Что осуществляют клетки внутреннего слоя гидры

Обновлено: 04.07.2024

Все необходимые для жизни процессы у амебы обыкновенной или инфузории туфельки происходят в одной клетке. В теле гидры и всех других многоклеточных животных разные группы клеток имеют различное значение или, как ещё говорят, различные функции.

Строение

Строение гидры может быть различно, из-за клеток которые выполняют разные функции. Группы клеток, имеющих одинаковое строение и выполняющих определённую функцию в жизни животного, носят название тканей. В теле гидры развиты такие ткани, как покровная, мышечная и нервная. Однако эти ткани не образуют в её теле тех сложных органов, которые имеются у других многоклеточных животных. Таким образом, гидра представляет собой низшее, то есть наиболее простое по своему строению многоклеточное животное.

У червей и других животных более сложных, чем пресноводная гидра, из тканей образуются органы. Из органов, выполняющих общую функцию в жизни животного, в теле животных образуются системы органов (например, нервная система, кровеносная система и др.). У гидры систем органов нет. Размножение гидры происходит двумя способами: половым и бесполым.

Крапивные клетки

Чтобы понять, почему дафнии, прикоснувшись к щупальцам пресноводной гидры, парализуются, необходимо рассмотреть строение щупальца под микроскопом. Вся поверхность щупальца покрыта крошечными узловатыми бугорками. Это особые клетки, имеющие вид пузырьков. Такие клетки есть и на краях тела гидры, но больше всего их на щупальцах. В пузырьках находятся тонкие нити с остриями на концах, торчащими наружу. Когда добыча коснется тела гидры, нити, в спокойном состоянии свернутые в виде спирали, внезапно выбрасываются наружу из своих пузырьков и, как стрелы, вонзаются в тело добычи. При этом из пузырька изливается в ранку капелька яда, парализующего жертву. Сравнительно толстую кожу человека и крупных животных гидра поразить не может. Но в морях живут родственные гидре животные – морские медузы. Крупные медузы могут причинить сильный ожог и человеку. Они обжигают кожу, как крапива. Поэтому эти клетки называются крапивными клетками, а нити – крапивными нитями. Крапивные клетки гидры не только орган нападения на добычу, но и орган защиты.

Мышечные клетки

Некоторые клетки наружного слоя тела гидры с внутренней стороны продолжены узкими мышечными отростками. Эти отростки расположены вдоль тела гидры. Они способны сокращаться. Быстрое сжимание гидры в маленький комочек в ответ на раздражение происходит именно благодаря сокращению этих мышечных отростков. Клетки с такими отростками называются покровно-мышечными. В жизни гидры они играют такую же роль, как у человека мышцы. Таким образом, наружные клетки гидры защищают ее и помогают ей передвигаться.

Нервные клетки

Гидра воспринимает раздражения чувствительными клетками, расположенными в эктодерме (наружном слое). Передаются эти раздражения через нервные клетки, находящиеся в покровном слое, ближе к основанию покровно-мышечных клеток, на опорной перепонке, соединяясь между собой. Нервные клетки образуют нервную сеть. Эта сеть является зачатком нервной системы.

От чувствительных клеток раздражение (например, от прикосновения иглой или палочкой) передается нервным клеткам и распространяется по всей нервной сети гидры. От нервной сети раздражение переходит на покровно-мышечные клетки. Отростки их сокращаются, и соответственно сокращается все тело гидры. Так гидра отвечает на внешние раздражения. Сокращение тела гидры от прикосновения имеет защитное значение.

Пищеварительные клетки

Клетки пищеварительного слоя значительно крупнее, чем клетки покровного слоя. На своей внутренней части, обращенной к кишечной полости, эти клетки имеют длинные жгутики. Двигаясь, жгутики перемешивают частицы пищи, попавшие внутрь кишечной полости. Пищеварительные клетки выделяют сок, переваривающий пищу. Переваренная пища всасывается клетками пищеварительного слоя, а из них поступает во все клетки тела. Не переваренные остатки пищи выбрасываются наружу через ротовое отверстие.

Рабочая тетрадь по биологии 7 класс. Часть 1, 2 Суматохин, Кучменко Вентана-Граф

Тип Кишечнополостные относится к подцарству Животные. Его представители – это настоящие высшие многоклеточные животные, для которых характерна лучевая симметрия тела. Все представители этого касса обладают целым рядом основных черт, к которым относятся:

Двуслойное строение (наружный слой – эктодерм, внутренний – энтодерма);

Наличие кишечной (гастральной) полости, которая сообщается с внешней средой с помощью ротового отверстия;

Нервная система диффузного типа;

Мешковидная форма тела;

Наличие стрекательных клеток, которые необходимы им для защиты от нападений врагов и захвата добычи.

№ 2. Установите взаимосвязь строения различных типов клеток гидры и осуществляемых ими функций.

Как и у всех других многоклеточных животных, в теле гидры присутствуют разные типы клеток, которые выполняют различные функции. Из-за этого и строение ее тела может быть различно.

Итак, тело гидры имеет лучевую симметрию и состоит из двух слоев клеток – эктодермы (наружного слоя) и энтодермы (внутреннего слоя), между которыми располагается мезоглея. В свою очередь эктодерма состоит из нервных, стрекательных, эпителиально-мускульных, промежуточных и половых клеток. Энтодерма – из железистых и пищеварительно-мускульных клеток.

Эпителиально-мускульные или кожно-мускульные клетки выполняют покровную функцию. Они также имеют мышечные отростки, при помощи которых обеспечивается движение гидры. Стрекательные клетки имеют капсулу, которая заполнена ядом, парализующим жертву. Внутрь капсулы погружена стрекательная нить, а на поверхности каждой такой клетки есть чувствительный волосок (книдоциль). Если к этому волоску прикасается жертва, то стрекательная нить выбрасывается наружу и попадает в ее тело.

Нервные клетки обладают длинными отростками и ими соединяются друг с другом, образуя нервную сеть. Они отвечает за реакции организма гидры на раздражитель из внешней среды, провоцируя сокращение ее тела. Железистые клетки вырабатывают ферменты, которые нужны для переваривания пищи в кишечной полости. Такой процесс называется внутриполостным пищеварением.

Пищеварительно-мускульные клетки имеют ложноножки и жгутики. При помощи жгутиков происходит перемещение воды с частичками пищи, а при помощи ложноножек – ее захват. Дальнейшее переваривание называется внутриклеточным пищеварением, потому что происходит в пищеварительных вакуолях.

Промежуточные или неспециализированные клетки в строении гидры способны превращаться в любой тип клеток, а также обеспечивают регенерацию у кишечнополостных.

№ 3. На примере одного из представителей кишечнополостных объясните, почему у животных встречается лучевая симметрия.

Лучевая симметрия тела является общим признаком организмов, которые ведут малоподвижный или прикрепленный образ жизни. Например, у гидры щупальца имеют особый порядок расположения по отношению к оси его симметрии, при котором просто расходятся от нее, словно лучи солнца. Таким образом, гидра может защищаться от нападений врагов со всех сторон своего тела и улавливать пищу в равной степени.

№ 4. Сравните особенности жизнедеятельности кишечнополостных и простейших. Сделайте вывод об уровне организации кишечнополостных.

Представители простейших и кишечнополостных обитают в водной среде и имеют клеточное строение. Являются эукариотами, потому что их клетки имеют ядро. По типу питания большинство из них гетеротрофы. Дыхание и у простейших, и у кишечнополостных происходит через всю поверхность их тела.

Кишечнополостные являются многоклеточными животными, которые имеют лучевую симметрию тела. Их тело состоит из двух слоев – внутреннего (энтодермы) и внешнего (эктодермы), между ними располагается мезоглея. В эктодерме содержатся стрекательные клетки, которые служат кишечнополостным для охоты за добычей и для защиты от врагов.

В основном все представители кишечнополостных – хищники. У них есть кишечная полость, в которой переваривается пища и которая сообщается с окружающей средой с помощью рта. Непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу также через рот.

Дышат кишечнополостные всей поверхностью тела. Размножение возможно как бесполым, так и половым путем. Бесполый происходит способом почкования. При половом из оплодотворенной яйцеклетки развивается организм в личиночной стадии, который потом превращается в полип. Несколько полипов образуют колонии или отпочковывают медуз. В дальнейшем происходит чередование формы прикрепленного полипа и свободноживущей медузы.

№ 5. Используя информационные ресурсы, подготовьте обзор роли кишечнополостных в природе, их практического значения для человека.

Кишечнополостные обитают практически в любом уголке нашей планеты: в пресноводных водоемах, на поверхности и в глубинах океанов, в тропиках и полярных областях, а также в толще разнообразных грунтов. И на сегодняшний день изучено около 9 000 видов таких живых организмов. Они являются важнейшим звеном цепочки питания в Мировом океане и регулируют численность ракообразных и рыб.

Кроме того, кишечнополостные способствуют повышению биопродуктивности водных объектов и формируют биоценоз морей. Из-за того, что питаются они взвешенной органикой, способствуют очищению водоемов. Например, гидры, которые обитают в пресных водоемах, очищают их воды от органики. А коралловые полипы актиния, которые питаются не только водорослями, но и бактериями, и простейшими животными, выполняют функцию природных фильтров.

Колониальные полипы – представители кишечнополостных – образуют коралловые рифы на мелководье в тропических лесах. А из кольцеобразных рифов образуются атоллы – острова тропических морей. Коралловые полипы участвуют в круговороте кальция в природе, служат убежищем для водорослей-симбионтов, образуют осадочные породы.

Значимую роль кишечнополостные играют и в симбиозе с другими организмами. Например, при симбиозе рыб-клоунов и актиний, рыбы ухаживают за ней, очищая от мусора и остатков пищи. А актиния питается остатками добычи рыб-клоунов.

Однако есть среди кишечнополостных и паразиты животных. Например, личинки медузы кунина и куноктанта могут прикрепляться к зонтику других медуз, забирая из их желудка своими щупальцами пищу для себя.

Значимы кишечнополостные и в промышленной деятельности человека. Например, в пищу используются некоторые виды медуз, промысел которых налажен в Японии и Китае. Из коралловых полипов изготавливают различные украшения, предметы интерьера и искусства. А ветки кораллов часто можно увидеть в качестве сувениров. Из красных и черных кораллов производят дорогие ювелирные изделия.

Также коралловый известняк служит хорошим строительным материалом, из которого получают известь. Не редко в современной медицине используют медуз и гидроидных полипов, как для проведения лабораторных исследований, так и для получения биологически активных веществ.

Но есть и негативное влияние кишечнополостных в жизни человека. Разрастаясь, коралловые полипы формируют рифы, которые препятствуют свободному передвижению судов. Полипы и медузы также поедают большое количество мальков рыб, что негативно сказывается на состоянии рыбного хозяйства. Опасен для человека и непосредственно яд некоторых медуз, например, португальского кораблика, который обитает в тропических морях и своим ядом стрекательных клеток может наносить не только сильные ожоги, но и вызывать нарушения в работе сердца, органов дыхания и т.д.

№ 6. Занесите сведения о строении кишечнополостных в таблицу, составленную при изучении систем органов животных.

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

Любовь Богданова

Выбранный для просмотра документ Внутреннее строение гидры. 7 класс.docx

Поурочный план Дата Класс ____ 7 -ые

Урок 9 биологии

Тема урока: Внутреннее строение. Двухслойность. Эктодерма и энтодерма. Разнообразие клеток. Питание гидры. Дыхание. Раздражимость.

Тип урока: комбинированный.

Цели урока: раскрыть особенности внутреннего строения пресноводной гидры в связи с её средой обитания.

Образовательные: добиваться усвоения учащимися знаний об особенностях внутреннего строения и жизнедеятельности кишечнополостных, показать на примере кишечнополостных низкую организацию многоклеточных животных, подтверждающую о глубокой древности данного типа организмов;

Развивающие: способствовать развитию у школьников умений распознавать и сравнивать различные клетки тела гидры, работать с учебником и дополнительной литературой и источниками, выделять главное, делать самостоятельно выводы урока.

Воспитательные: воспитывать умения работать в парах, в группах, индивидуально.

Содержание учебного материала

Подготовка к ВОУД, ЕНТ

Задания на развитие функцио--нальной грамотности

Индивидуально-коррекционная работа

Работа в парах по терминам:

Кишечнополостные, кишечная полость, полип, лучевая (радиальная) симметрия, подошва.

Соотнесите характеристики представителям кишечнополостным:

Пресные водоемы со стоячей или проточной водой.

Соленая вода морей и океанов.

Расслабление и сокращение подошвы.

Куполообразное в форме зонтика.

Похожи на различные цветы (георгины, гвоздики).

Тело данного животного в виде тонкого продолговатого мешочка длиной всего от 2–3 мм до 1 см.

У них рот и щупальца находятся на нижней стороне колокола. Подошвы у них нет.

Рот окружен венчиком из 5 – 12 щупалец.

У её в 6 рядов располагается 192 щупальца.

III . Актуализация знаний

Известно, что кишечнополостные – многообразная по форме группа животных, имеющая, несмотря на это единый, общий план внешнего и внутреннего строения.

Вспомните, что характерно для внешнего строения гидры?

Что характерно для внешнего строения медузы?

Одинаков ли для них способ передвижения?

IV . Изучение н/м:

Цель: выявить особенности внутреннего строения и процессов жизнедеятельности кишечнополостных животных.

Внутреннее строение гидры.

А). Работа в парах:

Используя материал учебника на странице 142и рисунок 97 параграфа 37 под редакцией К.Кайыма, ответьте на вопрос:

Из скольких слоев клеток состоит тело гидры? Как они называются? (слайд 4).

Строение тела гидры

Тело гидры имеет вид мешочка, стенки которого состоят из двух слоев клеток – наружного (эктодермы) и внутреннего (энтодермы). Между ними располагается бесструктурное вещество – мезоглий. Внутри тела имеется кишечная полость .

Заполните таблицу (учитель помогает):

Эктодерма (наружный слой)

Энтодерма (внутренний слой)

Кожно-мускульные (покровы тела, сокращение).

Пищеварительные клетки (пищеварение внутри клетки, образование пищеварительных вакуолей).

Стрекательные (нападение, защита)

Железистые клетки (выделение пищеварительного сока).

Половые (размножение).

Нервные (образование диффузной нервной системы).

Промежуточные клетки (регенерация)

(Дальнейшее изучение внутреннего строения кишечнополостных животных осуществляется через работу в группах под контролем учителя).

Используя материал учебника на странице 142- 144 параграфа 37 под редакцией К.Кайыма и приложения №1, изучите предложенное строение и функции клеток кишечнополостных, обсудите в группах и выступите перед классом по данной теме.

Эктодерма, строение и функции кожно- мускульных и стрекательных клеток.

Почему стрекательных клеток больше всего на щупальцах? (защита).

Строение и функции нервных клеток, рефлекс, этапы рефлекса (составьте в виде схемы).

Дыхание и выделение.

Особых органов дыхания у гидры нет, растворенный в воде кислород проникает в неё через всю поверхность тела.

Закрепление

Из каких клеток состоит эктодерма? Каковы их функции?

Что такое рефлекс? Какова роль нервной системы в жизни гидры?

Что такое регенерация

Б). Заполните таблицу:

Особенности строения и процессов жизнедеятельности амебы и пресноводной гидры

Сравниваемый признак

Пресноводная гидра

В). Заполните пропуски в тексте.

Стенки гидры состоят из _____________ слоёв клеток. Внутри тела имеется________ полость. В ____________ слое располагаются различные клетки. Благодаря наличию мускульных волоконец в основании каждой такой клетки гидра может передвигаться и _______________ длину своего тела. На поверхности тела гидры, особенно на её щупальцах, много _______________ клеток. В этих клетках, в особой ________________ находятся тонкие нити с зазубринками. Когда добыча, проплывающая мимо, коснется чувствительного волоска, ______________ выбрасываются наружу и вонзаются в тело жертвы. Яд _________________ в добычу. Стрекательные клетки ______________ гидру от рыб и крупных водных насекомых.

Г). Выберите правильные утверждения.

1.Среди кишечнополостных животных есть представители с лучевой и двусторонней симметрией тела.

2.Все кишечнополостные имеют стрекательные клетки.

3.Все кишечнополостные – пресноводные животные.
4.Наружный слой тела кишечнополостных образован кожно-мускульными, стрекательными, нервными и промежуточными клетками.

5.Передвижение гидры происходит благодаря сокращению стрекательных нитей.

6.Все кишечнополостные – хищники.

7.У кишечнополостных два типа пищеварения – внутриклеточное и внеклеточное.

8.Гидры не способны реагировать на раздражения.

9.Назовите характерные признаки пресноводной гидры.

10. Вставьте пропущенные слова в предложениях.

Д). Вставьте пропущенные слова:

Гидра прикрепляется . к субстрату, на другом конце находится . окруженный . . Гидра . организм. Клетки ее специализированны, образуют . слоя. Между ними находится . . Отличительный признак кишечнополостных животных наличие . клеток. Их особенно много находится на . и вокруг рта. Наружный слой называется . , внутренний слой . . Через рот пища попадает в . полость.

VI . Подведение итогов:

Гидра – двухслойный многоклеточный организм, имеющий кишечную полость, лучевую симметрию, обладающий безусловными рефлексами.

Продолжите самостоятельно подведение итогов урока.

VII . Д/З:

Изучить параграф 37.

Повторить признаки кишечнополостных животных.

VIII . Рефлексия:

Выбери соответствующий смайлик вашему настроению в начале и в конце уроке:

Приложение №1:

А). Эктодерма – наружный слой клеток , состоящий из кожно-мускульных и стрекательных клеток , которые способствуют передвижению, защите и нападению.

Больше всего в наружном слое находится кожно-мускульных клеток.

http://fs1.uclg.ru/images/52ff6e86254c5551.jpg

Б). Стрекательные клетки или крапивные .

http://fs1.uclg.ru/images/52ff6edf35a19edd.jpg

Называют их так, потому, что они содержат крапивный яд. Расположены по всему телу, но больше всего их на щупальцах. Стрекательные клетки служат средством защиты и нападения на добычу. Стрекательные клетки имеют стрекательную капсулу, стрекательную нить, чувствительный волосок.

Как только рачок, малек рыбы или другое маленькое животное коснется чувствительного волоска, стрекательная нить стремительно распрямляется, ее конец выбрасывается наружу и вонзается в жертву. По каналу, проходящему внутри нити, из стрекательной капсулы в тело добычи попадает яд, вызывающий гибель мелких животных. Как правило, выстреливает сразу много стрекательных клеток. Затем гидра щупальцами подтягивает добычу ко рту и заглатывает. Рыбы

http://fs1.uclg.ru/images/52ff6ecd1f22c3fb.jpg

В). Нервные клетки имеют необычную форму – звездчатую с несколькими отростками. Отростки соседних нервных клеток соприкасаются между собой и образуют нервные сплетения или нервную сеть. Нервные отростки способны воспринимать различные раздражения (свет, тепло, механические воздействия), в результате чего в нервных клетках развивается возбуждение. Если к гидре прикоснуться тонкой иглой, то возбуждение от раздражения одной из нервных клеток передается по отросткам другим нервным клеткам, а от них - также кожно – мускульным клеткам, что вызывает сокращение мускульных волоконец, и гидра сжимается в комочек. Происходит рефлекс. Рефлекс состоит из трех последовательных этапов: восприятия раздражения, передачи возбуждения от этого раздражителя по нервным клеткам и ответной реакцией организма каким- либо действием.

Г). Промежуточные клетки самые мелкие в эктодерме, но играют значительную роль в жизни гидры, так как восстанавливают утраченные части тела. Это явление называют регенерация .

25 сентября 1740 Абраам Трамбле разрезал гидру на две части. Обе части после операции продолжали жить. Из одного куска, названного Трамбле "головой", выросло новое тело, а из другого - новая "голова". Спустя 14 дней после эксперимента возникли два новых живых организма. Гидра невелика, всего 2,5 сантиметра. Такое небольшое существо делили на сто кусочков - и из каждого куска возникала новая гидра. Ее расщепляли пополам, и мешали половинкам срастись - получались два взаимосвязанных друг с другом животных. Расчленяли гидру на пучки - образовывалась пучкообразная колония гидр. Когда же разрезали несколько гидр и позволяли отдельным частям срастись, получались и вовсе страшилища: организмы о двух головах и даже нескольких. И эти чудовищные, уродливые формы продолжали жить, питаться и размножаться! Один из известнейших опытов Трамбле состоит в том, что с помощью свиной щетинки он вывернул гидру наизнанку, то есть внутренняя ее сторона стала внешней; после этого животное жило, как ни в чем не бывало.

Д). Энтодерма, строение и функции пищеварительно – мускульных и железистых клеток

http://fs1.uclg.ru/images/52ff6ef0316f49e3.jpg

Гидра – активный хищник. Об этом сказал еще Абрам Трамбле, наблюдая за гидрой. Если гидра голодна, ее тело вытягивается во всю длину и щупальца свисают вниз. Проглоченная гидрой пища раздражает чувствительные клетки энтодермы. В ответ на раздражение они выделяют в кишечную полость пищеварительный сок. Под его влиянием происходит частичное переваривание пищи.

Переходим к внутреннему слою – энтодерме. Он состоит из двух видов клеток:

А ) железистые (выделяющие пищеварительные соки в кишечную полость, под влиянием которых добыча гидры размягчается и распадается на мелкие частицы).

Б ) пищеварительные (имеющие ложноножки и жгутики. Жгутики находятся в постоянном движении и подгребают частицы к клеткам. Ложноножки захватывают пищу. Дальнейшее переваривание происходит внутри клетки ( внутриклеточное пищеварение).

Таким образом, переваривание пищи осуществляется как внутри клеток, так и в кишечной полости под влиянием пищеварительного сока железистых клеток. Такое полостное и внутриклеточное пищеварение характерно для всех кишечнополостных. Следует также отметить, что не переваренные остатки пищи удаляются через ротовое отверстие.

Благодаря специальному окрашиванию на этом снимке видны два типа клеток гидры

Гидры — одни из самых простых и примитивных по своему строению живых существ: их тело состоит всего из двух слоев клеток нескольких типов. Несмотря на это, изучение гидр продолжает преподносить сюрпризы. Новое исследование американских ученых показало, что на удивление сложное для такого существа поведение объясняется многофункциональностью его мышечных клеток и большей, чем до сих пор считалось, внутренней связностью нервной системы.

Рис. 2. Общая схема строения тела гидры

Конечно, клетки разных типов распределены по двумя слоям неравномерно. Например, железистые клетки по понятным причинам сосредоточены в энтодерме, а стрекательные — в эктодерме.

В эктодерме гидры образуемые кожно-мышечными клетками двигательные волоконца идут продольно, от подошвы к окруженному щупальцами рту, в энтодерме же ориентированы поперечно и опоясывают тело. Синапсы (соединения между клетками, передающие возбуждение) у гидры есть как между нейронами, так и между кожно-мышечными клетками, которые тоже способны передавать друг другу сигналы к сокращению.

До сих пор считалось, что эктодерма и энтодерма, в которых кожно-мышечные волокна перпендикулярны друг к другу, отвечают за разные движения (эктодермальные — сокращаясь по вертикальной оси, а энтодермальные — по окружности тела) и осуществляют их независимо друг от друга, каждый с собственным механизмом иннервации. Однако недавняя работа, выполненная сотрудниками лаборатории морской биологии Чикагского университета, показала, что картина сложнее.

Распространение возбуждения между нервными и кожно-мышечными клетками гидры изучалось с помощью двух методов: вживления в тело животного электродов и добавления в клетки гидры (с помощью генетической модификации плазмидами) кальциевых индикаторов — флуоресцентных молекул, изменяющих интенсивность своей флуоресценции в ответ на изменение содержания в клетке кальция. Кальций здесь важен потому, что его ионы, перемещаясь в клетку или из клетки по кальциевым каналам, меняют ее электрический заряд, — таким образом передаются нервные сигналы. Кальциевые индикаторы, регистрирующие активность клеток энтодермы, флуоресцировали оттенками красного, индикаторы эктодермы — зеленым, а при одновременной активности клеток двух слоев получался желтый цвет (справа на рис. 3).

Рис. 3. Слева — наложенные друг на друга микроснимки движений гидры: вытягивание (фиолетовый), сжатие (голубой) и сгибание (желтый). Справа — запись движений гидры, на которой зеленым светятся в моменты активности клетки эктодермы, а красным — клетки энтодермы. Изображения с сайта news.uchicago.edu

В результате было выделено семь основных разновидностей движений гидры, которым соответствуют семь пространственно-временных паттернов появления и волнообразного распространения возбуждения в кожно-мускульной ткани гидры (рис. 4).

Рис. 4. Основные движения гидры

Как менялся со временем уровень активности кальциевых индикаторов (а значит, — и возбуждения клеток) в энтодерме и эктодерме гидры при совершении каждого движения, видно на кимограммах (диаграммах, показывающих изменение определенного физиологического параметра во времени), которые показаны на рис. 5.

Рис. 5. Флуоресценция кальциевых индикаторов в кожно-мышечных клетках гидры при совершении ею разных движений и кимограммы

Характер нарастания и спада возбуждения кожно-мышечной ткани в разных слоях тела гидры также отличается при движениях разных типов. Например, при резком вертикальном сокращении тела пик притока ионов кальция через кальциевые каналы достигается примерно через 0,15 с после начала совершения движения (это движение очень быстрое), а при активном вытягивании тела — только через 3,15 секунд (рис. 6).

Рис. 6. Интенсивность флуоресценции и уровень притока ионов кальция через кальциевые каналы

Ученые выяснили, что одни и те же мышечные клетки у гидры могут быть задействованы в разных паттернах с разной кинетикой. И наоборот, в одном паттерне могут быть задействованы клетки из разных слоев тела гидры. То есть, каждая из них мультифункциональна, может передавать возбуждения по разным схемам и с разной интенсивностью через связи, выходящие за пределы того слоя тела, в котором она находится (здесь имеются в виду цепочки передачи сигналов и между кожно-мышечными клетками, и между нервными, и между обоими этими типами сразу с помощью синапсов).

Это первое исследование такого рода, выполненное для целого — и живого — организма, и оно позволяет сделать интересные выводы. Во-первых, мультифункциональность и межслойная взаимосвязь кожно-мышечных и нервных клеток помогает понять, как такому примитивному многоклеточному животному с просто устроенным телом и небольшим количеством клеток удалось освоить множество разных движений, необходимых для жизни. Во-вторых же, это в целом проливает свет на ранние этапы эволюции поведения многоклеточных организмов, когда дифференциация их тканей и клеток еще только начиналась, однако со всеми основными вызовами — необходимостью питаться, защищаться и размножаться — они уже столкнулись. Благодаря таким исследованиям, в перспективе, возможно, удастся лучше понять и физиологические основы нашего поведения.

Читайте также: