит к образованию полого сферического шара, называемого бластулой или целобластулой, с узкой полостью (бластоцель).
Равные клетки или бластомеры располагаются в едином поверхностном слое.

Гаструляция

Некоторые клетки бластулярной стенки отслаиваются и мигрируют внутрь (мультиполярная ингрессия).
В то время как другие клетки образуют внешние и внутренние клетки путем тангенциального деления (первичного отслоения). В результате бластоцель полностью заполняется новыми клетками, а полая бластула превращается в твердую гаструлу.
Грастула состоит из одного слоя внешних клеток, образующих эктодерму, и внутренней твердой массы клеток, образующих энтодерму.

Гастроцель

Вскоре в центральной твердой массе энтодермальных клеток появляется новая полость, называемая гастроцель или архентерон.
Вокруг гаструлы образуется двухслойная защитная оболочка или киста, позволяющая эмбриону пережить изменения окружающей среды.
Внешний слой стенки кисты толстый, роговой или хитиноидный и колючий, а внутренний слой представляет собой тонкую студенистую оболочку.
Эмбрион остается в спящем состоянии до улучшения условий окружающей среды.
Он выдерживает сушку и замораживание, выдерживает засуху и зиму. Также вероятно, что эта стадия отдыха служит для рассеивания, так как она может быть перенесена ветром или в грязи на ногах животных к другим водоемам, в которых присутствует вода.

Вылупление

С наступлением благоприятных условий воды и температуры развитие возобновляется.
Интерстициальные клетки возникают в эктодерме, а мезоглоя секретируется между двумя клеточными слоями.
Зародыш удлиняется, и на одном конце образуется круг из зачатков щупалец, в середине которого появляется рот.
По мере увеличения размера зародыша оболочка или киста разрывается, и из него вылупляется молодая гидра с щупальцами. Вскоре перерастает во взрослую особь.
В развитии гидры нет свободных личиночных стадий.

Строение внутреннего слоя клеток

Энтодерма выстилает изнутри всю кишечную полость. В её состав входят пищеварительно-мускульные и железистые клетки.

Энтодерма

Пищеварительная система

Пищеварительно-мускульных клеток больше других. Мускульные волоконца их способны к сокращению. Когда они укорачиваются, тело гидры становится более тонким. Сложные движения (передвижение «кувырканием»), происходит за счёт сокращений мускульных волоконцев клеток эктодермы и энтодермы.

Каждая из пищеварительно-мускульных клеток энтодермы имеет 1-3 жгутика. Колеблющиеся жгутики создают ток воды, которым пищевые частички подгоняются к клеткам. Пищеварительно-мускульные клетки энтодермы способны образовывать ложноножки, захватывать и переваривать в пищеварительных вакуолях мелкие пищевые частицы.

Строение пищеварительно-мускульной клетки

Имеющие в энтодерме железистые клетки выделяют внутрь кишечной полости пищеварительный сок, который разжижает и частично переваривает пищу.

Строение желистой клетки

Добыча захватывается щупальцами с помощью стрекательных клеток, яд которых быстро парализует мелких жертв. Координированными движениями щупалец добыча подносится ко рту, а затем с помощью сокращений тела гидра «надевается» на жертву. Пищеварение начинается в кишечной полости (полостное пищеварение), заканчивается внутри пищеварительных вакуолей эпителиально-мускульных клеток энтодермы (внутриклеточное пищеварение). Питательные вещества распределяются по всему телу гидры.

Когда в пищеварительной полости оказываются остатки жертвы, которые невозможно переварить, и отходы клеточного обмена, она сжимается и опорожняется.

Дыхание

Гидра дышит растворённым в воде кислородом. Органов дыхания у неё нет, и она поглощает кислород всей поверхностью тела.

Кровеносная система

Отсутствует.

Выделение

Выделение углекислого газа и других ненужных веществ, образующихся в процессе жизнедеятельности, осуществляется из клеток наружного слоя непосредственно в воду, а из клеток внутреннего слоя — в кишечную полость, затем наружу.

Нервная система

Под кожно-мускульными клетками располагаются клетки звездчатой формы. Это нервные клетки (1). Они соединяются между собой и образуют нервную сеть (2).

Нервная система и раздражимость гидры

Если дотронутся до гидры (2), то в нервных клетках возникает возбуждение (электрические импульсы), которое мгновенно распространяется по всей нервной сети (3) и вызывает сокращение кожно-мускульных клеток и всё тело гидры укорачивается (4). Ответная реакция организма гидры на такое раздражение — безусловный рефлекс.

Регенерация

Регенерация — это способность организма восстанавливать утраченные или поврежденные части тела. Обычно это происходит после несчастного случая, но может быть вызвано искусственно путем.
Гидра обладает огромной способностью к регенерации, которую обнаружил Авраам Трембли в 1745 году. С тех пор Гидра стала излюбленным материалом для экспериментов по регенерации.
Если живое животное гидры разрезать на 2 или 3 или более частей, каждая недостающая часть вырастет и станет целым животным.
Фрагмент гидры диаметром 1/6 мм и более способен регенерировать целого человека.
Это не размножение, а нормальный метод размножения.
Регенерация гидр стала возможной благодаря удивительной генеративной способности тотипотентных интерстициальных клеток.
Одной из характерных черт регенерирующего элемента у Гидры является то, что она сохраняет полярность. На конце, расположенном возле рта, развиваются рот и щупальцы, а на конце, расположенном ближе к основанию, формируется новый педальный диск.

Процесс питания

Это миниатюрное существо — настоящий хищник. Очень интересно узнать, чем же питается пресноводная гидра. В воде обитает множество мелкой живности: циклопы, инфузории, а также рачки. Они и служат пищей для этого создания. Иногда оно может съесть более крупную добычу, например, маленьких червячков или личинок комара. Кроме того, эти кишечнополостные приносят большой урон рыбоводческим прудам, ведь икра становится одним из того, чем питается гидра.

В аквариуме можно во всей красе понаблюдать за тем, как охотится это животное. Гидра висит щупальцами вниз и при этом расставляет их в виде сети. Ее туловище слегка раскачивается и описывает круг. Добыча, проплывающая рядом, касается щупалец, пытается вырваться, но резко перестает двигаться. Стрекательные клетки парализуют ее. Тогда кишечнополостное существо притягивает ее ко рту и съедает.

Если животное хорошо поело, оно раздувается. Это существо может поглотить жертву, которая превышает его по размеру. Рот его может раскрываться очень широко, иногда из него отчетливо виднеется часть организма добычи. После такого зрелища не возникает никаких сомнений в том, что пресноводная гидра по способу питания — хищник.

Бессмертие в Гидре

П. Брайен (1955) и другие заметили, что гидра, потенциально бессмертна из-за того, что она заменяет старые клетки тела новыми каждые 45 дней.
Прямо под щупальцами находится зона роста, где интерстициальные клетки дают начало всем другим клеткам тела. При образовании новых клеток старые клетки выталкиваются к концам щупалец и педального диска, откуда они выпадают наружу.
По мере того как старые клетки теряются с любого полюса Гидры, новые продолжают заменять старые, позволяя Гидре продолжать жить в течение длительного периода времени.
Было показано, что если интерстициальные клетки зоны роста разрушаются, то гибель гидры наступает в течение нескольких дней.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Нервная система и дыхание

В одном из слоев туловища этого существа находится рассеянная нервная система, а в другом — небольшое количество нервных клеток. Всего в организме животного насчитывается 5 тысяч нейронов. Около рта, на подошве и щупальцах у животного есть нервные сплетения.

У гидры не происходит деления нейронов на группы. Клетки воспринимают раздражение и отдают сигнал мускулам. В нервной системе особи есть электрические и химические синапсы, а также белки опсины. Говоря о том, чем дышит гидра, стоит упомянуть, что процесс выделения и дыхания происходит по поверхности всего тела.

Подцарство многоклеточные

Тело образовано множеством клеток. Клетки дифференцированы по форме и функциям, утратили или почти утратили свою самостоятельность, образуют разные ткани и органы, которые объединяются в целостный организм. Организм имеет сложное индивидуальное развитие – онтогенез. Из оплодотворенного (или неоплодотворенного) яйца в процессе онтогенеза развивается взрослый организм. Онтогенез многоклеточных включает дробление яйца на множество клеток (бластомеров), из которых формируются далее зародышевые листки и органы.