Kurkime ateitį drauge!

 

Dr. Ingrida Šatkauskienė

 

VANDENS MEŠKUČIAI

 

 

“ Keistas šis mažas gyvūnas….Dėl savo išskirtinės ir keistos išvaizdos ir dėl didelio panašumo į miniatiūrinį meškutį, aš nusprendžiau pavadinti jį mažuoju vandens meškučiuJoh. August Ephraim Goeze (Vokietijos pastorius, kuris pirmasis aprašė lėtūnus 1773).

…. Bestuburių pasaulis toks įvairus ir įdomus, kad negalima susilaikyti nors šiek tiek jo nepaliaupsinus. Bestuburiai vabzdžiai, vėžiagyviai, moliuskai, kirmėlių kirmėlės, medūzos, hidros – visi šie organizmai daugiau ar mažiau įprasti, kadangi galime matyti juos plika akimi ir susiduriame su jais, jei nors kažkiek išeiname į gamtą. Tačiau pati įdomiausia bestuburių dalis matoma tik per mikroskopą. Pasėmę vandens iš bet kurio vandens telkinio ir pažiūrėję per mikroskopą  matome ten knibždantį įvairiausių organizmų pasaulį: stumdydamos vieną kitą cirais pralekia infuzorijos, verpetuoja verpetės, varydamos sau maistą ir nekreipdamos dėmesio, kad atsidūrė ant objektinio stiklelio, pseudopodijas kaišioja amebos, tai vienur tai kitur žaibišku greičiu pralekia ciklopai, flegmatiškai lyg valtelės praplaukia titnagdumliai, o bet kokia lerva patekusi matymo lauką atrodo lyg didžiausias monstras iš siaubo filmo…

 
a   b
     

1 Pav. Bestuburių pasaulio atstovai: verpetė (a) ir dusios lerva (b).

O kiek tame pasaulyje dar neatpažintų objektų! Kartais ir organizmo priklausomybę sunku nustatyti. Štai, kad ir vandens meškiukai…. skamba gana keistai ir turbūt dažnas biologas šiek tiek labiau nutolęs nuo sudėtingos bestuburių biologijos nelabai suvoktų apie ką yra kalbama. O kalba eina apie paslaptingus organizmus – lėtūnus, kurie savo išvaizda iš tiesų primena mikroskopinius meškučius. Lėtūnų pavadinimą 1776 metais jiems suteikė italų mokslininkas Spallanzani, dėl lėto, primenančio meškų šleivojimą, savotiško judėjimo. Tačiau dauguma lėtūnų nėra visai lėti ir pakankamai greitai ir keberiojasi savo trumpomis kojytėmis.

 
     

2 Pav. Lėtūnai besikeberiojantys vandens laše.

Netgi šalčiausią žiemą, kai dauguma vandens telkinių užšalę, šiuos mažus padarėlius galima rasti kerpėse ar samanose. Suradimo būdas labai paprastas: tiesiog reikia prisirinkti kuokštelių samanų, kerpių pačiose įvairiosiose vietose: nuo tvoros, nuo akmenų ar medžių kamienų ir pan.

 

3 Pav. Viena iš lėtūnų gyvenamųjų aplinkų – samanos.

Surinktas samanas ar kerpes tereikia patalpinti į Petri lėkšteles ir užpilti vandeniu (geriau, kad vanduo būtų distiliuotas arba iš natūralaus vandens telkinio). Palaikius kambario temperatūroje Petri lėkštėles apie parą laiko, užpiltame vandenyje arba išspaustame iš samanų, jau galime mikroskopo pagalba ieškoti lėtūnų.

 
     

4 pav. Užmerktos samanos lėtūnų suradimui

Lėtūnai yra paplitę visame pasaulyje ir įvairiuose biotopuose: jūriniuose ir gėluose vandenyse, drėgname dirvožemyje, dykumose ir ledynuose. Nesukdami sau galvos dėl sienų ir vizų, lėtūnai sėkmingai migruoja prikibdami prie lėktuvų, laivų, pasinaudodami vėju, lietumi arba rinkdamiesi egzotiškesnes keliavimo priemones: vėžiagyvių išnaras išnešiojamas srovių. Tačiau dauguma lėtūnų rūšių nėra tikrieji kosmopolitai. Rūšys, kurios randamos karštuose šaltiniuose yra endeminės. Nepaisant kosmopolitinio lėtūnų išplitimo, jų biogeografija beveik nežinoma dėl rūšių identifikacijos neaiškumų. Tačiau kur begyventų lėtūnai, jų normaliai gyvybinei veiklai reikalingas vanduo. Vandeninėje aplinkoje lėtūnai juda, kvėpuoja, susiranda sau maisto ir dauginasi.

Lėtūnai išskiriami į atskirą bestuburių tipą ir remiantis filogenetine analize yra artimi nariuotakojams (Arthropoda).

 

5 Pav. Lėtūno vidaus sandara

 

 

6 Pav. Lėtūno priekinė kūno dalis su aiškiai matomu stiletu (S) (duriamuoju burnos organu, kuris naudojamas samanų ar kitų augalų ar organizmų dangos pradūrimui) ir užpakalinės galūnės nageliais (N).

Dauguma lėtūnų yra skirtalyčiai. Hermafroditizmas labiau paplitęs vienoje lėtūnų grupėje Eutardigrada. Kopuliacijai reikalingos struktūros nebuvo rastos nei vienoje lėtūnų rūšyje ir iki šiol nėra žinoma kaip vyksta spermos perdavimas. Įdomus faktas, kad kai kurių rūšių patelėse rastos struktūros, kurios gali būti įterptos į patinų organizmą ir jomis patelės pasiima spermatozoidus pačios. Toks spermos perdavimo būdas yra gana neįprastas gyvūnų pasaulyje. Visi lėtūnai produkuoja kiaušinius.

 
     

7 Pav. Lėtūnų kiaušiniai

Kiaušinių dangalų morfologija turi sistematinės reikšmės. Kai kurios rūšys išskiria kiaušinius į seną kutikulos dangą iškart po nėrimosi. Gali būti, kad patinai spermą išskiria taip pat į tokią kutikulą, kurioje jau yra kiaušiniai.

Be įprastinio lytinio dauginimosi kai kurie lėtūnai dauginasi partenogenetiniu būdu. Tačiau kai kuriose tokiu būdu besidauginančiose lėtūnų populiacijose buvo aptikti ir patinai. Kokie faktoriai veikia į patinų atsiradimą ir kaip vyksta šis procesas nėra žinoma.

Gali būti, kad partenogenezės vystymasis lėtūnuose yra susijęs su kryptobiozės evoliucija juose. Šį teiginį palaiko koreliacija tarp partenogenezės buvimo ir kryptobiozės gebėjimų.

Kuo mums įdomūs lėtūnai? Viena iš reikšmingų lėtūnų, gyvenančių samanose ir kerpėse, savybių yra ta, kad jie gali būti neužteršto oro bioindikatoriais. Samanos yra naudojamos kaip bioindikatoriai, kadangi sugeba sukaupti savyje sunkiuosius metalus, organinius ar radioaktyvius teršalus. Samanų kutikulė redukuota arba jos visai nėra, lapeliai sudaryti iš vieno ląstelių sluoksnio, šaknų nėra ir todėl jos gauna įvairias medžiagas iš aplinkos kartu su drėgme. Sunkiųjų metalų koncentracija samanose tiesiogiai koreliuoja su atmosferiniais teršalais. Bryofauna – tai organizmai, kurie didesnę gyvenimo dalį praleidžia samanose ir jose maitinasi, todėl  taip pat gali būti teršalų, sukauptų samanose, indikatoriais. Dauguma lėtūnų, gyvenančių samanose, jomis maitinasi, išskyrus plėšrias rūšis, kurios minta kitais samanose ar kerpėse gyvenančiais organizmais (bakterijomis, pirmuonimis, verpetėmis, nematodais). Buvo nustatyta, kad lėtūnai jautrūs dulkėms ir kitokiems aplinkos teršalams (sieros dioksidui, DDT, sunkiesiems metalams).

Kuo dar įdomūs lėtūnai? Ogi tuo, kad jie garsėja (teisybės dėlei nereiktų pamiršti, kad jei ir garsėja, tai gana siaurame biologų rate...) kaip superorganizmai! Lėtūnai sugeba išgyventi gana ekstremaliomis aplinkos sąlygomis. Kada yra sausa ir aplinkoje trūksta drėgmės lėtūnai gali prarasti iki 90% kūno vandens. Šis vandens praradimas vadinamas anhydrobioze. Anhydrobiozės būsenoje lėtūnas yra “išdžiūvęs” ir gali suformuoti statinaitės formos cistas, kurios išlieka gyvybingos pakankamai ilgai.

 “Statinaitės” būsenoje lėtūnai gali išbūti kelis mėnesius ar net metus, tol, kol pateks į vandens aplinką ir atgis. “Atsigavę” lėtūnai lėtai ropoja ant substrato ir ieško sau maisto. Būdami “statinaitėje” lėtūnai gali pakelti temperatūrą nuo -272ºC 20 valandų ir – 2000C – 20 mėnesių, gali atlaikyti X – rentgeno spindulių dozę, 1000X didesnę nei letali dozė žmogui, atlaiko 1000 atmosferų slėgį. Teigiama, kad iš 120 metų senumo statinaitės formos cistų, palaikius jas tinkamoje (drėgnoje) aplinkoje, sėkmingai atsigavo ir pradėjo judėti lėtūnai. Tačiau remiantis naujausiais duomenimis daugelis tokio tipo teiginių nėra moksliškai patvirtinti. Buvo tirti 9 – 138 metų senumo samanų ir kerpių mėginiai, tačiau gyvų lėtūnų juose nepavyko rasti. Tik iš 9 metų senumo kerpių mėginiuose surastų lėtūnų kiaušinių  išsirito jaunikliai. Lėtūnų sugebėjimas “išdžiūti” kai aplinkoje nebelieka vandens ir atgyti sąlygoms pagerėjus gali paaiškinti ir tai, kodėl lėtūnai randami daugiausiai samanose ir kerpėse, kurios pastoviai patiria sausros ir drėgmės kaitą. Tuo tarpu ten kur visuomet drėgna lėtūnų yra mažai arba visai neaptinkama. Taip yra dėl to, kad normalioje aplinkoje lėtūnus tiesiog nukonkuruoja kiti organizmai, pvz. nematodai, o  apsunkintas besikeičiančias aplinkos sąlygas gali pakelti ne visi organizmai.

Sunku pasakyti tiksliai kokia lėtūnų gyvenimo trukmė, kadangi jų gyvenimas laikas nuo laiko yra pertraukiamas išdžiūvimo periodų. Vienas toks periodas gali trukti apie 7 metus, o jei yra tokių ramybės periodų dešimt ar daugiau?…Tokiu atveju lėtūnų gyvenimo trukmė gali prilygti ilgaamžiams žinduoliams ar ropliams.

Laikant lėtūnus laboratorinėmis sąlygomis nustatyta, kad išgyvena jie maždaug
apie metus. Ir visgi lieka neaišku ar tokiu būdu laikomi lėtūnai miršta natūraliai ar dėl tam tikrų dirbtinės aplinkos poveikių, kurie galbūt skiriasi nuo natūralių.
Taigi tiksli lėtūnų gyvenimo trukmė kol kas lieka lieka nežinoma ir ypač natūralioje gamtoje.

Cistų formavimas būdingas gėlavandeniams lėtūnams ir gyvenantiems samanose, kerpėse, dirvoje. Šis procesas nėra obligatinis ir jo vyksmo priežastys bei eiga nėra gerai žinomi. Nors cistos yra atsparios išdžiūvimui, jos nėra anhydrobiotinės ir negali atlaikyti aukštos temperatūros dėl pakankamai didelio vandens kiekio jose. Cistos natūraliomis sąlygomis gali daugiau nei metus išbūti visiškai be jokio maisto šaltinio. Skirtingai nuo verpečių (Rotifera), kurios esant nepalankioms sąlygoms formuoja cistas su vertikaliais ruoželiais, lėtūnai formuoja statinaites su horizontaliais brūkšniais. Jei išdžiūvimo procesas vyksta lėtai – lėtūnai suformuoja simetriškas, tvarkingas statinaites, tačiau jei vandens kiekis sumažėja labai staiga – formuojamos netaisyklingos, nesimetriškos, su įvairiais “iškyšuliais” statinaitės. Statinaičių suformavimo trukmė apie 10 – 15 min.

Anoksibiozė – yra kryptobiotinė būsena indukuota mažo deguonies kiekio aplinkiniame vandenyje. Kai kurios lėtūnų rūšys tokioje būsenoje gali išbūti ilgiau nei penkias dienas. Tačiau nuolatos vandenyje gyvenantys lėtūnai be deguonies gali išbūti nuo kelių valandų iki 3 dienų. Tačiau jei aplinkoje atsiranda deguonies, lėtūnai atgyja per kelias minutes ar valandas. Skirtingai nuo anhydrobiozės ir kriobiozės (ametabolinė būsena, atsiradusi veikiant žemai temperatūrai), anoksibiozė lėtūnuose yra dar nepakankamai išsamiai ištirta. Sausumoje gyvenančios lėtūnų rūšys patekusios į vandenį be deguonies, išgyvena tik apie dieną (kad ir kokie atsparūs organizmai būtų, pasirodo vis tiek mirtingi...), tuo tarpu potvynio – atoslūgio zonoje gyvenantis lėtūnas Echiniscoides sigismundi jūriniame vandenyje be deguonies išgyvena apie šešis mėnesius. Tai vienintelė rūšis, kuri sugeba pereiti į visas kryptobiozės būsenas: anhydrobiozę, kriobiozę, osmobiozę ir anoksibiozę. Lėtūnai, prieš pereidami į anhydrobiozės ir kryptobiozės būsenas, sekretuoja angliavandenį trehalozę ir glicerolį, kurie apsaugo ląstelių membranas nuo sušalimo ir dehidratacijos. Tuo ypač susidomėjo farmacijos specialistai. Trehalozė gali būti naudojama organų transplantacijai, kad jų nepažeistų žema temperatūra.

Dėl visų šių savybių mokslininkai lėtūnams suteikė garbę būti modeliniais organizmais kelionėje į kosmosą! Eksperimentai kurių metu lėtūnai, būdami anhydrobiozės būsenoje (statinaitės stadijoje) buvo paveikti kosmine radiacija, vakumu ir nuline temperatūra, pasibaigė visai sėkmingai (tik nėra informacijos ką apie šiuos eksperimentus mąstė patys lėtūnai...).

 

Nepaisant šių neeilinių lėtūnų sugebėjimų, apie juos dar yra žinoma labai nedaug.

Lėtūnų ekologija – tai sritis, kurioje dar daug neaiškumų. Lėtūnų populiacijų tankis varijuoja, tačiau nei minimalios nei optimalios sąlygos reikalingos populiacijos augimui nėra žinomos. Gana žymios populiacijos tankio ir rūšių įvairovės variacijos nustatytos beveik identiškuose mikrobiotopuose. Vienuose tokių mikrobiotopų lėtūnų yra daug, o kituose, rodosi identiškuose mikrobiotopuose, nerandama nei vieno lėtūno. Tokius populiacijų tankio svyravimus gali lemti aplinkos sąlygos: temperatūra, drėgmė, oro užterštumas, maisto kiekis ir pan., tačiau tiksliam šių faktorių  patvirtinimui kol kas trūksta duomenų.

Mažai yra žinoma apie šių organizmų mitybos ypatumus. Ypač menkai ištirtos jūrinės ir gėlavandenės lėtūnų rūšys.

Lėtūnų ekologija, biogeografija, mityba, jūrinės ir gėlavandenės rūšys – tai sritys, kuriose mokslininkams dar reikia gerokai padirbėti.

Šiuo metu yra aprašyta apie 800 lėtūnų rūšių, tačiau manoma, kad rūšių skaičius gali siekti 10 000! Toks didelis skirtumas tarp identifikuotų rūšių ir tikėtinų naujų rūšių suradimo ir aprašymo atsiranda dėl to, kad lėtūnai iki šiol yra vieni mažiausiai ištirtų organizmų. “Nėra tarptautinės duomenų bazės, lėtūnų taksonomija vis dar vystosi -  teigia biologas William Miller (1997) - kuo labiau gilinamės tuo daugiau skirtumų surandame. Kuo daugiau naujų vietų Žemėje tiriame, tuo daugiau naujų rūšių atrandame...”.

 

LITERATŪRA

  1. R. C. Brusca, G.J. Brusca. Invertebrates. Sinauer Associates, Inc., Publishers. Sunderland, Massachusetts. 2002, 936 p.
  2. R. Kazlauskas. Bestuburių zoologija. Vilnius, Mokslas. 1988. 384 p.
  3. B. Vargha, E. Ötvös. Z. Tuba. Investigations on ecological effects of heavy metal pollution in Hungary by moss-dwelling water bears (Tardigrada), as bioindicators. Ann. Agric Environ Med 2002, 9, 141 – 146.
  4. D. R. Nelson. Current status of the Tardigrada: Evolution and Ecology. 2002. Integ. And Comp. Biol., 42: 652 – 659.
  5. R. Bertolani et all. Experiences with dormancy in tardigrades. J. Limnol., 2004, 63 (Suppl. 1): 16 – 25.
  6. F. A. Romano. On water bears. Florida Entomologists 2003, 86 (2): 134 – 137.
  7. I.A. Kinchin. On the significance of a “minor” phylum (the Tardigrada) in the context of a constructivist view of knowledge. Perspectives in Biology and Medicine, 43, 2. 2000: 243 – 251.

 

 

INTERNETINIAI TINKLALAPIAI

 file:///G:/tardigrada/anhydrobioze.html

file:///G:/tardigrada/news_detail.cfm.htm

file:///G:/tardigrada/tardigrada-water-bears-biological-family.htm

http://www.tardigrades.com/

http://www.museums.org.za/bio/tardigrades/

http://www.earthlife.net/inverts/tardigrada.html

http://www.fcps.edu/StratfordLandingES/Ecology/mpages/water_bear.htm

 


Naturales Scientiae Omnibus