Újabb felfedezések terén revitalizációja rovarok, hűtjük, alacsony hőmérsékleten
Számos megfigyelés és elvégzett kísérletek azonosítása érdekében intézkedéseket subnulevyh hőmérséklet poikilotherms, tagadta néhány korábban elfogadott elméletek kidolgozott, és az utóbbi években a probléma egészét át lett dolgozva.
Sok kutató kapott bizonyíték arra, hogy a különböző rovarok igen különböző típusú tapasztalat fagyasztás alacsony hőmérsékleten. Például, Skolender és munkatársai kimutatták, hogy egy szúnyog-lárvák szúnyogok (Chironomus), amely detektáltuk fagyasztott alaszkai jég vagy sár a alján a Arctic tározók -20 °, mindig újjáéledt felengedés, akár fagyás után is -40 °. Azt is tapasztaltuk, ismételt hűtés -16 ° C. Mért mennyiségű jég és víz ezekben fagyasztva, de az élő lárvák különböző hőmérsékleteken. Az arány a víz a szárazanyag-tartalom meredeken csökkent, mint a hőmérséklet esik. -15 ° fagy 90% vizet. -35 °, azaz. E. A legalacsonyabb hőmérséklet ezekben a vizsgálatokban alkalmazott, a lárva volt még néhány kis mennyiségű szabad vizet. Előfordul, hogy a lárva SuperCool, de ez nem volt hatással a tapasztalat az alacsony hőmérsékletet. A fogyasztás oxigén határoztuk mikromódszer részleges fagyasztott lárvákat különböző hőmérsékleteken. A hőmérséklet-tartomány 0 és -15 ° külön lárvák megfigyelt hirtelen lecsökken O2 fogyasztás. Feltűnő változások Q10 együttható O2 fogyasztásra kimutatható lárvák hőmérsékletre hűtjük fekvő fagyáspont feletti, valamint a között, a fagyáspont és -5 °. A mennyiségű oxigént fogyasztanak, és -15 °, de amikor a hőmérséklet csökkent -40 °, oxigénigény nullára csökkent. Azokban a kísérletekben határoztuk meg a intenzitása oxigén diffúzióját és CO2 a jég, és ez elegendő ahhoz, hogy a légzés lárvák jelenlévő kis tározók hőmérsékleten fagyasztottuk uralkodó vivo.
Egy nagyon érdekes tanulmányt a túlélés fagyasztott rovarok töltött Asehina japán tudós és munkatársai. Úgy tűnik, hogy prepupal pillangó érme flavescens (ismertebb nevén Cnidocampa flavescens Walk.) Észlelt fagyasztás -30 °, hogy túlhűtött körülbelül -20 °. Egy tipikus görbe mutatja a fokozatos mérséklése rovar hőmérséklet alatt hűtés -20 °.
Ezt követi egy éles és gyors hőmérséklet-növekedés, amely egybeesik a kezdete a fagyasztási folyamat, és a kapott látens hőleadást a kristályosodást. Ezt követően, a hőmérsékletet fokozatosan csökkenti és eléri a szintet a környezeti hőmérséklet, mivel a testfolyadék fokozatosan fagyasztható. Amikor hibernált prepupae megszabadítjuk gubók, hogy a tapasztalt fagyasztva olyan alacsony hőmérsékleten, mint -30 °, amely megerősítette a hasznosítási szívfrekvencia felolvasztás után. Azt is tapasztalták ismételt fagyasztás és felolvasztás időközönként 1 nap. Ez ugyanazon a fejlődési szakaszban, de ép gubók prepupal tapasztalt és normálisan fejlődtek fagyasztás után és maradjon 100 napon át -15 °. Ezzel szemben a lárvák kikelt a nyári hónapokban nem élte túl, még rövid fagyasztási -10 °.
Fagyasztás hibernált prepupae Cnidocampa flavescens mikroszkóp alatt tanulmányozzák. Bábok nyitott hasüreget, és lehűtjük azokat a mikroszkóp tárgyasztalon, hogy -10 vagy -20 °. Fagyasztás kezdődött, több helyen a vér felszínén. Fokozatosan, a kristályok nőnek sugárirányban, amíg betöltötte a helyet foglalja el a vér. Amikor hibernált szív prepupae elszigetelt és lehűtjük a vérben közvetlenül a mikroszkóp alatt, jég kristályokat a sejteken kívül képződött a szívizom. Egységes sejteket és teljes szervek zsugorodnak, de a felolvasztás után, hogy ismét megszerezte a normális megjelenés, és szívműködés helyreáll. Ugyanakkor fagyasztási szívek nyári hernyók a vérben és azt is a fagyasztás során szívek hibernáló hernyók 0,15 M nátrium-klorid oldatot belül az egyes sejteket lefagyasztottuk körülbelül -15 °. A sejtek belsejében voltak láthatók jégkristályok, és az egész szív általában sötét. Szívek, amelyben a kristályosodás bekövetkezett intracelluláris jég nem folytatják a felolvasztás után ritmikus összehúzódásokat. Lehetséges, hogy a rovarok fagyasztott természetes téli körülmények között, jeges kristályokat a sejteken kívül képződött, amely megszárítjuk, és ráncos.
A következő kísérletek Asahina és Aoki lehűtjük hibernálódó prepupae Cnidocctmpa flavescens -90 ° egy speciális hűtőkamra, amelyben a hőmérsékleten 1,5 órán csökkent -5 -90 ° prepupae 45 perc múlva szobahőmérsékletre melegítjük, és 20 és 60 újjáéledt. prepupae kivont gubók merítettük folyékony oxigén a hőmérséklet -180 °. Korábban úgy fagyasztjuk -30 °, és ezen a hőmérsékleten tartjuk egy napon. Felolvasztás után szobahőmérsékleten lettek visszaállítva összehúzódások a szív és néhány prepupal tovább nőtt, de még nem teljesen befejezett a metamorfózis a kifejlett állapotban. Prepupal hogy bemerítés előtt a folyékony oxigén állni hagyjuk 1 napon át végezzük, -10 vagy -20 °, nem élte túl a felolvasztás után. Hibernáló lepkehernyók galagonyalepke A Porta crataegi adherbal Fruhstorfer is tapasztalt bemerítés folyékony oxigén előírt előzetes fagyasztási -30 °. Felengedés után állították vissza a normál mobilitás, és továbbra is növekszik. Úgy tartják, hogy a túlélési hőmérsékleten -180 ° függ minden esetben az extracelluláris befagyasztása víz -30 °.
Még nem jelentős tényező, amely hozzájárul a túlélés ezen és más rovarfaj alacsony hőmérsékleten egy bizonyos szakaszában a fejlesztési ciklus, és a köztük lévő különbség a rovarok, amelyek elpusztítják az intézkedések elkerülhetetlenül fagyasztás. Egy új folyam kutatás készült Wyatt és a személyzet, aki megállapította, hogy a glicerin a fő összetevője a plazma oldható pillangó báb hyalophora cecropiából és annak nővére fajok Saturnia Telea polyohemus; glicerint is megtalálható a tojásokat a selyemhernyó (Bombyx mori) lárvák, és a cukorrépa webworm (Loxostege stictlcalts) és egy fly-zolotarnikovoy tephritid (Eurosta solidaglnis). Mindegyik esetben a rovar fejlesztési szakaszban, amelynek során a test a glicerin, képviseli a téli szakaszban. Ezért arra lehet következtetni, hogy ellenáll a hideg, néhány rovar tartozunk a felhalmozási glicerin. Korábbi tanulmányok azt mutatták, hogy a glicerin jelenléte a hemolymph és a szöveti folyadékok nem mindig jár együtt a hidegtűrést. Só, például, felfedezték, hogy a lárvák a cukorrépa webworm (Loxostege stictlcalts), nem éli túl fagyasztás, majdnem ugyanolyan koncentrációjú glicerin (2-4%), mint a légy-lárvák zolotarnikovoy tephritid (Eurosta solidagints), akiknél horkolás 18 napon át -55 °.
Később, 1958-ban, Salt azt mondta, hogy ő találta fel a 25% -os glicerint áttelelő lárvák a parazita darázs Bracon cephi (Gahan). Néhány ilyen rovarok élősködő a gabona amerikai levéldarazsak (Cephus cinctus), túlhűtött át -47 °. Közötti kapcsolat a glicerin koncentrációja, és elérte a túlhűtés hőmérsékletet mutatja az egyes lárvák. hemolymph fagyáspontja ezek a rovarok tartományban van a -7 és 17 °. A nagyobb pontosság, az eredmények is azonosítottak, és olvadáspontját.
Érdekes, hogy a koncentráció glicerin Bracon cephi lárvák növelték esik tárolás során természetes körülmények között, és a hőmérséklet -5 °. Ugyanakkor csökkent, és az olvadási hőmérséklet a hipotermia. Ugyanebben az időszakban a rovarok volt megfigyelhető képességét, hogy túlélje hőmérsékletnek tesszük ki -40 -47 ° egy túlhűtött állapotban, és azt is túlélni fagyasztás. A tavasszal és nyár elején fordított folyamat történt - a vérben koncentrációja a glicerin csökkent, és eltűnt a hideg tolerancia. A hemolymph és egyéb szöveti folyadékok hibernálódó lárvák V. cephi, továbbá a glicerin, szintén részt vett néhány más, még azonosítatlan oldott anyagok. Amikor a glicerin koncentráció 5 M, hogy az nem egyezik a megfigyelt ebben az időben csökkenti az olvadási hőmérsékletet körülbelül egységnyi molal. Nem lehet kétséges, hogy a kivételes stabilitása lárvák B. cephi hideg őszén elsősorban azzal a képességükkel kapcsolatosak, hogy egy magas koncentrációjú glicerin. glicerin koncentrációja a lárvák a tél közepén eléri a 20-27%, és ez elég volt hipotermia, hogy olyan alacsony hőmérsékleten, hogy a rovarok nem fagyott természetes környezetükben. glicerin koncentrációja szintén elegendő ahhoz, hogy megvédje az egyes sejtek és szövetek sérülését, mikor a lárvák B. cephi még fagyott. A hidegre érzékeny lárva muszkamoly az összefonódás nyilvánvalóan nem elég magas ahhoz, hogy a védő hatást. Bárhogy legyen is, a tanulmány Bracon cephi kimutatták, hogy megváltoztatja az anyagcsere folyamatokat a kialakuló hideg időjárás számos rovar kifejlesztett nagy ellenállás a hideg. Érdemes megjegyezni, hogy maga előtt Salt kétségbe a létezését a fő tényező, amely növeli az ellenállást a hideg.
Ezt követően glicerint találtak hibernálódó lárvák bogarak és a fa fúrókat Melandra striata kukoricamoly (Pyrausta nubilalis). Hibernating Pennsylvania lóhangyák (Camponotus pennsilvanicus), és tojásaikat szereplő télen 10% glicerin. Amikor a hangyák, fokozatosan szobahőmérsékletre melegszik, kiveszik az alvó állapot, akkor ismét a mobil, és kb 3 napja a szervezetet már nem mutatható ki a glicerin. Miután a hűtési rovarok által okozott hibernáció állam, glicerin újra megjelent, és minden alkalommal újra eltűnt, amikor hangyák levezetett ebben az állapotban. Így nem kétséges, hogy a glicerin játszik jelentős szerepet a stabilitás ilyen rovarfaj a téli hideg.
Azonban még mindig sok a bizonytalanság. Például nem ismert, ahol a lárvák venni glicerint Bracon cephi és Camponotus pennsilvanicus az ősszel. Chino találtuk, hogy a glicerin és a szorbit vannak diapauza selyemhernyópete (Botbyx mori) vannak kialakítva a glikogén. Wyatt és Meyer úgy gondolták, hogy a glicerin egy olyan termék enzimatikus hidrolízis glicerofoszfátok során báb diapauza a Hyalophora cecropia. Tovább megválaszolatlan kérdés a károsodás okainak hideg érzékeny rovarfaj során fagyasztás és olvasztás. Növekvő koncentrációjú elektrolitok előforduló a folyamat megfagyasztjuk a vizet, a fő oka a kárt a vörösvértest és a sperma egyes emlős fajok, és valószínűleg különböző más sejtekhez az emlősben. Glicerin megfelelő koncentrációban megvédi őket, legalábbis részben, meghatalmazotti egy puffer sót. Azonban sok rovar nem olyan gazdag elektrolitok. Glicerin kis mennyiségben is védőhatást fejtenek ki a néhány lipoprotein komponensek membránok, amelyek kívül és belül egyaránt a sejteket. Meg kell, hogy végezzen több tanulmányok a szerepe a glicerin hemolymphájának egy rovar, különös tekintettel a növekvő ellenállás hideg.
Ez történt még egy fontos megfigyelés. Nagy zsírtest sejtek ellenáll a hideg-tephritid zolotarnikovoy legyek (Eurosta solidaginis) áteső intracelluláris jég kristályosítással. Salt tanulmányozta a folyamatok fagyasztás és felolvasztás a sejtek közvetlenül a mikroszkóp alatt. Fagyasztás, azok megtartják eredeti gömb alakja és mérete zsugorodás nélkül, ahogy ez általában történik a sejtekhez a kezdeti extracelluláris kristályosodás. Ismételt fagyasztás és felolvasztás az egyes zsírcseppecskéknek az egyesített cellák egymással. Természetes körülmények között, a téli zsírtest sejtek lárvák E. solidaginis kerekítve, és a kezdete után a meleg időjárási fejlesztési folyamat folytatódott. Következésképpen, akkor feltételezhetjük, hogy az intracelluláris fagyasztás és felolvasztás normális ebben a szakaszban a rovar lárva. Akár tetszik, akár nem, az első Só nézte (és elég világosan) túlélését élő sejtek belső fagyasztás. Talán a különböző sejtek más hidegtűrő poikilotherms is tapasztalt intracelluláris jég kristályosítással in vivo. Ismét felmerül a kérdés: van a sejten belüli befagyasztása jár a halál?
Hatásainak tanulmányozására alacsony hőmérsékletnek rovarok és más élőlények, fontos, hogy emlékezzen az alapvető ökológiai elvek. Mellanby hangsúlyozza, hogy a hűtés a rovarok és azok lehetséges tapasztalat halál nem az egyetlen és nem is a legfontosabb tényező, hogy meg kell szem előtt tartani. A faj fennmaradása sok összetevőtől függ a tevékenység kapcsolódó életciklus, beleértve a hatalom és a képesség, hogy szaporodjanak. A túlélési arány az egyes állatok mögött az a képessége, hogy elkerüljék a közvetlen veszély neki. Például, a lárvák a sárga-lázas szúnyog (Aedes aegypti) általában megtalálható a víz felszínén, hanem azonnal menj az aljára, mint a megjelenése riaszt minden árnyékolás vagy rázás vizet. Reakció riasztás eltűnik során hűtővizet 9-14 ° (attól függően, hogy az alkalmazott hőmérséklettől, hogy néhány lárvák). Későbbi hűtés vezet az a tény, hogy a lárvák mozdulatlanná váltak, annak ellenére, hogy még mindig képesek reagálni a mechanikai ingerlés. Ezután, egy hőmérséklet Kholodova kóma, és amikor a hőmérsékletet csökkentjük tovább, rovarok már a állapotban hideg érzéstelenítés. Hatását mutatja akklimatizációs különböző hőmérsékleteken az A. aegypti lárvák melegítjük után hideg kóma és animációs lárvákat visszanyertük riasztási reakció.
Sok rovar elpusztulnak nulla fok feletti hőmérsékleten. Mosquito lárvák A. aegypti, például meghalnak + 0,5 ° át különböző ideig a hőmérséklet függvényében, amelyen éltek előtt. Minden lárvák tenyésztettük + 30 °, halt meg kevesebb, mint 17 órán át a + 0,5 °. Ha ők előmelegített 17 °, akkor tapasztalt időszak tárolás + 0,5 °. 18 óra eltelte után nem történik teljes akklimatizálódni a környező hideg környezetben, feltéve, hogy a hőmérséklet még mindig magasabb, mint amelynél a hideg kóma következik be.
Egyes rovarok biztosítják, hogy megszokja a alacsony hőmérséklet, hogy a korábban halálos. Így, felfüggeszti a viszonylag magas hőmérséklet + 15 ° segít fekete csótányok (Blatta orientalis) tapasztalat rövid tartózkodás olyan alacsony hőmérsékleten, mint -6,8 °, amely részletes rovarok ilyen típusú, előinkubáljuk + 30 °. A mechanizmus az ilyen gyors akklimatizációs még nem ismert, de kevés kétséges jelenlétében adaptív változások minden szövetben az aktív rovar válaszul hőmérséklet-ingadozások. Rovarok áramló hatása alatt a hideg egy állam érzéstelenítés nem hozzászokik. Sőt, az a veszély fenyeget, hogy megölte a többi állat vagy különböző mechanikai és fizikai erők, eltekintve fagyasztás. A fagyasztás nem mindig ez a fő halálok hűtve rovarok. A számos faj fennmaradását is elengedhetetlen a hosszú tartózkodás számukra évente hőmérsékleten jóval nulla.
Oszd meg barátaiddal