Polypedilum vanderplanki

Polypedilum vanderplanki
vetenskaplig klassificering
Domän:eukaryoterRike:DjurUnderrike:EumetazoiIngen rang:Bilateralt symmetriskIngen rang:protostomerIngen rang:RuggningIngen rang:PanarthropodaSorts:leddjurUndertyp:Trakeal andningSuperklass:sexbentKlass:InsekterUnderklass:bevingade insekterInfraklass:NewwingsSkatt:Insekter med full metamorfosSuperorder:AntliophoraTrupp:DipteraUnderordning:Långhårig dipteraInfrasquad:CulicomorphaSuperfamilj:ChironomoideaFamilj:Bell myggorSe:Polypedilum vanderplanki
Internationellt vetenskapligt namn
Polypedilum vanderplanki Hinton , 1951

Polypedilum vanderplanki   (lat.) är en art av ringmyggor från släktet Polypedilum , vars utbredningsområde täcker Nigeria , Uganda [1] . Arten är känd för det faktum att dess larver kan överleva under extrema förhållanden, existera under lång tid i ett tillstånd av nästan fullständig uttorkning och snabbt återgå till livet när gynnsamma förhållanden inträffar.

Beskrivning

Små ringande myggor , vinglängd från 1,3 till 2 mm. Kroppens huvudfärg är brunsvart, benen är gulbruna. Arten beskrevs första gången 1951 av den brittiske entomologen H. Hinton (Hinton, HE; ​​University of Bristol , Bristol , UK ). P. vanderplanki är uppkallad efter biologen Dr. FL Vanderplank , som var den första att samla in och studera typserierna och larverna i Nigeria 1949 och 1950 [1] .

Överlevnad under extrema förhållanden

Larverna kan leva i vatten med en temperatur på +60…+70 °C och överleva torka i helt uttorkande vattendrag [2] , faller in i ett tillstånd av hypometabolism  - kryptobios [3] . Under dessa förhållanden "torkar larvens kropp upp" och behåller endast upp till 3% av vatteninnehållet av den totala kroppsvikten. När de är uttorkade blir larverna immuna mot många extrema miljöförhållanden. Kan överleva vid temperaturer från -170 °C till +106 °C [4] , mycket höga (upp till 7000 Grå [5] ) nivåer av gammastrålning och exponering för vakuum [6] [7] .

Larverna av Polypedilum vanderplanki är bland de få flercelliga organismer som kan motstå nästan total uttorkning ( anhydrobios ) för att överleva under ogynnsamma miljöförhållanden. När larverna torkar ersätts vattnet i deras kroppar av trehalosmolekyler och några andra biomolekyler som hjälper till att "bevara" larvvävnaderna när de torkas [8] [9] . Med långsam torkning (0,22 ml per dag) utförs efterföljande rehydrering av larven genom att syntetisera och ackumulera 38 μg trehalos . Larver som uttorkades 3 gånger snabbare ackumulerar endast 6,8 μg trehalos, vilket hindrar dem från att behålla och återuppta sin vitala aktivitet efter rehydrering (påfyllning av vätska i kroppen) [10] [11] .

Inom vetenskap

I februari 2014, på ISS , som en del av det rysk-japanska Space Midge-experimentet ("Space Mosquito"), studerades utgången från kryptobios under rymdförhållanden med exemplet med larverna från Polypedilum vanderplanki . Under experimentets gång studerades också processerna för utveckling av larver i mikrogravitation och ökad bakgrundsstrålning [8] . I september 2014 publicerades en artikel om resultaten av en studie av arvsmassan hos Polypedilum vanderplanki . En internationell grupp forskare under ledning av Takahiro Kikawada bestämde och sammanställde den fullständiga genomsekvensen av Polypedilum vanderplanki , såväl som genomet från en närbesläktad art , Polypedilum nubifer, som inte har förmågan att kryptobios. Deras jämförelse gjorde det möjligt att identifiera gener som aktiveras när larverna torkar ut och under återhämtning efter torkning. Många av dessa gener, i synnerhet generna för LEA-proteiner, är inte karakteristiska för andra insekter och förekom förmodligen i genomet av Polypedilum vanderplanki som ett resultat av horisontell genöverföring . [12]

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Hinton, H.E. 1951. En ny chironomid från Afrika, vars larv kan uttorkas utan skada. Proceedings of the Zoological Society of London , 121(2): 371-380. ISSN: 1469-7998
  2. ↑ Akimushkin I.I. Djurens värld. Djurvärlden: Insekter. Spindlar. Sällskapsdjur. - M .: Thought, 1993. - T. 3. - ISBN 5-244-00444-1
  3. ↑ E. I. Shagimardanova - Utveckling av kryptobios i Polypedilum vanderplanki: rollen av horisontell genöverföring från bakterier. Kazan.
  4. ↑ M. Watanabe, T. Kikawada, T. Okuda, 2003 Ökning av intern jonkoncentration utlöser trehalossyntes associerad med kryptobios i larver av Polypedilum vanderplanki. Journal of Experimental Biology, 206 13 (juli 2003), 2281 2286 , 0022-094
  5. ↑ Watanabe M1, Sakashita T., Fujita A., Kikawada T., Horikawa DD, Nakahara Y., Wada S., Funayama T., Hamada N., Kobayashi Y., Okuda T. - Biologiska effekter av anhydrobios i en afrikansk chironomid, Polypedilum vanderplanki om strålningstolerans. . Hämtad 3 oktober 2017. Arkiverad från originalet 15 januari 2018.
  6. ↑ Okuda, T.; Watanabe, M.; Sychev, V.; Novikova, N.; Gusev, O.; Saigusa, M. Polypedilum vanderplanki : en anhydrobiotisk insekt som ett potentiellt verktyg för rymdbiologi  (engelska)  // 36:e COSPAR Scientific Assembly i Peking: tidskrift. - 2006. - Juli. - .
  7. ↑ Hinton HE En fluglarv som tål uttorkning och temperaturer på -270°C till +102°C  // Natur  :  journal. - 1960. - Vol. 188 , nr. 4747 . - s. 336-337 . - doi : 10.1038/188336a0 . — .
  8. ↑ 1 2 Tatyana Zimina. Myggor har fått fotfäste i rymden. Arkiverad 19 april 2014 på Wayback Machine - " Science and Life ".
  9. ↑ T. Kikawada, A. Saito, Y. kanamori, Y. Nakahara, K. Iwata, D. Tanaka, M. Watanabe, T. Okuda, 2007 Trehalostransportör 1, en förenklad trehalostransportör med hög kapacitet, tillåter exogen trehalos upptag i celler. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 104 28 (juli 2007), 11585 11590 , 0027-8424
  10. ↑ Takahiro Kikawada, et al. Faktorer som inducerar framgångsrik anhydrobios i den afrikanska chironomiden Polypedilum vanderplanki   : betydelsen av larvrörsboet // Integrativ och jämförande biologi : journal. - 2005. - Vol. 45 , nr. 5 . - s. 710-714 . - doi : 10.1093/icb/45.5.710 .
  11. ↑ Minoru Sakurai, Takao Furuki, Ken-ichi Akao, Daisuke Tanaka, Yuichi Nakahara, Takahiro Kikawada, Masahiko Watanabe & Takashi Okuda. Förglasning är avgörande för anhydrobios i en afrikansk chironomid, Polypedilum vanderplanki  (engelska)  // Proceedings of the National Academy of Sciences  : journal. - National Academy of Sciences , 2008. - Vol. 105 , nr. 13 . - P. 5093-5098 . - doi : 10.1073/pnas.0706197105 . - . — PMID 18362351 .
  12. ↑ Oleg Gusev, Yoshitaka Suetsugu, Richard Cornette, Takeshi Kawashima, Maria D. Logacheva, Alexey S. Kondrashov, Aleksey A. Penin, Rie Hatanaka, Shingo Kikuta, Sachiko Shimura, Hiroyuki Kanamori, Yuichi Katayose, Takashi Matsumoto, Eldanova, Eldanova Alexeev, Vadim Govorun, Jennifer Wisecaver, Alexander Mikheyev, Ryo Koyanagi, Manabu Fujie, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Tomoko F. Shibata, Veronika Golygina, Mitsuyasu Hasebe, Takashi Okuda, Nori Satoh, Takahiro Kikawada. Jämförande genomsekvensering avslöjar genomisk signatur av extrem uttorkningstolerans i den anhydrobiotiska myggen // Nature Communications. - 2014. - Nr 5 . - S. 4784 . - doi : 10.1038/ncomms5784 .

Länkar