КАК РАБОТАЕТ СТРЕКАТЕЛЬНАЯ КАПСУЛА
Стрекательная капсула — это специализированный орган, характерный для клеток стрекательных (книдоцитов) у книдарий (например, у медуз, кораллов, гидр и актиний). Эти капсулы участвуют в защите и охоте, выбрасывая стрекательную нить, которая может проникать в тело жертвы или врага, парализуя её токсинами. Рассмотрим механизм её работы в деталях.
Строение стрекательной капсулы
1. Капсула (нематоциста): Пузырьковидная структура, содержащая свёрнутую стрекательную нить.
2. Стрекательная нить: Тонкий, острый “гарпун”, способный выпрямляться и протыкать внешние ткани. Внутри нити находятся шипы и зазубрины для закрепления.
3. Операкулюм (крышечка): Покрытие на капсуле, которое открывается при выбросе нити.
4. Чувствительный триггер (книдоцилиум): Чувствительный волосок, который реагирует на механическое раздражение (прикосновение), активируя выброс.
5. Токсины: Находятся внутри стрекательной нити и вводятся в тело жертвы после проникновения нити.
Цитата
РУППЕРТ:
Уникальная черта книдарий, определившая их эволюционную судьбу, — это наличие книдоцитов. Книдоцит, сенсорная и в то же время эффекторная клетка, играет ключевую роль в захвате добычи и защите.Внутри книдоцита находится книда (стрекательная капсула, книдоциста) — заполненная жидкостью мембранная капсула. Она содержит свернутую полую стрекательную нить, стенка которой является продолжением стенки капсулы.
Когда книдоцит получает определенную стимуляцию, нить быстро выстреливается из капсулы наружу, выворачиваясь при этом наизнанку.
В зависимости от типа книды выстреленная нить пронзает покровы жертвы (после чего в ранку поступают токсины), вызывая ощущение ожога, а иногда и паралич, приклеивается к добыче или субстрату, или же выполняет иные задачи.
Механизм выстреливания книд изучен в основном на нематоцистах Hydrozoa. Стенка нематоцисты утолщена и укреплена слоем коллагена. Полая стрекательная нить находится в капсуле в виде свернутой спирали, а заполняющая капсулу жидкость содержит высокие концентрации ионов, аминокислот и белков. Некоторые белки в ядовитых нематоцистах представляют собой токсины, в том числе и такие, которые выводят из действия натриевые насосы и нарушают целостность мембран клеток жертвы. Ионы, особенно Са2+, связаны с токсинами и другими белками, образуя крупные комплексы, которые создают лишь невысокое осмотическое давление.
Принцип работы стрекательной капсулы:
1. Раздражение рецептора (триггерный механизм):
Книдоцилиум, чувствительный “волосок”, срабатывает при прикосновении или химическом сигнале (например, при контакте с кожей жертвы или врага).
2. Гидростатическое давление внутри капсулы:
Триггерный сигнал вызывает моментальное повышение давления внутри капсулы. Это происходит за счёт осмоса: вода стремительно поступает в капсулу, увеличивая её внутреннее давление.
3. Вылет стрекательной нити:
Повышенное давление приводит к мгновенному выбросу нити из капсулы. Скорость вылета достигает огромных значений (до 2 м/с), а нить вонзается в тело жертвы (или прикрепляется с помощью зазубрин).
4. Введение токсинов:
После проникновения стрекательной нити из её полости выделяются токсины, которые парализуют или убивают жертву, воздействуя на её нервную систему или сердце.5. Одна активация — одна капсула:
Стрекательная капсула является одноразовой. После активации она не восстанавливается, а клетка, в которой она находилась, со временем заменяется новой клеткой.
Цитата
РУППЕРТ:
Однако стоит нематоцисту получить определенный стимул, как начинается диссоциация этих комплексов, в результате чего существенно повышается осмотическое давление внутри капсулы. Из окружающей цитоплазмы в капсулу начинает стремительно поступать вода, механическое давление внутри капсулы резко возрастает, и нить быстро и с силой выворачивается наружу. Толстая стенка нематоцисты, по-видимому, противостоит этому давлению и не позволяет нематоцисте слишком сильно вздуться при интенсивном поступлении воды. Зарегистрированное в опытах давление внутри капсулы достигает 140 атм (105 мм рт. ст.) — практически это давление внутри заполненного баллона скубы (аппарата для подводного плавания!).В зависимости от типа нематоцисты выброс нити занимает от 2 мс до несколько секунд. После «выстрела» клетка дегенерирует; на смену ей в нематоцит дифференцируется новая клетка.В процессе поедания одного рачка Artemia, как показано на примере Hydra littoralis, полип теряет около 25 % содержащихся в щупальцах нематоцист, восполнение которых занимает 48 ч.
За каждую выстреленную нить книдарий «расплачиваются» потерей одной клетки. Неудивительно, что они выработали способы сократить число случайных и бесполезных «выстрелов».
В идеальном случае выброс стрекательной нити должен происходить только тогда, когда есть возможность поймать и обездвижить добычу или когда не обходимо защищаться от врага. Нить не должна выстреливать, если животное всего лишь задело щупальцем субстрат или прикоснулось к неживому предмету или безвредному организму.
По-видимому, большинство книдарий решают эту проблему за счет того, что для стимуляции нематоцист необходимо сочетание двух раздражителей — механического и химического.Простой контакт, как правило, приводит к стимуляции лишь небольшого числа нематоцист. Последующие «выстрелы» контролируются организмом благодаря его повышенной чувствительности к совершенно определенным механическим и химическим стимулам.
Значение стрекательной капсулы:
1. Охота:
Книдарии обездвиживают жертву (например, мелких рачков или рыб) токсинами, введёнными через стрекательные нити. Это позволяет им захватывать добычу для питания.
2. Защита:
Стрекательные капсулы служат средством защиты от хищников и конкурентов. Например, у медуз воздействие стрекательных клеток на кожу приводит к болезненным ожогам и сдерживает нападение.
