Polypedilum vanderplanki

Polypedilum vanderplanki
Научная классификация
Домен: Эукариоты Царство: Животные Подцарство: Эуметазои Без ранга: Двусторонне-симметричные Без ранга: Первичноротые Без ранга: Линяющие Без ранга: Panarthropoda Тип: Членистоногие Подтип: Трахейнодышащие Надкласс: Шестиногие Класс: Насекомые Подкласс: Крылатые насекомые Инфракласс: Новокрылые Клада: Насекомые с полным превращением Надотряд: Antliophora Отряд: Двукрылые Подотряд: Длинноусые двукрылые Инфраотряд: Culicomorpha Надсемейство: Chironomoidea Семейство: Комары-звонцы Подсемейство: Chironominae Триба: Chironomini Род: Polypedilum Вид: Polypedilum vanderplanki
Международное научное название
Polypedilum vanderplanki Hinton, 1951
Систематика в Викивидах Поиск изображений на Викискладе NCBI   319348 EOL   717534

Polypedilum vanderplanki (лат.) — вид комаров-звонцов из рода Polypedilum, ареал которого охватывает Нигерию, Уганду^[1]. Вид знаменит тем, что его личинки способны выживать в экстремальных условиях, длительное время существовать в состоянии почти полного обезвоживания и быстро возвращаться к жизни при наступлении благоприятных условий.

Описание

Мелкие комары-звонцы, длина крыльев от 1,3 до 2 мм. Основная окраска тела коричневато-чёрная, ноги желтовато-коричневые. Вид был впервые описан в 1951 году британским энтомологом Х. Хинтоном (Hinton, H. E.; Бристольский университет, Бристоль, Великобритания). P. vanderplanki назван в честь биолога Ф. Вандерпланка (Dr. F. L. Vanderplank), первым собравшего и исследовавшего типовую серию и личинок в Нигерии в 1949 и 1950 годах^[1].

Выживание в экстремальных условиях

Молекула трегалозы

Личинки способны жить в водах с температурой +60…+70 °C и переживать засуху в полностью пересыхающих водоёмах^[2], впадая в состояние гипометаболизма — криптобиоз^[3]. В этих условиях тело личинки «высыхает», сохраняя лишь до 3 % содержания воды от общей массы тела. В обезвоженном состоянии личинки становятся невосприимчивыми к многим экстремальным условиям окружающей среды. Может выжить при температуре от −170 °C до +106 °C^[4], очень высоких (до 7000 Грей^[5]) уровнях гамма-излучения и воздействии вакуума^[6][7].

Личинки Polypedilum vanderplanki являются одними из немногих многоклеточных организмов, которые могут выдерживать почти полное высыхание (ангидробиоз), чтобы выжить при неблагоприятных условиях окружающей среды. При дегидратации личинок, вода в их телах заменяется молекулами трегалозы и некоторыми другими биомолекулами, которые помогают «консервировать» ткани личинки при высушивании^[8][9]. При медленном высыхании (0,22 мл в день) последующая регидратация осуществляется личинкой путём синтезирования и накапливания 38 мкг трегалозы. Личинки, которые были обезвожены в 3 раза быстрее, накапливают лишь 6,8 мкг трегалозы, что не позволяет им сохранять и возобновлять жизнедеятельность после регидратации (восполнения жидкости в организме)^[10][11].

В науке

В феврале 2014 года на МКС в рамках российско-японского эксперимента Space Midge («Космический комар») на примере личинок Polypedilum vanderplanki изучался выход из криптобиоза в условиях космоса. В ходе эксперимента исследовались также процессы развития личинок в условиях микрогравитации и повышенного радиационного фона^[8]. В сентябре 2014 года опубликована статья о результатах исследования генома Polypedilum vanderplanki. Международной группой учёных под руководством Такахиро Кикавады было проведено определение и сборка полной последовательности генома Polypedilum vanderplanki, а также генома близкого вида Polypedilum nubifer, не обладающего способностью к криптобиозу. Их сравнение позволило выявить гены, активирующиеся при высыхании личинок и при восстановлении после высыхания. Многие из этих генов, в частности, гены LEA-белков, не характерны для других насекомых и, предположительно, появились в геноме Polypedilum vanderplanki в результате горизонтального переноса генов.^[12]

Примечания

1. Hinton, H. E. 1951. A new chironomid from Africa, the larva of which can be dehydrated without injury. Proceedings of the Zoological Society of London, 121 (2): 371—380. ISSN: 1469-7998
2. Акимушкин И. И. Мир животных. Мир животных: Насекомые. Пауки. Домашние животные. — М.: Мысль, 1993. — Т. 3. — ISBN 5-244-00444-1
3. Е. И. Шагимарданова — Эволюция криптобиоза у Polypedilum vanderplanki: роль горизонтального переноса генов от бактерий. Казань.
4. M. Watanabe, T. Kikawada, T. Okuda, 2003 Increase of internal ion concentration triggers trehalose synthesis associated with cryptobiosis in larvae of Polypedilum vanderplanki. Journal of Experimental Biology, 206 13 (July 2003), 2281 2286 , 0022-094
5. Watanabe M1, Sakashita T., Fujita A., Kikawada T., Horikawa D.D., Nakahara Y., Wada S., Funayama T., Hamada N., Kobayashi Y., Okuda T. - Biological effects of anhydrobiosis in an African chironomid, Polypedilum vanderplanki on radiation tolerance.  (неопр.) Дата обращения: 3 октября 2017. Архивировано 15 января 2018 года.
6. Okuda, T.; Watanabe, M.; Sychev, V.; Novikova, N.; Gusev, O.; Saigusa, M. Polypedilum vanderplanki: an anhydrobiotic insect as a potential tool for space biology (англ.) // 36th COSPAR Scientific Assembly in Beijing : journal. — 2006. — July. — Bibcode: 2006cosp...36.2237O.
7. Hinton H.E. A fly larva that tolerates dehydration and temperatures of -270°C to +102°C (англ.) // Nature : journal. — 1960. — Vol. 188, no. 4747. — P. 336—337. — doi:10.1038/188336a0. — Bibcode: 1960Natur.188..336H. Архивировано 17 апреля 2014 года.
8. Татьяна Зимина. Комары нашли точку опоры в космосе. Архивная копия от 19 апреля 2014 на Wayback Machine — «Наука и жизнь».
9. T. Kikawada, A. Saito, Y. kanamori, Y. Nakahara, K. Iwata, D. Tanaka, M. Watanabe, T. Okuda, 2007 Trehalose transporter 1, a facilitated and high-capacity trehalose transporter, allows exogenous trehalose uptake into cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 104 28 (July 2007), 11585 11590 , 0027-8424
10. Takahiro Kikawada, et al. Factors Inducing Successful Anhydrobiosis in the African Chironomid Polypedilum vanderplanki: Significance of the Larval Tubular Nest (англ.) // Integrative and Comparative Biology^[англ.] : journal. — 2005. — Vol. 45, no. 5. — P. 710—714. — doi:10.1093/icb/45.5.710. Архивировано 18 октября 2014 года.
11. Minoru Sakurai, Takao Furuki, Ken-ichi Akao, Daisuke Tanaka, Yuichi Nakahara, Takahiro Kikawada, Masahiko Watanabe & Takashi Okuda. Vitrification is essential for anhydrobiosis in an African chironomid, Polypedilum vanderplanki (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences : journal. — National Academy of Sciences, 2008. — Vol. 105, no. 13. — P. 5093—5098. — doi:10.1073/pnas.0706197105. — Bibcode: 2008PNAS..105.5093S. — PMID 18362351. — PMC 2278217.
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, Elena Shagimardanova, Dmitry 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. Comparative genome sequencing reveals genomic signature of extreme desiccation tolerance in the anhydrobiotic midge // Nature Communications. — 2014. — № 5. — С. 4784. — doi:10.1038/ncomms5784.

Ссылки

• Эволюция криптобиоза у Polypedilum vanderplanki: роль горизонтального переноса генов от бактерий. Е. И. Шагимарданова. КФУ, Казан
• Татьяна Зимина. Комары нашли точку опоры в космосе. — «Наука и жизнь».