Стрекательные клетки кишечнополостных: что это такое и зачем они нужны?
Стрекательные или книдобластные клетки - особые клетки, которыми обладают кишечнополостные животные. Они играют важнейшую роль в жизни этих организмов, обеспечивая охоту на добычу и защиту от хищников. Но что это за клетки, как они устроены и работают? Давайте разберемся!
В этой статье мы подробно рассмотрим строение и функционирование стрекательных клеток кишечнополостных. Узнаем, каким образом они помогают этим животным выживать в окружающей среде. Поймем, почему стрекательные клетки так важны и какую роль сыграли в эволюции.
Кишечнополостные - это термин, охватывающий животных типа Cnidaria (коралловые животные, настоящие медузы, морские анемоны, морские ручки и их родственники) и Ctenophora (гребенчатые медузы).
Строение стрекательных клеток
Стрекательные клетки, или книдоциты, - это специализированные клетки, характерные для кишечнополостных. Они выполняют функции нападения на добычу и защиты от врагов. Стрекательные клетки содержат внутриклеточные органеллы - книдоцисты (или нематоцисты), которые обеспечивают поражение цели. Книдоциста представляет собой колбовидную капсулу, к которой прикреплена полая нитевидная структура, свернутая спиралью.
На внешней поверхности стрекательной клетки расположен спусковой вырост - книдоциль. Это неподвижный жгутик, окруженный микроворсинками. При механическом раздражении книдоциля происходит быстрое выворачивание нити книдоцисты. Острые шипы на нити вонзаются в тело жертвы, а токсичное содержимое капсулы впрыскивается в ранку. Так стрекательная клетка парализует и убивает добычу.
После однократного выстрела стрекательная клетка отмирает и заменяется новой. В организме кишечнополостных стрекательные клетки объединены в батареи, которые регулируют их использование. Разные виды кишечнополостных имеют от одного до нескольких типов стрекательных клеток, приспособленных для охоты на конкретные виды добычи.
Принцип действия стрекательных капсул
Стрекательные клетки, или книдоциты, содержат специальные органеллы - книдоцисты (нематоцисты). Это колбовидные капсулы, к которым прикреплены пустотелые нитевидные структуры, закрученные спиралью. Наружная часть книдоцита несет волосовидный вырост - книдоциль, окруженный микроворсинками. Он активируется при прикосновении добычи и запускает выстрел книдоцисты.
Происходит высвобождение ионов кальция из капсулы в цитоплазму клетки, чем создается осмотический градиент. Поступает вода извне, давление резко повышается, и стрекательная нить взрывообразно выбрасывается. После вонзания острых шипов и нити в жертву впрыскивается токсичное содержимое капсулы, вызывая ее паралич.
Процесс выворачивания нити происходит за микросекунды с ускорением до 40 000 g, что делает его одним из самых быстрых биологических процессов. После разрядки книдоцит погибает и замещается новым. У кишечнополостных нематоцисты объединены в "батареи", чтобы строгим образом регулировать их использование.
Классификация и типы стрекательных клеток
Существует более 30 типов стрекательных клеток. Их можно разделить на 4 основные группы:
- Гаплонемы - простые однонитевые капсулы.
- Стерронемы - имеют множество стрекательных нитей.
- Ропалонемы - стрекательная нить снабжена булавовидным утолщением.
- Иссидонемы - нить прикреплена неподвижно, выбрасывается только яд.
Разные виды кишечнополостных имеют разные комбинации типов нематоцитов. Они используются для охоты, защиты и даже для жаления друг друга при конкуренции за место (у колониальных форм).
Некоторые нематоцисты не прокалывают кожу человека, другие могут вызвать сильную боль, ожоги и даже привести к смерти (кубомедузы, португальские кораблики). Яд обычно видоспецифичен и нацелен на типичных жертв кишечнополостных.
Значение стрекательных клеток в жизни кишечнополостных
Стрекательные клетки - важнейшая адаптация кишечнополостных, позволяющая им активно охотиться на жертв и защищаться, несмотря на отсутствие хорошо развитой мускулатуры или скелета. Быстродействие нематоцит помогает обездвижить подвижную добычу.
Яд нематоцитов обладает видоспецифичностью, эффективно парализуя типичных жертв кишечнополостных (мелкие ракообразные, личинки и т.д.). При этом для человека многие яды не опасны, особенно в небольших дозах. Впрочем, некоторые виды все же представляют смертельную угрозу.
Стрекательные клетки позволяют кишечнополостным активно конкурировать за ресурсы с другими хищниками, занимать новые экологические ниши. Они также используются для внутривидовой борьбы за территорию у колониальных форм.