Hydra (gênero) - Hydra (genus)

Hidra
Hydra-Foto.jpg
Espécies Hydra
Classificação científica e
Reino: Animalia
Filo: Cnidaria
Classe: Hydrozoa
Pedido: Anthoathecata
Família: Hydridae
Dana, 1846
Gênero: Hydra
Linnaeus , 1758
Espécies
Lista
  • * Hydra baikalensis Swarczewsky, 1923
  • * Hydra beijingensis Fan, 2003
  • * Hydra canadensis Rowan, 1930
  • * Hydra cauliculata Hyman, 1938
  • * Hydra circumcincta Schulze, 1914
  • * Ventilador Hydra daqingensis , 2000
  • * Hydra ethiopiae Hickson, 1930
  • * Hydra hadleyi (Forrest, 1959)
  • * Hydra harbinensis Fan & Shi, 2003
  • * Hydra hymanae Hadley & Forrest, 1949
  • * Hydra iheringi Cordero, 1939
  • * Hydra intaba Ewer, 1948
  • * Hydra intermedia De Carvalho Wolle, 1978
  • * Hydra japonica Itô, 1947
  • * Hydra javanica Schulze, 1929
  • * Hydra liriosoma Campbell, 1987
  • * Hydra madagascariensis Campbell, 1999
  • * Hydra magellanica Schulze, 1927
  • * Hydra mariana Cox & Young, 1973
  • * Hydra minima Forrest, 1963
  • * Hydra mohensis Fan & Shi, 1999
  • * Hydra oligactis Pallas, 1766
  • * Hydra oregona Griffin & Peters, 1939
  • * Hydra oxycnida Schulze, 1914
  • * Hydra paludicola Itô, 1947
  • * Hydra paranensis Cernosvitov, 1935
  • * Hydra parva Itô, 1947
  • * Hydra plagiodesmica Dioni, 1968
  • * Hydra polymorpha Chen & Wang, 2008
  • * Hydra robusta (Itô, 1947)
  • * Hydra rutgersensis Forrest, 1963
  • * Hydra salmacidis Lang da Silveira et al., 1997
  • * Hydra sinensis Wang et al., 2009
  • * Hydra thomseni Cordero, 1941
  • * Hydra umfula Ewer, 1948
  • * Hydra utahensis Hyman, 1931
  • * Hydra viridissima Pallas, 1766
  • * Hydra vulgaris Pallas, 1766
  • * Hydra zeylandica Burt, 1929
  • * Hydra zhujiangensis Liu & Wang, 2010

Hidra ( / h d r ə / HY -drə ) é um género de pequenos, os organismos de água doce do filo Cnidária e classe Hydrozoa . Eles são nativos das regiões temperadas e tropicais. Os biólogos estão especialmente interessados ​​em Hydra por causa de sua capacidade regenerativa - eles não parecem morrer de velhice, nem envelhecer .

Morfologia

Desenho esquemático de um nematocisto em descarga

Hydra tem um corpo tubular radialmente simétrico de até 10 mm (0,39 pol.) De comprimento quando estendido, preso por um pé adesivo simples conhecido como disco basal. As células da glândula no disco basal secretam um fluido pegajoso que é responsável por suas propriedades adesivas.

Na extremidade livre do corpo há uma abertura de boca cercada por um a doze tentáculos finos e móveis . Cada tentáculo, ou cnida (plural: cnidae), é revestido de células urticantes altamente especializadas chamadas cnidócitos . Os cnidócitos contêm estruturas especializadas chamadas nematocistos , que se parecem com lâmpadas em miniatura com um fio enrolado em seu interior. Na borda externa estreita do cnidócito está um fio de cabelo curto chamado cnidocil. Ao entrar em contato com a presa, o conteúdo do nematocisto é descarregado de forma explosiva, disparando um fio semelhante a um dardo contendo neurotoxinas em tudo o que desencadeou a liberação. Isso pode paralisar a presa, especialmente se centenas de nematocistos forem disparados.

Hydra tem duas camadas principais do corpo, o que a torna " diploblástica ". As camadas são separadas por mesoglea , uma substância gelatinosa. A camada externa é a epiderme e a interna é chamada de gastroderme , porque reveste o estômago. As células que constituem essas duas camadas do corpo são relativamente simples. Hydramacin é um bactericida recentemente descoberto em Hydra ; protege a camada externa contra infecções. Uma única Hydra é composta de 50.000 a 100.000 células que consistem em três populações de células-tronco específicas que irão criar muitos tipos diferentes de células. Essas células-tronco se renovam continuamente na coluna corporal . As hidras possuem duas estruturas significativas em seu corpo: a "cabeça" e o "pé". Quando uma Hydra é cortada ao meio, cada metade se regenera e se transforma em uma pequena Hydra ; a "cabeça" regenerará um "pé" e o "pé" regenerará uma "cabeça". Se a Hydra for cortada em muitos segmentos, as fatias do meio formarão uma "cabeça" e um "pé".

A respiração e a excreção ocorrem por difusão ao longo da superfície da epiderme , enquanto os excrementos maiores são descarregados pela boca.

Sistema nervoso

O sistema nervoso de Hydra é uma rede nervosa , que é estruturalmente simples em comparação com sistemas nervosos de animais mais derivados . Hydra não tem um cérebro reconhecível ou músculos verdadeiros . Redes nervosas conectam fotorreceptores sensoriais e células nervosas sensíveis ao toque localizadas na parede corporal e tentáculos.

A estrutura da rede nervosa tem dois níveis:

  • nível 1 - células sensoriais ou células internas; e,
  • nível 2 - células ganglionares interconectadas em sinapses com células epiteliais ou motoras.

Alguns possuem apenas duas camadas de neurônios .

Movimento e locomoção

Hydra ligada a um substrato

Se Hydra for alarmada ou atacada, os tentáculos podem ser retraídos para pequenos botões, e a própria coluna do corpo pode ser retraída para uma pequena esfera gelatinosa. A Hydra geralmente reage da mesma maneira, independentemente da direção do estímulo, e isso pode ser devido à simplicidade das redes nervosas.

Hydra são geralmente sedentários ou sésseis , mas ocasionalmente se movem com bastante facilidade, especialmente quando estão caçando. Eles têm dois métodos distintos para se mover - 'looping' e 'cambalhota'. Eles fazem isso curvando-se e prendendo-se ao substrato com a boca e os tentáculos e, em seguida, realocam o pé, que fornece a fixação usual, esse processo é chamado de looping. Na cambalhota, o corpo então se inclina e cria um novo local de fixação com o pé. Por este processo de "dar voltas" ou "cambalhotas", uma Hydra pode mover-se vários centímetros (cerca de 100 mm) em um dia. A Hydra também pode se mover pelo movimento amebóide de suas bases ou se desprendendo do substrato e flutuando na corrente.

Reprodução e ciclo de vida

Hidra brotando :
  1. Não reproduzível
  2. Criando um botão
  3. Filha crescendo
  4. Começando a clivar
  5. Filha interrompida
  6. Filha clone de pai

Quando a comida é abundante, muitas Hydra se reproduzem assexuadamente por brotamento . Os botões se formam na parede do corpo, crescem em adultos em miniatura e se separam quando amadurecem.

Quando uma hidra é bem alimentada, um novo botão pode se formar a cada dois dias. Quando as condições são adversas, geralmente antes do inverno ou em condições de alimentação inadequadas, a reprodução sexuada ocorre em algumas Hydra . Inchaços na parede do corpo evoluem para ovários ou testículos. Os testículos liberam gametas que nadam livremente na água e estes podem fertilizar o óvulo no ovário de outro indivíduo. Os ovos fertilizados secretam uma camada externa dura e, à medida que o adulto morre (devido à fome ou ao frio), esses ovos em repouso caem no fundo do lago ou lagoa para aguardar melhores condições, após o que eclodem na ninfa Hydra . Algumas espécies de Hydra , como Hydra circumcincta e Hydra viridissima , são hermafroditas e podem produzir testículos e ovários ao mesmo tempo.

Muitos membros do Hydrozoa passam por uma mudança corporal de um pólipo para uma forma adulta chamada medusa , que geralmente é o estágio da vida em que ocorre a reprodução sexual, mas a Hydra não progride além da fase do pólipo.

Alimentando

Hydra se alimenta principalmente de invertebrados aquáticos como Daphnia e Cyclops .

Enquanto se alimentam, Hydra estende seu corpo até o comprimento máximo e, em seguida, lentamente estende seus tentáculos. Apesar de sua construção simples, os tentáculos de Hydra são extraordinariamente extensíveis e podem ter quatro a cinco vezes o comprimento do corpo. Uma vez totalmente estendidos, os tentáculos são lentamente manobrados à espera do contato com uma presa adequada. Após o contato, os nematocistos no tentáculo atiram na presa, e o próprio tentáculo se enrola ao redor da presa. Em 30 segundos, a maioria dos tentáculos restantes já terá se juntado ao ataque para subjugar a presa que luta. Em dois minutos, os tentáculos terão cercado a presa e movido para a abertura da boca aberta. Em dez minutos, a presa terá sido engolfada pela cavidade do corpo e a digestão terá começado. Hydra é capaz de esticar a parede de seu corpo consideravelmente para digerir presas com mais do dobro de seu tamanho. Após dois ou três dias, os restos indigestos da presa serão descarregados pela abertura da boca por meio de contrações.

O comportamento alimentar de Hydra demonstra a sofisticação do que parece ser um simples sistema nervoso.

Algumas espécies de Hydra existem em uma relação mútua com vários tipos de algas unicelulares . As algas são protegidas de predadores pela Hydra e, em troca, os produtos fotossintéticos das algas são benéficos como fonte de alimento para a Hydra .

Medindo a resposta de alimentação

A adição de glutationa causa redução na propagação dos tentáculos na hidra.

A resposta de alimentação em Hydra é induzida pela glutationa (especificamente no estado reduzido como GSH) liberada do tecido danificado da presa ferida. Existem vários métodos convencionalmente usados ​​para quantificação da resposta alimentar. Em alguns, a duração pela qual a boca permanece aberta é medida. Outros métodos contam com a contagem do número de Hydra entre uma pequena população que mostra a resposta alimentar após a adição de glutationa. Recentemente, foi desenvolvido um ensaio para medir a resposta alimentar na hidra. Nesse método, a distância linear bidimensional entre a ponta do tentáculo e a boca da hidra mostrou ser uma medida direta da extensão da resposta de alimentação. Este método foi validado usando um modelo de inanição, já que a inanição é conhecida por causar aumento da resposta alimentar Hydra .

Predadores

A espécie Hydra oligactis é predada pelo verme Microstomum lineare .

Regeneração de tecido

As hidras sofrem morfalaxia (regeneração do tecido) quando feridas ou cortadas. Normalmente, as Hydras se reproduzem apenas gerando um novo indivíduo; o botão aparecerá cerca de dois terços do caminho para baixo no eixo do corpo. Quando uma Hydra é cortada ao meio, cada metade se regenera e se transforma em uma pequena Hydra ; a "cabeça" regenerará um "pé" e o "pé" regenerará uma "cabeça". Essa regeneração ocorre sem divisão celular. Se a Hydra for cortada em muitos segmentos, as fatias do meio formarão uma "cabeça" e um "pé". A polaridade da regeneração é explicada por dois pares de gradientes de valor posicional. Existe um gradiente de inibição e ativação da cabeça e dos pés. A ativação e a inibição da cabeça atuam na direção oposta aos gradientes do par de pés. A evidência para esses gradientes foi mostrada no início de 1900 com experimentos de enxertia. Os inibidores de ambos os gradientes têm se mostrado importantes para bloquear a formação de gemas. O local que o botão se formará é onde os gradientes são baixos para a cabeça e os pés. As hidras são capazes de se regenerar a partir de pedaços de tecido do corpo e, adicionalmente, após a dissociação do tecido dos reagregados.

Não senescência

Daniel Martinez afirmou em um artigo de 1998 na Experimental Gerontology que Hydra é biologicamente imortal . Esta publicação foi amplamente citada como evidência de que Hydra não envelhece (não envelhece), e que eles são a prova da existência de organismos não senescentes em geral. Em 2010, Preston Estep publicou (também na Experimental Gerontology ) uma carta ao editor argumentando que os dados de Martinez refutam a hipótese de que Hydra não senesce.

A controversa vida útil ilimitada de Hydra atraiu muita atenção dos cientistas. A pesquisa de hoje parece confirmar o estudo de Martinez. As células-tronco Hydra têm uma capacidade de autorrenovação indefinida. O fator de transcrição " forkhead box O " (FoxO) foi identificado como um fator crítico para a autorrenovação contínua de Hydra . Em experimentos, um crescimento da população drasticamente reduzida resultou de Foxo para baixo-regulação .

Em organismos bilateralmente simétricos ( Bilateria ), o fator de transcrição FoxO afeta a resposta ao estresse, a expectativa de vida e o aumento das células-tronco. Se esse fator de transcrição for eliminado em organismos modelo bilaterais, como moscas-das-frutas e nematóides , sua vida útil será significativamente reduzida. Em experimentos com H. vulgaris (um membro radialmente simétrico do filo Cnidaria ), quando os níveis de FoxO foram reduzidos, houve um efeito negativo em muitas características-chave da Hydra , mas nenhuma morte foi observada, portanto, acredita-se que outros fatores podem contribuir para a aparente falta de envelhecimento nessas criaturas.

Genômica

Uma análise de comparação de ortólogos feita na última década demonstrou que Hydra compartilha um mínimo de 6.071 genes com humanos. Hydra está se tornando um sistema modelo cada vez melhor à medida que mais abordagens genéticas se tornam disponíveis. Um esboço do genoma de Hydra magnipapillata foi relatado em 2010 .

Os genomas dos cnidários geralmente têm menos de 500 Mb de tamanho, como na Hydra viridissima , que tem um tamanho de genoma de aproximadamente 300 Mb. Em contraste, os genomas das hidras marrons têm aproximadamente 1 Gb de tamanho. Isso porque o genoma da hidra marrom é resultado de um evento de expansão envolvendo LINEs, uma espécie de elementos transponíveis , em particular, uma única família da classe CR1. Essa expansão é exclusiva deste subgrupo do gênero Hydra e está ausente na hidra verde, que possui uma paisagem repetitiva semelhante a outros cnidários. Essas características do genoma tornam o Hydra atraente para estudos de especiações conduzidas por transposons e expansões do genoma.

Veja também

  • Lernaean Hydra , uma criatura aquática da mitologia grega que dá nome ao gênero
  • Turritopsis dohrnii , outro cnidário (uma água-viva) que os cientistas acreditam ser imortal

Referências