Cnidocyt

Cnidocyte (nematocyt) är en stickande cell som är inneboende i både polypoida och medusoida generationer i cnidarias (cnidaria) livscykel . Cnidocyter används av cnidarians för jakt på bytesdjur och försvar mot fiender. Varje cnidocyt innehåller en specifik intracellulär organell som kallas "cnidocyst" (eller "nematocyst"), som i själva verket säkerställer nederlag för fienden eller matobjektet.

Struktur och verkningsmekanism

Den mest karakteristiska egenskapen hos cnidocyter är närvaron av en cnidocyst (nematocyst). Detta är en komplex organell: en kolvformad kapsel, till vilken en ihålig tvinnad filamentstruktur är fäst. Den yttre delen av cnidocyten bär en hårliknande "trigger utväxt" som kallas cnidocil. Det är en icke-rörlig flagellum omgiven av en krage av mikrovilli . Cnidocilen aktiveras mekaniskt (när potentiellt byte eller en fiende rör vid det), och sedan "skjuter" cnidocysten - dess spikar, som ligger vid basen av den stickande tråden, tränger igenom målet och den ihåliga stickande tråden vänds ut och in och sticker igenom. offrets kropp. Detta är en av de snabbaste biologiska processerna. Eversionen av tråden tar mikrosekunder, medan den rörliga delen av cnidocysten upplever en acceleration nära 40 000 g [1] [2] , och enligt nyare data upp till 5 410 000 g [3] (alla siffror för hydra ). Efter införande av cnidocysten injiceras dess giftiga innehåll i målorganismens vävnader. Den snabba effekten av de injicerade neurotoxinerna ger en omedelbar förlamande effekt på det rörliga bytet och gör att de stillasittande cnidarianerna kan bemästra det.

Skjutmekanism

Nematocysten innehåller en hög koncentration av tvåvärda kalciumjoner. Vid aktivering av triggerutväxten frigörs de från kapseln till cnidocytens cytoplasma . Detta leder till bildandet av en signifikant kalciumkoncentrationsgradient från olika sidor av cnidocytplasmamembranet. Som ett resultat uppstår osmotiskt tryck , på grund av vilket det finns ett snabbt flöde av vatten in i cellen från miljön. Ett sådant inflöde av vatten höjer omedelbart det intracellulära trycket, på grund av vilket den mobila delen av nematocysten explosivt kastas ut från cellen till utsidan.

Sätt att känna igen byten

Det faktum att nematocyster kan skjuta på egen hand under vissa omständigheter skapar problem för cnidarians. För det första kan djuret sticka sig själv. För det andra är cnidocyter celler som bara kan användas en gång, varefter de måste ersättas till priset av höga energikostnader för bildandet av en liknande cell. För att reglera deras användning har det under evolutionens gång utvecklats ett system i djurorganismer där cnidocyter kombineras till "batterier" som innehåller flera typer av stickande celler fästa vid epitelmuskulaturen som stödjer dem och bildar synapser på dem nervceller.

Variationer av cnidocyter

I allmänhet finns det i olika taxa av cnidarians mer än 30 typer av cnidocyter. De kan delas in i 4 stora grupper:

Beroende på art kan en organism ha en eller olika kombinationer av flera typer av nematocyter.

Cnidocyttoxicitet

Nematocyster innehåller en mycket liten mängd gift, men det är extremt starkt: i ett av experimenten visades det att utsläpp av en enda nematocyt kan döda en Drosophila-larv, som är flera hundra tusen gånger större än den.

De farligaste för människor är boxmaneternas nematocyter . En medlem av denna klass, havsgetingen ( Chironex fleckeri ), är erkänd av Australian Institute of Marine Research som det giftigaste vattenlevande djuret som är känt. Det orsakar extremt svår smärta, som ofta slutar med döden, i vissa fall efter 2-3 minuter; chanserna att överleva i fallet när en person blir stucken av en havsgeting under simning tenderar att vara noll.

Andra cnidarians, som lejonmaneter ( Cyanea capillata ), som beskrivs i Arthur Conan Doyles berättelse "The Lion's Mane" (från Sherlock Holmes -cykeln ), eller sifonoforen " portugisisk man-of-war" kan orsakar också mycket allvarlig skada på människor, i vissa fall leder till döden.

Å andra sidan är nematocysterna hos väldigt många arter av cnidarians inte kapabla att penetrera mänsklig hud. Hos dessa djur används nematocyter nästan uteslutande för jakt på små bytesdjur. Dessutom, i koloniala anemoner, används cnidocyter för att sticka en polyp mot en annan i kampen om en gynnsam plats.

Giftet från cnidarians (liksom från många andra djur) kan ha en artspecifik effekt: giftet som är lågt giftigt för människor och däggdjur kan samtidigt ha en extremt stark skadlig effekt på det vanliga bytet hos cnidarians . Sådana artspecifika egenskaper hos giftet används för närvarande i syntesen av nya läkemedel och insekticider .

Frånvaron av cnidocyter i ctenoforer blev vid en tidpunkt ett av argumenten för att dela upp typen av coelenterater i oberoende typer av cnidarianer och ctenoforer.

Anteckningar

  1. ↑ Holstein T., Tardent P. An ultrahigh-speed analysis of exocytosis: nematocyst discharge  //  Science : journal. - 1984. - Vol. 223 , nr. 4638 . - s. 830-833 . - doi : 10.1126/science.6695186 . — PMID 6695186 .
  2. ↑ Kass-Simon G., Scappaticci AA Jr. Nematocysters beteende- och utvecklingsfysiologi  // Canadian Journal of  Zoology : journal. - 2002. - Vol. 80 . - P. 1772-1794 . - doi : 10.1139/Z02-135 .
  3. ↑ Nüchter Timm, Benoit Martin, Engel Ulrike, Özbek Suat, Holstein Thomas W. Nanosecond-scale kinetics of nematocyst discharge  // Current Biology  : journal  . - Cell Press , 2006. - Vol. 16 , nr. 9 . - P.R316-R318 . - doi : 10.1016/j.cub.2006.03.089 .

Källor

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk