Da bi študiral notranja struktura telo hidre, ga ubijejo, pobarvajo in s pomočjo posebnih naprav naredijo vzdolžne in prečne reze skozi njegovo telo, pa tudi najtanjše dele ločeni deliživalsko telo. Če pogledate takšne odseke pod mikroskopom, lahko vidite, da telo hidre ni sestavljeno iz ene celice, kot pri navadni amebi, zeleni eugleni ali ciliatnem čevlju, ampak iz mnogih. Živali, katerih telo je sestavljeno iz veliko število celice imenujemo večcelične. Hidra je torej večcelična žival.
Celice hidra tvorijo stene telesa, ki so sestavljene iz dveh plasti: zunanje in notranje. Med temi plastmi je tanka prozorna nosilna membrana, ki jih ločuje. Zunanji sloj, ali ektoderma, se imenuje tudi koža ali prekrivanje. Notranji sloj ali endodermo imenujemo tudi prebavni.
Zunanja struktura
Telo sladkovodne hidre je oblikovano kot dolga vreča. Običajno je na enem koncu svojega valjastega telesa pritrjen na vodno rastlino, podvodno skalo ali drug predmet. Konec telesa sladkovodne hidre, s katerim se pritrdi na podvodne predmete, se imenuje podplat. Na nasprotnem, prostem koncu telesa je od 6 do 12 lovk, tankih, kot dlake. V iztegnjenem položaju lahko lovke presegajo dolžino hidrinega telesa in dosežejo 25 cm.
Za večino nevretenčarjev je značilna določena simetrija telesa, tj pravilna lokacija dele telesa in nekatere organe glede na os telesa. Simetrija telesa ene ali druge nevretenčarje je tesno povezana z njenim načinom življenja. Za sladkovodno hidro in večino drugih črevesnih votlin je značilna radialna (radialna) simetrija telesa. Skozi telo takšnih živali, ko jih razdelimo na dve enaki polovici, je mogoče narisati veliko simetričnih ravnin. Sevalna simetrija telesa je možna le pri živalih, ki živijo v vodi.
V razred hidroid vključujejo vodne nevretenčarje. V njihovih življenski krog pogosto prisotni, ki se med seboj nadomeščata, dve obliki: polip in meduza. Hidroidi se lahko zbirajo v kolonijah, vendar posamezni posamezniki niso redki. Sledi hidroidov najdemo celo v predkambrijskih plasteh, vendar je zaradi izjemne krhkosti njihovih teles iskanje zelo težko.
Svetel predstavnik hidroida - sladkovodna hidra , en sam polip. Njegovo telo ima podplat, pecelj in dolge lovke glede na pecelj. Giba se kot ritmična gimnastičarka – z vsakim korakom naredi most in se preobrati čez svojo »glavo«. Hidra se pogosto uporablja v laboratorijskih poskusih, njena sposobnost regeneracije in visoka aktivnost matičnih celic, ki zagotavljajo "večno mladost" polipu, so nemške znanstvenike spodbudili k iskanju in preučevanju "gena nesmrtnosti".
Vrste celic Hydra
1. Epitelno-mišična celice tvorijo zunanje pokrove, torej so osnova ektoderma. Naloga teh celic je skrajšati telo hidre ali ga podaljšati, za to imajo mišično vlakno.
2. Prebavno-mišična celice se nahajajo v endodermo. Prilagojeni so za fagocitozo, zajemanje in mešanje delcev hrane, ki so prišli v želodčno votlino, za kar je vsaka celica opremljena z več flagelami. Na splošno flagele in psevdopodi pomagajo hrani prodreti iz črevesne votline v citoplazmo celic hidre. Tako njena prebava poteka na dva načina: intrakavitarno (za to obstaja nabor encimov) in znotrajcelično.
3. pekoče celice ki se nahajajo predvsem na lovkah. So večnamenski. Najprej se hidra brani z njihovo pomočjo - ribo, ki hoče pojesti hidro, zažge strup in ga vrže stran. Drugič, hidra paralizira plen, ki ga ujamejo lovke. Pekoča celica vsebuje kapsulo s strupeno pekočo nitjo, zunaj se nahaja občutljiva dlaka, ki po draženju daje signal za "streljanje". Življenje zbadajoče celice je minljivo: po "strelu" z nitjo umre.
4. Živčne celice , skupaj s procesi, podobnimi zvezdam, ležijo v ektoderma, pod plastjo epitelno-mišičnih celic. Njihova največja koncentracija je pri podplatu in lovkah. Ob vsakem udarcu se hidra odzove, kar je brezpogojni refleks. Polip ima tudi takšno lastnost, kot je razdražljivost. Spomnimo se tudi, da je "dežnik" meduze obrobljen s skupino živčnih celic, gangliji pa se nahajajo v telesu.
5. žlezne celice izločajo lepljivo snov. Nahajajo se v endodermo in pomoč pri prebavi hrane.
6. vmesne celice- okrogle, zelo majhne in nediferencirane - ležijo v ektoderma. Te matične celice se neskončno delijo, se lahko preoblikujejo v katere koli druge, somatske (razen epitelno-mišične) ali spolne celice in zagotavljajo regeneracijo hidre. Obstajajo hidre, ki nimajo vmesnih celic (torej zbadajočih, živčnih in spolnih), ki so sposobne nespolnega razmnoževanja.
7. spolne celice razviti v ektoderma. Jajce sladkovodne hidre je opremljeno s psevdopodi, s katerimi zajame sosednje celice skupaj z njihovimi hranila. Najdeno med hidrami hermafroditizem ko nastanejo jajčeca in sperma pri istem posamezniku, vendar ob različnih časih.
Druge značilnosti sladkovodne hidre
1. Dihalni sistem Hidre nimajo, dihajo po celotni površini telesa.
2. Krvožilni sistem ni oblikovana.
3. Hidra se hrani z ličinkami vodnih žuželk, različnimi majhnimi nevretenčarji, raki (dafnije, kiklopi). Neprebavljeni ostanki hrane se, tako kot drugi koelenterati, odstranijo nazaj skozi ustno odprtino.
4. Hydra je sposobna regeneracijo za katere so odgovorne vmesne celice. Tudi razrezana na drobce, hidra dokonča potrebne organe in se spremeni v več novih posameznikov.
- Podtip: Medusozoa = Medusoproducent
- Razred: Hydrozoa Owen, 1843 = Hydrozoa, hydroid
- Podrazred: Hydroidea = Hidroidi
- Rod: Hydra = Hydra
- Rod: Porpita = Porpita
Zasedba: Anthoathecata (=Hydrida) = Hydras
Rod: Hydra = Hydra
Hidre so zelo razširjene in živijo le v stoječih rezervoarjih ali počasi tekočih rekah. Po naravi so hidre en sam, neaktiven polip z dolžino telesa od 1 do 20 mm. Običajno so hidre pritrjene na substrat: vodne rastline, prst ali drugi predmeti v vodi.
Hidra ima valjasto telo in ima radialno (enoosno-heteropolno) simetrijo. Na njegovem sprednjem koncu je na posebnem stožcu ustje, ki ga obdaja venček, sestavljen iz 5-12 lovk. Telo nekaterih vrst hidre je razdeljeno na samo telo in steblo. Hkrati se na zadnjem koncu telesa (ali peclju) nasproti ust nahaja podplat, organ za gibanje in pritrditev hidre.
Po strukturi je telo hidre vrečka s steno dveh plasti: plast celic ektoderme in plast celic endoderme, med katerimi je mezoglea - tanek sloj medcelične snovi. Telesna votlina hidre ali želodčna votlina tvori izrastke ali izrastke, ki gredo v notranjost lovk. Ena glavna ustna odprtina vodi v želodčno votlino hidre, na njihovem podplatu hidre pa je tudi dodatna odprtina v obliki ozke aboralne pore. Skozi njega se lahko tekočina sprosti iz črevesne votline. Od tod se sprosti tudi mehurček plina, medtem ko se hidra skupaj z njim odlepi od podlage in priplava na površje ter se z glavo (sprednjim) koncem drži v vodnem stolpcu. Na ta način se lahko naseli v rezervoarju in premaga precejšnjo razdaljo s tečajem. Zanimivo je tudi delovanje ustne odprtine, ki je pri hidri, ki se ne hrani, pravzaprav ni, saj se celice ektoderme ustnega stožca tesno zapirajo in tvorijo tesne stike, ki se ne razlikujejo veliko od tistih v drugih delih telesa. Zato se mora hidra pri hranjenju vsakič znova prebiti in znova odpreti usta.
Večino telesa hidre tvorijo epitelno-mišične celice ektoderme in endoderme, ki jih je v hidri približno 20.000. Epitelno-mišične celice ektoderme in endoderme sta dve neodvisni celične linije. Celice ektoderme so cilindrične oblike in tvorijo enoslojni pokrovni epitelij. Kontraktilni procesi teh celic so v bližini mezogleje; nato tvorijo vzdolžne mišice hidre. Epitelno-mišične celice endoderme nosijo 2-5 flagel in so z epitelijskimi deli usmerjene v črevesno votlino. Te celice po eni strani mešajo hrano zaradi delovanja bičkov, po drugi strani pa lahko te celice tvorijo psevdopode, s pomočjo katerih zajamejo delce hrane v notranjosti celice, kjer nastanejo prebavne vakuole.
Epitelno-mišične celice ektoderme in endoderme v zgornji tretjini telesa hidre se lahko mitotično delijo. Novonastale celice se postopoma premikajo: nekatere proti hipostomu in lovkam, druge proti podplatu. Hkrati, ko se premikajo z mesta razmnoževanja, pride do diferenciacije celic. Tako se tiste celice ektoderme, ki so končale na lovkah, spremenijo v celice zbadajočih baterij, na podplatu pa postanejo žlezne celice, ki izločajo sluz, ki je tako potrebna za pritrditev hidre na substrat.
Žlezne celice endoderme, ki jih je približno 5000, ki se nahajajo v telesni votlini hidre, izločajo prebavne encime, ki razgrajujejo hrano v črevesni votlini. In žlezne celice nastanejo iz vmesnih ali intersticijskih celic (i-celic). Nahajajo se med epitelijsko-mišičnimi celicami in izgledajo kot majhne, zaobljene celice, ki jih ima hidra okoli 15 000. Te nediferencirane celice se lahko spremenijo v vse vrste telesnih celic hidre, razen v epitelijsko-mišične. Imajo vse lastnosti matičnih celic in so potencialno sposobne proizvajati spol in somatske celice. Čeprav vmesne matične celice same ne migrirajo, so njihove diferencirajoče se potomske celice sposobne dokaj hitre migracije.
8. Zgodovina odkrivanja in študija
9. Hidra kot modelni objekt
epitelijske mišične celice
Epitelno-mišične celice ektoderme in endoderme tvorijo glavnino telesa hidre. Hidra ima približno 20.000 epitelno-mišičnih celic.
Celice ektoderme imajo cilindrično obliko epitelijskih delov in tvorijo enoslojni pokrovni epitelij. Kontraktilni procesi teh celic so v bližini mezogleje in tvorijo vzdolžne mišice hidre.
Epitelno-mišične celice endoderme so s svojimi epitelijskimi deli usmerjene v črevesno votlino in nosijo 2-5 flagel, ki mešajo hrano. Te celice lahko tvorijo psevdopode, s katerimi zajamejo delce hrane. V celicah nastanejo prebavne vakuole.
Epitelno-mišične celice ektoderme in endoderme sta dve neodvisni celični liniji. V zgornji tretjini telesa hidre se mitotično delijo, njihovi potomci pa se postopoma premikajo bodisi proti hipostomu in lovkam bodisi proti podplatu. Ko se premikate, pride do diferenciacije celic: na primer celice ektoderme na lovkah dajejo celice zbadajočih baterij, na podplatu pa - žlezne celice, ki izločajo sluz.
Žlezne celice endoderme
Železne celice endoderme v črevesno votlino izločajo prebavne encime, ki razgrajujejo hrano. Te celice nastanejo iz intersticijskih celic. Hidra ima približno 5000 žleznih celic.
Intersticijske celice
Med epitelijsko-mišičnimi celicami so skupine majhnih, zaobljenih celic, imenovanih vmesne ali intersticijske. Hidra jih ima okoli 15 000. To so nediferencirane celice. Lahko se spremenijo v druge vrste telesnih celic hidre, razen v epitelno-mišične. Vmesne celice imajo vse lastnosti multipotentnih matičnih celic. Dokazano je, da je vsaka vmesna celica potencialno sposobna proizvajati tako spolne kot somatske celice. Matične vmesne celice se ne selijo, vendar so njihove diferencirajoče potomske celice sposobne hitre migracije.
Živčne celice in živčni sistem
Živčne celice tvorijo v ektodermi primitivni razpršeni živčni sistem - razpršeno živčni pleksus. Endoderma vsebuje posamezne živčne celice. Skupno ima hidra približno 5000 nevronov. Hidra ima zadebelitve razpršenega pleksusa na podplatu, okoli ust in na lovkah. Po novih podatkih ima hidra živčni obroč blizu ust, podoben živčnemu obroču, ki se nahaja na robu dežnika pri hidromeduzah.
Hidra nima jasne delitve na senzorične, interkalarne in motorične nevrone. Ista celica lahko zazna draženje in posreduje signal epitelno-mišičnim celicam. Vendar pa obstajata dve glavni vrsti živčnih celic - senzorične in ganglijske. Telesa občutljivih celic se nahajajo čez epitelijsko plast, imajo nepremičen biček, obdan z ovratnico mikroresic, ki štrli v zunanje okolje in je sposobna zaznati draženje. Ganglijske celice se nahajajo na dnu epitelno-mišičnega, njihovi procesi ne gredo v zunanje okolje. Morfološko je večina nevronov hidre bipolarnih ali multipolarnih.
Hidrin živčni sistem vsebuje tako električne kot kemične sinapse. Od nevrotransmiterjev v hidri so našli dopamin, serotonin, norepinefrin, gama-aminobutirno kislino, glutamat, glicin in številne nevropeptide.
Hidra je najbolj primitivna žival, v živčnih celicah katere najdemo opsine, ki so občutljivi na svetlobo. Analiza gena Hydra opsin kaže, da imata hidra in človeški opsini skupen izvor.
pekoče celice
Glavni članek: Cnidocyte
Pekoče celice nastanejo iz vmesnih celic le v predelu telesa. Najprej se vmesna celica razdeli 3-5 krat in tvori grozd predhodnikov pekočih celic, povezanih s citoplazmatskimi mostovi. Nato se začne diferenciacija, med katero mostovi izginejo. Diferencialni cnidociti migrirajo v lovke. Pekoče celice so med vsemi vrstami celic najštevilčnejše, v hidri jih je okoli 55.000.
Pekoča celica ima pekočo kapsulo, napolnjeno s strupeno snovjo. V notranjost kapsule je privit žilni navoj. Na površini celice je občutljiva dlaka, ko je razdražena, se nit vrže ven in udari žrtev. Po sežiganju filamenta celice odmrejo, iz vmesnih celic pa nastanejo nove.
Hidra ima štiri vrste pekočih celic - stenothels, desmonems, isorhiza holotrichi in isorhiza atrichi. Pri lovu prvi odstrelijo volventi. Njihove spiralne zbadajoče niti zapletajo izrastke telesa žrtve in zagotavljajo njegovo zadrževanje. Pod vplivom sunkov žrtve in vibracij, ki jih povzročajo, tisti z več visok prag prodorno draženje. Konice, ki so prisotne na dnu njihovih zbadajočih filamentov, se zasidrajo v telo plena, strup pa se vbrizga v njegovo telo skozi votlo pekočo nitko.
Veliko število pekočih celic se nahaja na lovkah, kjer tvorijo zbadajoče baterije. Običajno je baterija sestavljena iz ene velike epitelno-mišične celice, v katero so potopljene zbadajoče celice. V središču baterije je velik penetrant, okoli njega so manjši volventi in glutinanti. Knidociti so z dezmosomi povezani z mišičnimi vlakni epitelijske mišične celice. Zdi se, da se veliki glutinanti uporabljajo predvsem za zaščito. Majhni glutinanti se uporabljajo samo pri premikanju hidre, da se lovke trdno pritrdijo na substrat. Njihovo streljanje blokirajo izvlečki iz tkiv žrtev Hydre.
Žganje penetrantov Hydra je bilo raziskano z uporabo ultra-hitrosti snemanja. Izkazalo se je, da celoten proces streljanja traja približno 3 ms. V začetni fazi njegova hitrost doseže 2 m / s, pospešek pa je približno 40.000 g; očitno je to eden najhitrejših celičnih procesov, znanih v naravi. Prva vidna sprememba je bilo povečanje volumna zbadajoče kapsule za približno 10 %, nato se volumen zmanjša na skoraj 50 % prvotnega. Kasneje se je izkazalo, da sta bila tako hitrost kot pospešek pri streljanju nematocist močno podcenjena; po podatkih iz leta 2006 je v zgodnji fazi streljanja hitrost tega procesa 9-18 m/s, pospešek pa od 1.000.000 do 5.000.000 g. To omogoča, da nematocista, ki tehta približno 1 ng, razvije pritisk okoli 7 hPa na konicah konic, kar je primerljivo s pritiskom krogle na tarčo in ji omogoča, da prodre v precej debelo kožico žrtev.
Spolne celice in gametogeneza
Kot vse živali so hidre oogamne. Večina hid je dvodomnih, vendar obstajajo hermafroditske linije hidr. Tako jajčeca kot sperma nastanejo iz i-celic. Menijo, da gre za posebne subpopulacije i-celic, ki jih je mogoče razlikovati po celičnih označevalcih in so v majhnem številu prisotne pri hidrah in med nespolnim razmnoževanjem.
Med oogenezo jajčne celice fagocitizirajo celotno oogonijo, nato pa se več jajčnih celic zlije, nakar se jedro enega od njih spremeni v jedro jajčeca, preostala jedra pa degenerirajo. Ti procesi zagotavljajo hitra rast jajca.
Kot je bilo nedavno prikazano, med spermatogenezo poteka programirana celična smrt dela matičnih celic semenčic in njihova fagocitoza z okoliškimi celicami ektoderme.
Predstavniki tipa Coelenterates so večcelične živali, ki imajo žarkovna (radialna) simetrija.
Njihovo telo je sestavljeno iz dve plasti celic- zunanji (ektoderm) in notranji (endoderm), med katerima se nahaja mezogleja.
V bistvu so koelenterati plenilci. Imajo črevesna votlina kjer se hrana prebavi. Votlina komunicira z okolječez usta. Drugih odprtin ni (neprebavljeni ostanki se vržejo ven skozi usta).
Strukturni diagram črevesnih votlin (na primeru sladkovodne hidre)
Bodite pozorni!
ektoderma
oblikovana epitelno-mišične, zbadajoče, živčne, spolne in srednje (nespecializirane) celice.Endoderma predstavljeno prebavno-mišična in žlezna celice.
Funkcije celic
1. Epitelno-mišična (kožno-mišična) celice bodo opravljale prekrivno funkcijo in imajo tudi mišične procese, ki zagotavljajo gibanje črevesne votline.
2. Pekoče celice imajo kapsulo, napolnjeno s strupom, ki ohromi žrtev (nevroparalitično delovanje). Potopljen v kapsulo pekoča nit. Nahaja se na površini celice občutljivi lasje. Ko se te dlake dotaknemo, se pekoča nit vrže ven in vstopi v telo žrtve.
Shema strukture zbadajoče celice
3. Živčne celice imajo dolge procese, ki skupaj tvorijo nevronsko mrežo. Takšne živčni sistem imenovano difuzno.
Živčni sistem in zaznava draženja hidre
4. Spolne celice zagotavljajo spolno razmnoževanje koelenteratov.
5. Žlezne celice proizvajajo encime, ki prebavljajo hrano v črevesni votlini (to intracavitarna prebava).
6. Prebavno-mišična celice imajo bičico in pronoge. Flagele premikajo vodo z delci hrane, nastali psevdopodi pa jo ujamejo. Nadaljnja prebava poteka v prebavnih vakuolah (to znotrajcelična prebava).
7. Nespecializiran (srednji) celice se lahko preoblikujejo v katero koli vrsto celic in zagotavljajo regeneracijo (obnovo izgubljenih delov) črevesja.
Knidocil- občutljiva dlaka zbadajoče celice koelenteratov.
Encimi- biološko aktivne snovi, ki pospešujejo procese, ki potekajo v celici. Prebavni encimi pospešujejo proces prebave.
razmnoževanje
Pojavi se razmnoževanje črevesnih votlin spolno in aseksualno.
Nespolno razmnoževanje poteka z brstenjem.
V primeru spolnega razmnoževanja se iz oplojenega jajčeca razvije ličinka. Pritrjena na dno se ličinka spremeni v polip. Polipi bodisi tvorijo kolonije ali brstijo prostoživeče meduze. Tukaj lahko govorimo o menjavi generacij: pritrjenega polipa in prostoživeče meduze.
Vrednost koelenteratov
Predstavniki črevesja - koralni polipi tvorijo grebene, včasih pa tudi cele otoke - atole - ki predstavljajo posebne ekosisteme.