Первым человеком, который увидел и описал гидру, был изобретатель микроскопа и крупнейший натуралист XVII-XVIII веков А. Левенгук.
Разглядывая под своим примитивным микроскопом водные растения, он увидел странное существо с «руками в виде рогов». Левенгуку даже удалось наблюдать почкование гидры и разглядеть ее стрекательные клетки.
Строение пресноводной гидры
Гидра (Hydra) - типичный представитель кишечнополостных животных. Форма ее тела трубковидная, на переднем конце находится ротовое отверстие, окруженное венчиком из 5-12 щупалец. Сразу под щупальцами у гидры имеется небольшое сужение - шейка, отделяющая голову от туловища. Задний конец гидры сужен в более или менее длинную ножку, или стебелек, с подошвой на конце. Сытая гидра имеет длину не более 5-8 миллиметров, голодная значительно длиннее.
Тело гидры, как и у всех кишечнополостных, состоит из двух слоев клеток. Во внешнем слое клетки разнообразны: часть из них выполняют роль органов поражения добычи (стрекательные клетки), другие выделяют слизь, третьи обладают сократимостью. Во внешнем слое рассеяны и нервные клетки, отростки которых образуют сеть, покрывающую все тело гидры.
Гидра - один из немногих представителей пресноводных кишечнополостных, основная масса которых является обитателями моря. В природе гидры встречаются в различных водоемах: в прудах и озерах среди водных растений, на корешках ряски, зеленым ковром покрывающей канавы и ямы с водой, небольшие пруды и речные заводи. В водоемах с чистой водой гидр можно встретить на голых камнях у самого берега, где иногда они образуют бархатистый ковер. Гидры светолюбивы, поэтому держатся обычно на неглубоких местах вблизи берегов. Они способны различать направление потока света и двигаются в сторону его источника. При содержании в аквариуме всегда перебираются на освещенную стенку.
Если набрать в сосуд с водой побольше водных растений, то можно наблюдать гидр, ползающих по стенкам сосуда и листьям растений. Подошва гидры выделяет клейкое вещество, за счет которого она прочно закрепляется на камнях, растениях или стенках аквариума, и отделить ее нелегко. Изредка гидра перемещается в поисках пищи. В аквариуме можно отмечать ежедневно точкой на стекле места ее прикрепления. Такой опыт показывает, что за несколько дней передвижение гидры не превышает 2-3 сантиметров. Чтобы переменить место, гидра временно приклеивается к стеклу щупальцами, отделяет подошву и подтягивает ее к переднему концу. Прикрепившись подошвой, гидра распрямляется и снова опирается щупальцами еще на шаг вперед. Такой способ передвижения похож на то, как ходит гусеница бабочек пядениц, называемая в просторечьи «землемер». Только гусеница подтягивает задний конец к переднему, а затем снова двигает вперед головной конец. Гидра же при такой ходьбе все время переворачивается через голову и таким образом передвигается относительно быстро. Существует и другой, гораздо более медленный способ передвижения - скольжение на подошве. Усилием мускулатуры подошвы гидра еле заметно сдвигается с места. Некоторое время гидры могут плавать в воде: открепившись от субстрата, расправив щупальца, они медленно падают на дно. На подошве может образовываться пузырек газа, который увлекает животное вверх.
Как питаются пресноводные гидры
Гидра - хищник, пищей ей служат инфузории, мелкие рачки - дафнии, циклопы и другие, иногда попадается более крупная добыча в виде личинки комара или небольшого червя. Рыбоводческим прудам гидры даже могут наносить вред, поедая выклюнувшихся из икры мальков рыб.
Охоту гидры легко наблюдать в аквариуме. Широко раскинув свои щупальца, так что они образуют ловчую сеть, гидра висит щупальцами вниз. Если долго наблюдать за сидящей гидрой, можно видеть, что ее тело все время медленно раскачивается, описывая передним концом круг. Плывущий мимо циклоп задевает за щупальца и начинает биться, чтобы освободиться, но скоро, пораженный стрекательными клетками, затихает. Парализованная добыча подтягивается щупальцем ко рту и поглощается. При успешной охоте маленький хищник раздувается от проглоченных рачков, темные глазки которых просвечивают сквозь стенки тела. Гидра может проглотить и добычу крупнее ее самой. При этом рот хищницы широко раскрывается, а стенки тела растягиваются. Иногда изо рта гидры торчит часть непоместившейся добычи.
Размножение гидры пресноводной
При хорошем питании гидра быстро начинает почковаться. Рост почки от маленького бугорка до вполне сформированной, но еще сидящей на теле материнской особи, гидры занимает несколько дней. Часто, пока молодая гидра еще не отделилась от старой особи, на теле последней уже образуется вторая и третья почки. Так происходит бесполое размножение, половое размножение наблюдается чаще под осень при понижении температуры воды. На теле гидры появляются вздутия - половые железы, одни из которых содержат яйцевые клетки, а другие - мужские половые клетки, которые, свободно плавая в воде, проникают в полость тела других гидр и оплодотворяют неподвижные яйцеклетки.
После образования яиц старая гидра обычно погибает, а из яиц при благоприятных условиях выходят молодые гидры.
Регенерация у пресноводной гидры
Гидры обладают необыкновенной способностью к регенерации. У разрезанной на две части гидры очень быстро отрастают щупальца на нижней части и подошва на верхней. В истории зоологии знамениты замечательные эксперименты с гидрой, проведенные в середине XVII в. голландским учителем Трамбле. Ему не только удавалось получать целых гидр из мелких кусочков, но даже сращивать друг с другом половинки разных гидр, выворачивать их тело наизнанку, получать семиглавого полипа, похожего на лернейскую гидру из мифов Древней Греции. С тех пор этого полипа и стали называть гидрой.
В водоемах нашей страны обитает 4 вида гидр, которые мало отличаются друг от друга. Один из видов характеризуется яркой зеленой окраской, которая обусловлена наличием в теле гидр симбиотических водорослей - зоохлорелл. Из наших гидр наиболее известны стебельчатая, или бурая гцдра (Hydra oligactis) и бесстебельчатая, или обыкновенная гидра (Н. vulgaris).
Одни из типичных представителей отряда кишечнополостных животных - пресноводные гидры. Эти существа обитают в чистых водоемах и прикрепляются к растениям или грунту. Впервые их увидел нидерландский изобретатель микроскопа и известный натуралист А. Левенгук. Ученому даже удалось стать свидетелем почкования гидры и рассмотреть ее клетки. Позже Карл Линней дал роду научное наименование, ссылаясь на древнегреческие мифы о Лернейской гидре.
Гидры обитают в чистых водоемах и прикрепляются к растениям или грунту. Особенности строения
Этот водный обитатель отличается миниатюрным размером. В среднем длина тела составляет от 1 мм до 2 см, но может быть и чуть больше. Существо имеет цилиндрическую форму туловища. Спереди располагается рот со щупальцами вокруг (их число может доходить до двенадцати штук). Сзади находится подошва, с помощью которой животное двигается и прикрепляется к чему-либо.
На подошве располагается узкая пора, через которую проходят жидкость и пузырьки газа из кишечной полости. Вместе c пузырьком существо открепляется от выбранной опоры и всплывает. При этом его голова располагается в гуще воды. У гидры простое строение, ее тело состоит из двух слоев. Как ни странно, но когда существо голодное, его тело выглядит длиннее.
Гидры - одни из немногих кишечнополостных, которые живут в пресной воде. Большая же часть этих созданий населяет морскую акваторию. Пресноводные разновидности могут иметь следующее местообитание:
- пруды;
- озера;
- речные заводы;
- канавы.
Если вода прозрачная и чистая, эти существа предпочитают находиться у самого берега, создавая своеобразный ковер. Еще одна причина, по которой животные предпочитают неглубокие области - любовь к свету. Пресноводные создания очень хорошо различают направление света и передвигаются поближе к его источнику. Если их посадить в аквариум, они обязательно переплывут в самую освещенную часть.
Интересно, что в эндодерме этого существа могут присутствовать одноклеточные водоросли (зоохлореллы). Это отражается на внешнем виде животного - оно приобретает светло-зеленый цвет.
Процесс питания
Это миниатюрное существо - настоящий хищник. Очень интересно узнать, чем же питается пресноводная гидра. В воде обитает множество мелкой живности: циклопы , инфузории , а также рачки. Они и служат пищей для этого создания. Иногда оно может съесть более крупную добычу, например, маленьких червячков или личинок комара. Кроме того, эти кишечнополостные приносят большой урон рыбоводческим прудам, ведь икра становится одним из того, чем питается гидра.
В аквариуме можно во всей красе понаблюдать за тем, как охотится это животное. Гидра висит щупальцами вниз и при этом расставляет их в виде сети. Ее туловище слегка раскачивается и описывает круг. Добыча, проплывающая рядом, касается щупалец, пытается вырваться, но резко перестает двигаться. Стрекательные клетки парализуют ее. Тогда кишечнополостное существо притягивает ее ко рту и съедает.
Если животное хорошо поело, оно раздувается. Это существо может поглотить жертву , которая превышает его по размеру. Рот его может раскрываться очень широко, иногда из него отчетливо виднеется часть организма добычи. После такого зрелища не возникает никаких сомнений в том, что пресноводная гидра по способу питания - хищник.
Способ размножения
Если существо достаточно питается, размножение происходит очень быстро методом почкования. За несколько дней крохотная почка вырастает до сформировавшейся особи. Часто на туловище гидры появляется несколько таких почек, которые потом отделяются от материнского организма. Этот процесс называется бесполым размножением.
В осеннее время, когда вода становится холоднее, пресноводные существа могут размножаться и половым методом. Этот процесс происходит следующим образом:
- На туловище особи появляются половые железы. В одних из них образуются мужские клетки, а в других - яйцеклетки.
- Мужские половые клетки осуществляют передвижение в воде и входят в полость тела гидр, оплодотворяя яйцеклетки.
- Когда формируются яйца, гидра чаще всего погибает, а из яиц рождаются новые особи.
В среднем длина тела гидры составляет от 1 мм до 2 см, но может быть и чуть больше.
Нервная система и дыхание
В одном из слоев туловища этого существа находится рассеянная нервная система, а в другом - небольшое количество нервных клеток. Всего в организме животного насчитывается 5 тысяч нейронов. Около рта, на подошве и щупальцах у животного есть нервные сплетения.
У гидры не происходит деления нейронов на группы. Клетки воспринимают раздражение и отдают сигнал мускулам. В нервной системе особи есть электрические и химические синапсы, а также белки опсины. Говоря о том, чем дышит гидра, стоит упомянуть, что процесс выделения и дыхания происходит по поверхности всего тела.
Регенерация и рост
Клетки пресноводного полипа находятся в процессе постоянного обновления. В середине тела они делятся, а после перемещаются к щупальцам и подошве, где и погибают. Если делящихся клеток становится слишком много, они передвигаются в нижнюю область туловища.
У этого животного удивительная способность регенерироваться. Если разрезать его туловище поперек, каждая часть восстановится до прежнего вида.
Клетки пресноводного полипа находятся в процессе постоянного обновления. Продолжительность жизни
В XIX веке велось много разговоров о бессмертии животного. Одни исследователи пытались доказать эту гипотезу, а другие хотели ее опровергнуть. В 1917 году после четырёхлетнего эксперимента теория была доказана Д. Мартинесом, в результате чего гидра официально стала относиться к вечноживущим существам .
Бессмертие связано с невероятной способностью к регенерации. Гибель же животных в зимнее время связана с неблагоприятными факторами и недостатком пищи.
Пресноводные гидры - занимательные существа. Во всей России встречается четыре вида этих животных и все они схожи между собой. Наиболее распространенными являются обыкновенные и стебельчатые гидры. Отправляясь купаться на речку, можно обнаружить на ее берегу целый ковер из этих зеленых созданий.
Разных видов животных, сохранившихся с давних времен и по сегодняшний день, существует немало. Среди них есть и примитивные организмы, которые на протяжении более шестисот миллионов лет продолжают свое существование и размножение - гидры.
Описание и образ жизни
Обычный обитатель водоемов, пресноводный полип под названием гидра относится к кишечнополостным животным. Он представляет собой студенистую полупрозрачную трубку длиной до 1 см. Одним концом, на котором расположена своеобразная подошва, прикрепляется к водным растениям. С другой стороны тела имеется венчик с множеством (от 6 до 12) щупалец. Они способны вытягиваться до нескольких сантиметров в длину и служат для поиска добычи, которую гидра парализует стрекательным уколом, подтягивает щупальцами к ротовой полости и проглатывает.
Основу питания составляют дафнии, мальки рыб, циклопы. В зависимости от цвета съеденной пищи меняется и окраска полупрозрачного тела гидры.
Благодаря сокращению и расслаблению покровно-мускульных клеток этот организм может суживаться и утолщаться, вытягиваться в стороны и медленно передвигаться. Проще говоря, больше всего на передвигающийся и живущий самостоятельной жизнью желудок походит пресноводная гидра. Размножение же ее, несмотря на это, происходит довольно высокими темпами и разными способами.
Виды гидр
Зоологи выделяют четыре рода этих пресноводных полипов. Они совсем немного отличаются друг от друга. Крупные виды с нитевидными щупальцами, в несколько раз превышающими длину тела, называются Pelmatohydra oligactis (длинностебельчатая гидра). Другой вид, с телом, сужающимся к подошве, носит название Hydra vulgaris или бурая (обыкновенная). Hydra attennata (тонкая или серая) похожа внешне на ровную по всей длине трубочку с чуть более длинными, по сравнению с телом, щупальцами. Зеленая гидра, именуемая Chlorohydra viridissima, названа так благодаря своей травянистой окраске, которую придают ей снабжающие этот организм кислородом.
Особенности размножения
Это простейшее существо может размножаться и половым, и бесполым путем. В летний период, когда вода прогревается, размножение гидры происходит главным образом методом почкования. Половые же клетки образуются в эктодерме гидры лишь осенью, с наступлением холодов. К зиме взрослые особи погибают, оставляя яйца, из которых весной появляется новое поколение.
Бесполое размножение
В благоприятных условиях гидра обычно размножается почкованием. Вначале происходит небольшое выпячивание на стенке тела, которое медленно превращается в маленький бугорок (почку). Постепенно он увеличивается в размерах, вытягиваясь, и на нем образуются щупальца, между которыми можно рассмотреть ротовое отверстие. Сначала молодая гидра соединяется с материнским телом при помощи тоненького стебелька.
Через некоторое время этот молодой отросток отделяется и начинает самостоятельную жизнь. Этот процесс очень напоминает то, как происходит у растений развитие побега из почки, поэтому бесполое размножение гидры и называется почкованием.
Половое размножение
Когда наступают холода или условия становятся не совсем благоприятны для жизнедеятельности гидры (высыхание водоема или длительное голодание), в эктодерме происходит образование половых клеток. В наружном слое нижней части тела образуются яйца, а в особых бугорках (мужских гонадах), которые расположены ближе к ротовой полости, развиваются сперматозоиды. На каждом из них имеется длинный жгутик. С помощью него сперматозоид может перемещаться в воде, чтобы достигнуть яйца и оплодотворить его. Так как гидры происходит осенью, образующийся зародыш покрывается защитной оболочкой и ложится на дно водоема на всю зиму, и только с наступлением весны начинает развиваться.
Половые клетки
Эти пресноводные полипы в большинстве случаев раздельнополы (сперматозоиды и яйцеклетки образуются на разных особях), гермафродитизм у гидр встречается крайне редко. С похолоданием в эктодерме происходит закладка половых желез (гонад). Половые клетки образуются в теле гидры из промежуточных клеток и разделяются на женские (яйца) и мужские (сперматозоиды). Яйцеклетка внешне напоминает амебу и имеет ложноножки. Она очень быстро растет, поглощая при этом промежуточные клетки, находящиеся по соседству. К моменту созревания ее диаметр составляет от 0,5 до 1 мм. Размножение гидры при помощи яиц и называется половым.
Сперматозоиды похожи на жгутиковых простейших. Отрываясь от тела гидры и плавая в воде с помощью имеющегося жгутика, они отправляются на поиски других особей.
Оплодотворение
Когда сперматозоид подплывает к особи с яйцеклеткой и проникает внутрь, ядра этих обеих клеток сливаются. После этого процесса клетка приобретает более округлую форму благодаря тому, что ложноножки втягиваются. На поверхности ее образуется толстая оболочка с выростами в виде шипов. Перед наступлением зимы гидра погибает. Яйцо же остается живым и впадает в анабиоз, оставаясь на дне водоема до весны. Когда погода становится теплой, перезимовавшая клетка под защитной оболочкой продолжает свое развитие и начинает делиться, образуя сначала зачатки кишечной полости, затем щупальца. Затем оболочка яйца разрывается, и на свет появляется молодая гидра.
Регенерация
Особенности размножения гидры включают в себя еще и удивительную способность к восстановлению, в результате которого регенерируется новая особь. Из отдельного кусочка тела, составляющего порой менее одной сотой части всего объема, может образовываться целый организм.
Стоит разрезать гидру на части, как тут же запускается процесс регенерации, при котором каждый кусочек приобретает свой рот, щупальца и подошву. Еще в семнадцатом веке учеными проводились эксперименты, когда методом сращивания различных половинок гидр получались даже семиглавые организмы. Именно с тех пор этот пресноводный полип и получил свое название. Такую способность можно расценивать как еще один способ размножения гидры.
Чем опасна гидра в аквариуме
Для рыбок, имеющих размеры более четырех сантиметров, гидры не представляют опасности. Они, скорее, служат своеобразным индикатором того, насколько правильно кормит рыб хозяин. Если еды дается слишком много, она распадается в воде на мельчайшие кусочки, тогда можно увидеть, как быстро начинают плодиться гидры в аквариуме. Чтобы лишить их этого пищевого ресурса, необходимо уменьшить количество корма.
В аквариуме, где обитают очень крошечные рыбки или мальки, появление и размножение гидры довольно опасно. Это может привести к различным бедам. В первую очередь исчезнут мальки, а оставшиеся рыбки будут постоянно испытывать химические ожоги, которые причиняют щупальца гидры. В аквариум этот организм может попасть с живым кормом, с принесенными из природного водоема растениями и т. д.
Для борьбы с гидрой следует выбирать такие методы, которые не смогут принести вреда обитающим в аквариуме рыбкам. Проще всего воспользоваться любовью гидр к яркому свету. Хотя остается загадкой, каким образом она его воспринимает при отсутствии органов зрения. Нужно затенить все стенки аквариума, кроме одной, к которой прислоняют с внутренней стороны такого же размера стекло. В течение дня гидры перебираются поближе к свету и размещаются на поверхности этого стекла. После чего остается только его аккуратно достать - и рыбкам уже ничего не угрожает.
Благодаря высокой способности к размножению в условиях аквариума гидры способны очень быстро расплодиться. Это следует учитывать и внимательно следить за их появлением, чтобы вовремя избежать неприятностей.
Тело гидры имеет вид продолговатого мешочка, стенки которого состоят из двух слоёв клеток — эктодермы и энтодермы .
Между ними лежит тонкая студенистая неклеточная прослойка — мезоглея , служащая опорой.
Эктодерма формирует покров тела животного и состоит из нескольких видов клеток: эпителиально-мускульные , промежуточные и стрекательные .
Самые многочисленные из них — эпителиально-мускульные.
Эктодерма
эпителиально-мускульная клетка
За счёт мускульных волоконец , лежащих в основании каждой клетки, тело гидры может сокращаться, удлиняться и изгибаться.
Между эпителиально-мускульными клетками находятся группы мелких, округлых, с большими ядрами и небольшим количеством цитоплазмы клеток, называемых промежуточными .
При повреждении тела гидры, они начинают усиленно расти и делиться. Они могут превращаться в остальные типы клеток тела гидры, кроме эпителиально-мускульных.
В эктодерме находятся стрекательные клетки , служащие для нападения и защиты. В основном они расположены на щупальцах гидры. Каждая стрекательная клетка содержит овальную капсулу, в которой свёрнута стрекательная нить.
Строение стрекательной клетки со свернутой стрекательной нитью
Если добыча или враг прикоснётся к чувствительному волоску, который расположен снаружи стрекательной клетки, в ответ на раздражение стрекательная нить выбрасывается и вонзается в тело жертвы.
Строение стрекательной клетки с выброшенной стрекательной нитью
По каналу нити в организм жертвы попадает вещество, способное парализовать жертву.
Существует несколько типов стрекательных клеток. Нити одних пробивают кожные покровы животных и вводят в их тело яд. Нити других обвиваются вокруг добычи. Нити третьих — очень клейкие и прилипают к жертве. Обычно гидра «стреляет» несколькими стрекательными клетками. После выстрела стрекательная клетка погибает. Новые стрекательные клетки формируются из промежуточных .
Строение внутреннего слоя клеток
Энтодерма выстилает изнутри всю кишечную полость. В её состав входят пищеварительно-мускульные и железистые клетки.
Энтодерма
Пищеварительная система
Пищеварительно-мускульных клеток больше других. Мускульные волоконца их способны к сокращению. Когда они укорачиваются, тело гидры становится более тонким. Сложные движения (передвижение «кувырканием»), происходит за счёт сокращений мускульных волоконцев клеток эктодермы и энтодермы.
Каждая из пищеварительно-мускульных клеток энтодермы имеет 1-3 жгутика. Колеблющиеся жгутики создают ток воды, которым пищевые частички подгоняются к клеткам. Пищеварительно-мускульные клетки энтодермы способны образовывать ложноножки , захватывать и переваривать в пищеварительных вакуолях мелкие пищевые частицы.
Строение пищеварительно-мускульной клетки
Имеющие в энтодерме железистые клетки выделяют внутрь кишечной полости пищеварительный сок, который разжижает и частично переваривает пищу.
Строение желистой клетки
Добыча захватывается щупальцами с помощью стрекательных клеток, яд которых быстро парализует мелких жертв. Координированными движениями щупалец добыча подносится ко рту, а затем с помощью сокращений тела гидра «надевается» на жертву. Пищеварение начинается в кишечной полости (полостное пищеварение ), заканчивается внутри пищеварительных вакуолей эпителиально-мускульных клеток энтодермы (внутриклеточное пищеварение ). Питательные вещества распределяются по всему телу гидры.
Когда в пищеварительной полости оказываются остатки жертвы, которые невозможно переварить, и отходы клеточного обмена, она сжимается и опорожняется.
Дыхание
Гидра дышит растворённым в воде кислородом. Органов дыхания у неё нет, и она поглощает кислород всей поверхностью тела.
Кровеносная система
Отсутствует.
Выделение
Выделение углекислого газа и других ненужных веществ, образующихся в процессе жизнедеятельности, осуществляется из клеток наружного слоя непосредственно в воду, а из клеток внутреннего слоя — в кишечную полость, затем наружу.
Нервная система
Под кожно-мускульными клетками располагаются клетки звездчатой формы. Это нервные клетки (1). Они соединяются между собой и образуют нервную сеть (2).
Нервная система и раздражимость гидры
Если дотронутся до гидры (2), то в нервных клетках возникает возбуждение (электрические импульсы), которое мгновенно распространяется по всей нервной сети (3) и вызывает сокращение кожно-мускульных клеток и всё тело гидры укорачивается (4). Ответная реакция организма гидры на такое раздражение — безусловный рефлекс .
Половые клетки
С приближением холодов осенью в эктодерме гидры из промежуточных клеток образуются половые клетки.
Различают два вида половых клеток: яйцевые, или женские половые клетки, и сперматозоиды, или мужские половые клетки.
Яйца находятся ближе к основанию гидры, сперматозоиды развиваются в бугорках, расположенных ближе к ротовому отверстию.
Яйцевая клетка гидры похожа на амёбу. Она снабжена ложноножками и быстро растет, поглощая соседние промежуточные клетки.
Строение яйцевой клетки гидры
Строение сперматозоида гидры
Сперматозоиды по внешнему виду напоминают жгутиковых простейших. Они покидают тело гидры и плавают с помощью длинного жгутика.
Оплодотворение. Размножение
Сперматозоид подплывает к гидре с яйцевой клеткой и проникает внутрь нее, причем ядра обеих половых клеток сливаются. После этого ложноножки втягиваются, клетка округляется, на ее поверхности выделяется толстая оболочка — образуется яйцо. Когда гидра погибает и разрушается, яйцо остается живым и падает на дно. С наступлением тёплой погоды живая клетка, находящаяся внутри защитной оболочки, начинает делиться, образующиеся клеточки располагаются в два слоя. Из них развивается маленькая гидра, которая выходит наружу через разрыв оболочки яйца. Таким образом, многоклеточное животное гидра в начале своей жизни состоит всего из одной клетки — яйца. Это говорит о том, что предки гидры были одноклеточными животными.
Бесполое размножение гидры
При благоприятных условиях гидра размножается бесполым путём. На теле животного (обычно в нижней трети туловища) образуется почка, она растет, затем формируются щупальца и прорывается рот. Молодая гидра отпочковывается от материнского организма (при этом материнский и дочерний полипы прикрепляются щупальцами к субстрату и тянут в разные стороны) и ведет самостоятельный образ жизни. Осенью гидра переходит к половому размножению. На теле, в эктодерме закладываются гонады - половые железы, а в них из промежуточных клеток развиваются половые клетки. При образовании гонад гидр формируется медузоидный узелок. Это позволяет предполагать, что гонады гидры - сильно упрощенные споросаки, последний этап в ряду преобразования утраченного медузоидного поколения в орган. Большинство видов гидр раздельнополы, реже встречается гермафродитизм. Яйцеклетки гидр быстро растут, фагоцитируя окружающие клетки. Зрелые яйцеклетки достигают диаметра 0,5-1 мм. Оплодотворение происходит в теле гидры: через специальное отверстие в гонаде сперматозоид проникает к яйцеклетке и сливается с ней. Зигота претерпевает полное равномерное дробление, в результате которого образуется целобластула. Затем в результате смешанной деламинации (сочетание иммиграции и деламинации) осуществляется гаструляция. Вокруг зародыша формируется плотная защитная оболочка (эмбриотека) с выростами-шипиками. На стадии гаструлы зародыши впадают в анабиоз. Взрослые гидры погибают, а зародыши опускаются на дно и зимуют. Весной продолжается развитие, в паренхиме энтодермы путем расхождения клеток образуется кишечная полость, затем формируются зачатки щупалец, и из-под оболочки выходит молодая гидра. Таким образом, в отличие от большинства морских гидроидных, у гидры отсутствуют свободноплавающие личинки, развитие у неё прямое.
Регенерация
Гидра обладает очень высокой способностью к регенерации. При разрезании поперек на несколько частей каждая часть восстанавливает «голову» и «ногу», сохраняя исходную полярность - рот и щупальца развиваются на той стороне, которая была ближе к оральному концу тела, а стебелек и подошва - на аборальной стороне фрагмента. Целый организм может восстанавливаться из отдельных небольших кусочков тела (менее 1/100 объёма), из кусочков щупалец, а также из взвеси клеток. При этом сам процесс регенерации не сопровождается усилением клеточных делений и представляет собой типичный пример морфаллаксиса.
Передвижение
В спокойном состоянии щупальца вытягиваются на несколько сантиметров. Животное медленно водит ими из стороны в сторону, подстерегая добычу. При необходимости гидра может медленно передвигаться.
«Шагающий» способ передвижения
«Шагающий» способ передвижения гидры
Изогнув своё тело (1) и прикрепившись щупальцами к поверхности предмета (субстрата), гидра подтягивает к переднему концу тела подошву (2). Затем шагающее движение гидры повторяется (3,4).
«Кувыркающий» способ передвижения
«Кувыркающий» способ передвижения гидры
В другом случае она словно через голову кувыркается, поочерёдно прикрепляясь к предметам то щупальцами, то подошвой (1-5).
В благоприятных условиях гидры могут жить годами, десятилетиями и столетиями, не старея и не теряя в плодовитости.
С гидрами мы встречаемся ещё в школе: с одной стороны, гидрой звали мифическое чудище, фигурирующее в одном из подвигов Геракла, с другой - то же имя носят крохотные кишечнополостные, обитающие в пресноводных водоёмах. Размер их тела - всего 1-2 см, внешне они выглядят, как трубки с щупальцами на одном конце; но, несмотря на небольшие размеры и сидячий образ жизни, они всё-таки хищники, которые с помощью щупалец и находящихся в них стрекательных клеток обездвиживают и хватают добычу - существ ещё более мелких, чем сами гидры.
Гидра Hydra vulgaris с отпочковывающимся клоном. (Фото Konrad Wothe / Minden Pictures / Corbis.)
Компания гидр Hydra viridissima. (Фото Albert Lleal / Minden Pictures / Corbis.)
При этом у них есть одна особенность, которая упоминается в любом учебнике по биологии. Мы говорим о чрезвычайно развитой способности к регенерации: гидра может восстановить любую часть своего тела благодаря огромному запасу плюрипотентных стволовых клеток. Такие клетки способны бесконечно делиться и давать начало всем типам тканей, всем разновидностям других клеток. Но когда стволовая клетка в процессе дифференцировки становится мышечной, или нервной, или какой-то ещё, делиться она перестаёт. И у человека такие «всемогущие» стволовые клетки есть только на ранних этапах эмбрионального развития, а потом их запас быстро исчерпывается; вместо них появляются другие, более специализированные стволовые клетки, которые так же могут делиться очень много раз, но принадлежат они уже каким-то отдельным тканям. Гидре же повезло больше, с ней «всемогущие» стволовые клетки остаются на всю жизнь.
Но сколько длится жизнь гидры? Если она способна постоянно обновлять сама себя, следует ли отсюда, что она бессмертна? Известно, что даже стволовые клетки, которые есть у взрослых людей и животных, постепенно стареют и тем самым вносят свой вклад в общее старение организма. Может ли быть так, что гидре старение незнакомо? Джеймс Воупал (James W. Vaupel ) из Института демографических исследований Общества Макса Планка и его коллеги утверждают, что так оно и есть. В статье в журнале PNAS авторы работы описывают результаты многолетнего эксперимента с 2 256 гидрами «в главных ролях». Животные росли в лаборатории и в почти идеальных условиях: у каждого был свой участок, никакого недостатка в еде и регулярная, три раза в неделю, замена воды в аквариуме.
Старение легче всего заметить по увеличивающейся смертности (то есть в молодой популяции умирать будут реже, чем в старой) и по снижению плодовитости. Однако за восемь лет наблюдений ничего такого не случилось. Уровень смертности был всё время постоянным и составлял примерно один случай на 167 особей в год, независимо от возраста. (Среди обитателей лаборатории были 41-летние экземпляры, которые, однако, представляли собой клоны, то есть биологически они были гораздо старше, но как отдельно взятый индивидуум их наблюдали только последние несколько лет.) Плодовитость - у гидр, кроме бесполого самоклонирования, есть и половое размножение - тоже оставалась постоянной у 80%. У остальных 20% она то повышалась, то понижалась, что, вероятно, происходило из-за изменений в условиях обитания - ведь даже в лаборатории какие-то факторы остаются неучтёнными.
Конечно, в естественных условиях, с хищниками, болезнями и прочими экологическими неприятностями гидрам вряд ли в полной мере удаётся насладиться вечной юностью и бессмертием. Однако сами по себе они, очевидно, действительно не стареют и, как следствие, не умирают. Возможно, что на Земле есть ещё какие-то организмы с таким же удивительным свойством, но, если пытаться и дальше разгадывать биологическую загадку старения - и его отсутствия - гидра остаётся всё-таки наиболее удобным объектом исследования.
Два года назад тот же Джеймс Воупал с коллегами опубликовал в Nature статью, в которой говорилось о связи старения и продолжительности жизни. Оказалось, что у многих видов смертность никак не меняется с возрастом, а у некоторых вероятность умереть молодым оказывается даже выше. Гидра в той работе тоже присутствовала: согласно расчётам, даже через 1 400 лет 5% гидр в лабораторном аквариуме будут оставаться в живых (остальные просто равномерно умрут за такой более чем внушительный срок). Как видим, в целом результаты с этими кишечнополостными получились столь любопытными, что сейчас с ними сделали ещё одну отдельную статью.
