Sapo africano com garras - African clawed frog

Sapo africano com garras
Xenopus laevis 02.jpg
Classificação científica editar
Reino: Animalia
Filo: Chordata
Classe: Anfibia
Pedido: Anura
Família: Pipidae
Gênero: Xenopus
Espécies:
X. laevis
Nome binomial
Xenopus laevis
Daudin 1802
Sinônimos

X. boiei Wagler 1827

A rã africana com garras ( Xenopus laevis , também conhecido como xenopus , sapo africano com garras , africana com dedos em garra ou platana ) é uma espécie de aquática africana da família Pipidae . Seu nome é derivado das três garras curtas em cada pata traseira, que usa para rasgar seu alimento. A palavra Xenopus significa "pé estranho" e laevis significa "liso".

A espécie é encontrada em grande parte da África Subsaariana ( Nigéria e Sudão à África do Sul ), e em populações isoladas e introduzidas na América do Norte, América do Sul, Europa e Ásia. Todas as espécies da família Pipidae são sem língua, sem dentes e completamente aquáticas. Eles usam as mãos para enfiar comida na boca e garganta e uma bomba hiobranchial para puxar ou sugar coisas em sua boca. Pipidae tem pernas poderosas para nadar e correr atrás de comida. Eles também usam as garras em seus pés para rasgar pedaços de comida grande. Eles não têm tímpanos externos, mas sim discos cartilaginosos subcutâneos que têm a mesma função. Eles usam seus dedos sensíveis e olfato para encontrar comida. Pipidae são necrófagos e comem quase qualquer coisa viva, moribunda ou morta e qualquer tipo de lixo orgânico.

Descrição

Essas rãs são abundantes em lagoas e rios na parte sudeste da África Subsaariana. Eles são aquáticos e geralmente são de cor cinza-esverdeada. As rãs com garras africanas também são frequentemente vendidas como animais de estimação e, às vezes, erroneamente identificadas como rãs anãs africanas . As rãs com garras albinas são comuns e vendidas como animais de estimação ou para laboratórios.

Eles se reproduzem fertilizando óvulos fora do corpo da fêmea (veja a reprodução do sapo ). Dos sete modos de amplexo (posições em que as rãs acasalam), essas rãs se reproduzem em amplexo inguinal, onde o macho agarra a fêmea na frente das patas traseiras da fêmea e aperta até que os ovos saiam. O macho então borrifa esperma sobre os óvulos para fertilizá-los.

As rãs africanas com garras são altamente adaptáveis ​​e colocam seus ovos sempre que as condições o permitem. Durante as estações chuvosas, eles viajam para outros lagos ou poças de água em busca de alimento. Durante os períodos de seca, as rãs com garras podem se enterrar na lama, tornando-se adormecidas por até um ano.

Sabe-se que o Xenopus laevis sobreviveu 15 ou mais anos na natureza e 25-30 anos em cativeiro. Eles trocam de pele a cada temporada e comem sua própria pele.

Embora sem saco vocal , os machos fazem uma chamada de acasalamento com alternância de trinados longos e curtos, contraindo os músculos intrínsecos da laringe . As fêmeas também respondem verbalmente, sinalizando aceitação (um som de batida) ou rejeição (tique-taque lento) do macho. Esta rã tem pele lisa e escorregadia, multicolorida no dorso com manchas cinza oliva ou marrom. A parte inferior é de um branco cremoso com um tom amarelo.

Os sapos machos e fêmeas podem ser facilmente distinguidos através das seguintes diferenças. Os sapos machos são pequenos e magros, enquanto as fêmeas são maiores e mais rotundas. Os machos têm manchas pretas nas mãos e nos braços que ajudam a agarrar as fêmeas durante o amplexo. As fêmeas têm uma cloaca mais pronunciada e protuberâncias semelhantes às do quadril acima das patas traseiras, onde seus ovos estão localizados internamente.

Sapo albino macho em cativeiro com garras em posição de flutuação típica, com apenas os olhos e o nariz para fora. Observe as mãos e antebraços pretos usados ​​para segurar a mulher durante o amplexo .

Tanto os machos quanto as fêmeas possuem uma cloaca , que é uma câmara pela qual passam os dejetos digestivos e urinários e através da qual o aparelho reprodutor também se esvazia. A cloaca se esvazia por meio da abertura que, nos répteis e anfíbios, é uma única abertura para todos os três sistemas.

Comportamento

As rãs com garras africanas são totalmente aquáticas e raramente deixam a água, exceto para migrar para novos corpos d'água durante secas ou outros distúrbios. Os sapos com garras têm pernas poderosas que os ajudam a se mover rapidamente tanto debaixo d'água quanto em terra. Descobriu-se que sapos com garras ferozes em Gales do Sul viajam até 2 quilômetros entre os locais. Os pés das espécies de Xenopus possuem três garras pretas nos últimos três dígitos. Essas garras são usadas para rasgar comida e arranhar predadores.

As rãs com garras são carnívoros e comem presas vivas e mortas, incluindo peixes, girinos, crustáceos, anelídeos, artrópodes e muito mais. As rãs com garras tentam consumir qualquer coisa que possa caber em suas bocas. Por serem aquáticos, os sapos com garras usam o olfato e a linha lateral para detectar a presa em vez da visão, como os outros sapos. No entanto, os sapos com garras ainda podem ver usando os olhos e perseguem as presas ou observam os predadores colocando suas cabeças para fora da água. Sapos com garras cavam o substrato para desenterrar vermes e outros alimentos. Sua língua é incapaz de se estender como as outras rãs, então as rãs com garras usam as mãos para pegar comida e enfiá-la na boca.

Essas rãs são particularmente canibais; o conteúdo estomacal das rãs com garras selvagens na Califórnia revelou grandes quantidades de larvas das rãs. As larvas das rãs com garras são filtradoras e coletam nutrientes do plâncton, permitindo que rãs adultas que consomem os girinos tenham acesso a esses nutrientes. Isso permite que rãs com garras sobrevivam em áreas que têm pouca ou nenhuma outra fonte de alimento.

As rãs com garras são noturnas e a maior parte da atividade reprodutiva e da alimentação ocorre após o anoitecer. Os sapos machos com garras são muito promíscuos e agarram-se a outros machos e até a outras espécies de sapos. Os sapos machos agarrados farão gritos de liberação e tentarão se libertar.

Se não estiverem se alimentando, as rãs com garras ficarão imóveis no topo do substrato ou flutuando no topo com suas cabeças para fora.

Endocrinologia

Tireoide

O fígado de X. laevis responde a baixas temperaturas aumentando a produção de iodotironina desiodase tipo II por meio do aumento da ingestão de alimentos . Este, por sua vez estimula a tiróide para aumentar T 3 para aumentar a temperatura do corpo . (Este aumento de T 3 também induz a apoptose das células germinativas , mediada por genes que sobraram da metamorfose do girino .)

Os efeitos da provocação da liberação do hormônio T são amplamente diferenciados por onde ela começa: Se centralmente, dentro do hipotálamo mediobasal , então estimula o crescimento testicular sazonal ; se perifericamente, então regressão testicular e termogênese da estação fria.

Essas observações são consideradas amplamente aplicáveis ​​aos sistemas tireoidianos de vertebrados.

Na natureza

O monogeneano Protopolystoma xenopodis , um parasita da bexiga urinária de X. laevis

Na natureza, X. laevis são nativos de pântanos , lagoas e lagos nas regiões áridas / semiáridas da África Subsaariana . X. laevis e X. muelleri ocorrem ao longo da fronteira oeste da Grande Fenda Africana . O povo da região subsaariana está geralmente muito familiarizado com esse sapo e algumas culturas o usam como fonte de proteína, um afrodisíaco ou como remédio para fertilidade . Dois surtos históricos de priapismo foram associados ao consumo de pernas de rã de rãs que comiam insetos contendo cantharidina .

X. laevis na natureza são comumente infectados por vários parasitas , incluindo monogeneans na bexiga urinária .

Use em pesquisa

Embriões e ovos de Xenopus são um sistema modelo popular para uma ampla variedade de estudos biológicos, em parte porque têm o potencial de colocar ovos durante todo o ano. Este animal é amplamente utilizado por causa de sua poderosa combinação de tratabilidade experimental e estreita relação evolutiva com os humanos, pelo menos em comparação com muitos organismos modelo. Para uma discussão mais abrangente sobre o uso dessas rãs na pesquisa biomédica, consulte Xenopus .

Xenopus laevis também é notável por seu uso no primeiro método amplamente utilizado de teste de gravidez . Na década de 1930, dois pesquisadores sul-africanos, Hillel Shapiro e Harry Zwarenstein, alunos de Lancelot Hogben na Universidade da Cidade do Cabo , descobriram que a urina de mulheres grávidas induzia a produção de ovócitos em X. laevis dentro de 8-12 horas após a injeção. Isso foi usado como um teste simples e confiável até a década de 1960. No final de 1940, Carlos Galli Mainini encontrado em estudos separados que espécimes machos de Xenopus e Bufo poderia ser usado para indicar a gravidez Hoje, disponível comercialmente hCG é injetado em Xenopus machos e fêmeas para induzir o comportamento de acasalamento e para se reproduzir estas rãs em cativeiro, em qualquer época do ano.

O Xenopus tem sido uma ferramenta importante para estudos in vivo em biologia molecular, celular e de desenvolvimento de animais vertebrados. No entanto, a ampla gama de pesquisas do Xenopus deriva do fato adicional de que os extratos livres de células feitos de Xenopus são um sistema in vitro de primeira linha para estudos de aspectos fundamentais da biologia celular e molecular. Assim, o Xenopus é o único sistema modelo de vertebrados que permite análises in vivo de alto rendimento da função do gene e bioquímica de alto rendimento. Finalmente, os oócitos Xenopus são um sistema líder para estudos de transporte de íons e fisiologia de canais.

Embora X. laevis não tenha o tempo de geração curto e a simplicidade genética geralmente desejada em organismos modelo genético , é um organismo modelo importante em biologia do desenvolvimento , biologia celular , toxicologia e neurobiologia . X. laevis leva de 1 a 2 anos para atingir a maturidade sexual e, como a maioria de seu gênero, é tetraplóide . No entanto, ele tem um embrião grande e facilmente manipulado . A facilidade de manipulação em embriões de anfíbios deu a eles um lugar importante na biologia do desenvolvimento histórica e moderna. Uma espécie relacionada, Xenopus tropicalis , está agora sendo promovida como um modelo mais viável para a genética.

Roger Wolcott Sperry usou X. laevis para seus famosos experimentos que descrevem o desenvolvimento do sistema visual. Esses experimentos levaram à formulação da hipótese da quimioafinidade .

Oócitos de Xenopus fornecem um importante sistema de expressão para a biologia molecular . Ao injetar DNA ou mRNA no oócito ou no embrião em desenvolvimento, os cientistas podem estudar os produtos proteicos em um sistema controlado. Isso permite a rápida expressão funcional de DNAs manipulados (ou mRNA ). Isso é particularmente útil em eletrofisiologia , onde a facilidade de registro do oócito torna a expressão dos canais de membrana atraente. Um desafio do trabalho do oócito é eliminar as proteínas nativas que podem confundir os resultados, como os canais de membrana nativos do oócito . A tradução de proteínas pode ser bloqueada ou o splicing de pré-mRNA pode ser modificado por injeção de oligos antisense Morpholino no oócito (para distribuição por todo o embrião) ou embrião inicial (para distribuição apenas nas células-filhas da célula injetada).

Extratos de ovos de sapos X. laevis também são comumente usados ​​para estudos bioquímicos de replicação e reparo de DNA, já que esses extratos suportam totalmente a replicação de DNA e outros processos relacionados em um ambiente livre de células que permite uma manipulação mais fácil.

O primeiro vertebrado a ser clonado foi um sapo africano com garras em 1962, um experimento pelo qual Sir John Gurdon recebeu o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 2012 "pela descoberta de que células maduras podem ser reprogramadas para se tornarem pluripotentes".

Além disso, vários sapos com garras africanas estavam presentes no Ônibus Espacial Endeavour (que foi lançado ao espaço em 12 de setembro de 1992) para que os cientistas pudessem testar se a reprodução e o desenvolvimento poderiam ocorrer normalmente em gravidade zero.

Xenopus laevis também serve como um sistema modelo ideal para o estudo dos mecanismos de apoptose. Na verdade, o iodo e a tiroxina estimulam a apoptose espetacular das células das guelras larvais, cauda e nadadeiras na metamorfose dos anfíbios e estimulam a evolução de seu sistema nervoso transformando o girino aquático vegetariano em sapo carnívoro terrestre.

As células-tronco dessa rã foram usadas para criar xenobôs .

Seqüenciamento do genoma

O trabalho inicial de sequenciamento do genoma de X. laevis foi iniciado quando os laboratórios de Wallingford e Marcotte obtiveram financiamento do Instituto do Texas para Desenvolvimento de Medicamentos e Diagnósticos (TI3D), em conjunto com projetos financiados pelo National Institutes of Health. O trabalho se expandiu rapidamente para incluir a reconstrução de novo das transcrições de X. laevis , em colaboração com grupos ao redor do mundo doando conjuntos de dados de sequenciamento de RNA Illumina Hi-Seq. O sequenciamento do genoma pelos grupos Rokhsar e Harland (UC Berkeley) e por Taira e colaboradores (Universidade de Tóquio, Japão) deu um grande impulso ao projeto, que, com contribuições adicionais de pesquisadores da Holanda, Coréia, Canadá e Austrália, liderou para publicação da sequência do genoma e sua caracterização em 2016.

Como ferramenta de transexpressão

Oócitos de X. laevis são freqüentemente usados ​​como um modelo fácil para a expressão artificialmente induzida de transgenes . Por exemplo, eles são comumente usados ​​ao estudar a resistência à cloroquina produzida por mutantes transportadores especializados . Mesmo assim, o próprio tecido de expressão estranha pode conferir algumas alterações à expressão e, portanto, os achados podem ou não ser inteiramente idênticos à expressão nativa: Por exemplo, o ferro foi descoberto por Bakouh et al 2017 como um substrato importante para um tal transportador em X. l. oócitos, mas a partir de 2020 o ferro está apenas presumivelmente envolvido na expressão nativa do mesmo gene.

Banco de dados de organismo modelo online

Xenbase é o Model Organism Database (MOD) para Xenopus laevis e Xenopus tropicalis . O Xenbase hospeda todos os detalhes e informações sobre o lançamento do genoma atual do Xenopus laevis ( 9.1 ).

Como animais de estimação

O Xenopus laevis foi mantido como animal de estimação e sujeito de pesquisa desde os anos 1950. Eles são extremamente resistentes e têm vida longa, tendo vivido até 20 ou mesmo 30 anos em cativeiro.

As rãs africanas com garras são frequentemente rotuladas erroneamente como rãs anãs africanas em lojas de animais. As diferenças identificáveis ​​são:

  • As rãs anãs têm quatro pés palmados. As rãs africanas com garras têm patas traseiras palmadas, enquanto as patas dianteiras têm dedos autônomos.
  • As rãs anãs africanas têm olhos posicionados na lateral da cabeça, enquanto as rãs com garras africanas têm olhos no topo da cabeça.
  • As rãs africanas com garras têm focinhos curvos e achatados. O focinho de um sapo anão africano é pontudo.

Como uma praga

As rãs com garras africanas são predadores vorazes e se adaptam facilmente a muitos habitats. Por esta razão, eles podem facilmente se tornar uma espécie invasora prejudicial. Eles podem viajar distâncias curtas para outros corpos de água, e alguns até mesmo foram documentados para sobreviver a congelamentos moderados. Foi demonstrado que eles devastam populações nativas de rãs e outras criaturas comendo seus filhotes.

Em 2003, Xenopus laevis rãs foram descobertas em uma lagoa em San Francisco 's Golden Gate Park . Muito debate existe agora na área sobre como exterminar essas criaturas e impedir que se espalhem. Não se sabe se essas rãs entraram no ecossistema de São Francisco por meio da liberação intencional ou fuga para a natureza. Autoridades de São Francisco drenaram Lily Pond e cercaram a área para evitar que as rãs escapassem para outras lagoas na esperança de morrerem de fome.

Devido a incidentes em que essas rãs foram soltas e permitidas escapar para a natureza, as rãs africanas com garras são ilegais de possuir, transportar ou vender sem autorização nos seguintes estados dos EUA: Arizona, Califórnia, Kentucky, Louisiana, Nova Jersey, Carolina do Norte , Oregon, Vermont, Virgínia, Havaí, Nevada e estado de Washington. No entanto, é legal possuir a Xenopus laevis em New Brunswick (Canadá) e em Ohio.

Existem colônias selvagens de Xenopus laevis em South Wales , Reino Unido . Em Yunnan , China , há uma população de rãs com garras albinas no Lago Kunming , junto com outro invasor: a rã-touro americana . Como essa população é albina, isso sugere que as rãs com garras se originaram do comércio de animais de estimação ou de um laboratório.

A rã africana com garras pode ser um vetor importante e a fonte inicial de Batrachochytrium dendrobatidis , um fungo quitrídeo que está implicado no declínio drástico das populações de anfíbios em muitas partes do mundo. Ao contrário de muitas outras espécies de anfíbios (incluindo a rã com garras ocidental intimamente relacionada ), onde este fungo quitrídeo causa a doença Chytridiomicose , ele não parece afetar a rã com garras africana, tornando-a um portador eficaz.

Referências

links externos