Nepohlavné rozmnožovanie medúz: Komplexný sprievodca životným cyklom a druhmi
Živočíchy, ktoré nesú spoločné vedecké označenie Cnidaria - pŕhlivce, poznáme azda všetci, jednak ako síce krásne, väčšinou priehľadné, vznášajúce sa, ale občas nepríjemne pŕhliace morské živočíchy. Ich príbuznými sú napríklad aj nezmary, ale spriaznené sú napríklad aj s aktíniami, ktoré vedú život pevne spojený s morským dnom, alebo útesom a iným pevným podkladom, a tiež napríklad s koralmi. Pŕhlivce predstavujú fascinujúcu skupinu mnohobunkových živočíchov, ktorí sa vyznačujú jedinečnou stavbou tela a reprodukčnými stratégiami.
Títo živočíchy, často označovaní aj historickým názvom mechúrniky, sú prvým evolučným stupňom, kde sa u živočíchov stretávame s pravými tkanivami. Ich hlavnou charakteristikou je lúčovitá (radiálna) súmernosť tela.
Pŕhlivce sú pravé dvojlistovce (Diploblastica). To znamená, že ich telo tvoria len dve zárodočné vrstvy: na povrchu je ektoderm a vo vnútri endoderm, ktorý vystiela prvotnú tráviacu dutinu. V priestore medzi ektodermom a endodermom sa nenachádza tretí zárodočný list (mezoderm), ale len rôsolovitá vyplňovacia hmota nazývaná mezoglea.
Stavba ich tela je stále veľmi jednoduchá, čo im umožňuje dýchať a vymieňať látky s okolitým prostredím jednoduchou difúziou celým povrchom tela. Tráviaca dutina ústi na povrchu jediným otvorom, ktorý je prijímací aj vyvrhovací. Táto dutina (najmä u medúz) sa označuje ako gastrovaskulárna sústava, pretože plní funkciu trávenia aj rozvodu živín po tele. Na rozdiel od hubiek tu začína postupne nastupovať mimobunkové (extracelulárne) trávenie.
Svalová sústava je veľmi jednoduchá. Tvoria ju svalové bunky, ktoré koordinovanými pohybmi zabezpečujú sťahovanie a uvoľňovanie ramien živočícha, prípadne aj aktívny pohyb (napríklad plávanie medúz). Mechúrniky nemajú centralizovaný nervový systém. Namiesto toho sú ich nervové bunky voľne rozptýlené po celom tele v podobe siete. Ide o difúznu nervovú sústavu.
Životný cyklus pŕhlivcov: Striedanie generácií
Štádium medúzy, ktoré je pre nás najznámejšie, je pritom dané iba ako jedna zo životných premien týchto živočíchov, ktoré im pomáha prežiť a rozmnožovať sa a ich životný cyklus je veľmi komplikovaný. Životný cyklus pŕhlivcov prebieha cez dve základné formy: polyp a medúza. Tieto formy sa často striedajú, čo nazývame metagenéza. Pre pŕhlivce je typické cyklické striedanie pohlavnej a nepohlavnej generácie (metagenéza).
Polypové štádium
Polyp má telo vakovitého tvaru. Je to štádium prisadnuté na podklade, má tenkú mezogelu a rozmnožuje sa väčšinou nepohlavne - pučaním. Telo polypa je vakovitého tvaru a má okolo prijímacieho (ústneho) otvoru sústredené ramená, na ktorých sa nachádzajú pŕhlivé bunky (knidoblasty). Vnútro týchto buniek je vyplnené paralytickým jedom (hypnotoxínom), ktorým omračujú korisť. Popŕhlenie väčšou medúzou je nepríjemné a pri niektorých tropických druhoch (napríklad štvorhrankách) môže byť pre človeka až smrteľné.
Mechanizmus pŕhlivej bunky
Mechanizmus pŕhlivej bunky je veľmi rýchly a účinný. Bunka má na povrchu citlivý dotykový výbežok nazývaný knidocil. Pri jeho podráždení (dotykom koristi) sa z bunky bleskovo vymrští duté vlákno − stočené vo vnútri pod extrémnym tlakom až 140 atmosfér − ktorým sa toxický obsah dostane priamo do tela obete. Polypové štádia sa nepresúvajú a sú odkázané na prísun potravy pomocou vody. Úlohou prijímacieho otvoru je nielen príjem potravy, ale aj vyvrhovanie nestrávených zvyškov. Z tohto dôvodu pŕhlivce trávia cyklicky: príjem potravy, spracovanie v tráviacej dutine a následné vyvrhnutie zvyškov.
Medúzové štádium
Medúza je voľne plávajúce štádium, ktoré sa často vyvíja z polypa. Medúzovce (Scyphozoa) sú výlučne morské živočíchy známe ako „pravé medúzy“, u ktorých jednoznačne prevláda pohyblivé medúzové štádium. Od iných tried ich odlišuje veľký zvon bez plachtice a zložitejšia gastrovaskulárna sústava so štvordielnym žalúdkom. Trávenie je typicky mimobunkové. Na okraji medúzy sa nachádzajú zrakové zmyslové orgány. Neuróny tvoria primitívnu nervovú obrúčku a na okraji zvona majú špecializované zmyslové orgány - ropálie. Tie obsahujú statocysty a zrakové orgány (ploché alebo miskovité oči, niektoré formy majú dokonca komorové oko).
Rozmnožovanie pŕhlivcov
Rozmnožovanie je jednou zo základných funkcií všetkých živočíchov, ktorá zabezpečuje pokračovanie rodu a prispieva k evolúcii druhu. Tento proces zahŕha rôzne etologické, fyziologické a morfogenetické deje a prebieha rôznymi spôsobmi v závislosti od typu živočícha. Rozmnožovanie živočíchov môžeme rozdeliť na dva základné typy: nepohlavné (asexuálne, vegetatívne) - nový jedinec vzniká priamo z materského organizmu, buď jeho rozdelením, alebo zo somatických buniek; pohlavné (sexuálne) - zahŕňa splynutie dvoch pohlavných buniek (gamét), ktoré vznikajú v špecializovaných rozmnožovacích orgánoch.
Individuálny vývin živočícha sa nazýva ontogenéza a zahŕňa celý jeho životný cyklus. Tento vývin môže obsahovať aj rodozmenu (metagenézu) pri primitívnejších skupinách, akými sú napríklad mechúrniky, kde sa pravidelne striedajú pohlavné a nepohlavné generácie.
Nepohlavné rozmnožovanie
Pri nepohlavnom rozmnožovaní nedochádza k vzniku špecializovaných pohlavných buniek. Nový jedinec tu vzniká z materského organizmu priamo mitotickým delením buniek. Nepohlavné rozmnožovanie nie je z dlhodobého hľadiska pre vývoj druhu tak výhodné, pretože nevedie k zvýšeniu genetickej variability. Všetci potomkovia sú geneticky identickí s materským jedincom (klony), čo obmedzuje schopnosť druhu adaptovať sa na meniace sa podmienky prostredia.
Rozmnožovanie nepohlavné pučaním je charakteristické pre mnohé pŕhlivce. Na tele materského jedinca sa vytvorí púčik, ktorý postupne dorastie, oddelí sa a klesne na dno, čím vznikne nový jedinec. Tento proces je obzvlášť výrazný u nezmarov. Strobilácia je špecifický typ nepohlavného rozmnožovania charakteristický pre medúzovce.
U mnohobunkových živočíchov existuje viacero spôsobov nepohlavného rozmnožovania, ktoré zväčša vychádzajú z ich vysokej regeneračnej schopnosti:
- Delenie a rozpad tela (schizogenéza): Pri živočíchoch s vysokou regeneračnou schopnosťou sa stretávame s delením materského organizmu na dve alebo viac častí, z ktorých dorastú kompletné jedince. Patria sem procesy ako architómia (telo sa rozpadne a časti dorastú) a paratómia (dcérske jedince sa formujú a diferencujú ešte pred oddelením, čím vznikajú reťazce).
- Pučanie (gemipária): Nový jedinec postupne vyrastá z malej skupiny buniek na tele materského organizmu. Tento proces môže prebiehať na povrchu tela - vonkajšie pučanie (napríklad u polypov a koralovcov), alebo vo vnútri organizmu - vnútorné pučanie.
- Strobilácia: Je špecifický typ nepohlavného rozmnožovania charakteristický pre medúzovce.
Pohlavné rozmnožovanie
Pohlavné rozmnožovanie (amfigónia) zahŕňa tvorbu špecializovaných haploidných buniek, ktoré sa spoločne nazývajú gaméty. Existujú dva základné typy gamét: samičia pohlavná bunka (vajíčko, oocyt) a samčia pohlavná bunka (spermia, spermatozoid).
Začína tým, že predovšetkým u nesfarbených priezračných druhov medúz je u samičky možné spozorovať dozrievajúce červené vajíčko. Pokiaľ sa v okolí nachádza samček, vypustí do vody spermie, ktoré samička vsaje ústnym otvorom, čím sa vajíčko oplodní. Oplodnené vajíčko sa nazýva planula a samička ho vypustí do vody. Planulu unášajú vodné prúdy, až napokon niekde nájde vhodné miesto na prichytenie sa.
Oplodnenie (fertilizácia) je biologický proces, pri ktorom dochádza k splynutiu gamét opačného pohlavného typu - konkrétne vajíčka a spermie. Tento proces vedie k vytvoreniu zygoty, ktorá predstavuje prvú bunku nového jedinca s kompletnou genetickou výbavou oboch rodičov. U pŕhlivcov je oplodnenie najčastejšie vonkajšie. Gonády sa nachádzajú na stenách gastrovaskulárnej sústavy. Po oplodnení vzniká larva, ktorá sa mení na polypa.
Sledujte medúzy, ako prechádzajú fázou „hromady palaciniek“ | Hlboký pohľad
Rodozmena
Z oplodneného vajíčka vzniká vo vode plávajúca obrvená larva - planula. Tá neskôr prisadá na dno a vyvinie sa z nej dospelý polyp (u medúzovcov odborne označovaný aj ako scyfistoma). Tento polyp sa môže istý čas nepohlavne množiť obyčajným pučaním. V prípade nepriaznivých podmienok prostredia sa môže scyfistoma zmeniť na ochranné, pokojové štádium nazývané podocysta, vďaka ktorému dokáže prečkať zlé obdobie.
Neskôr polyp prechádza do procesu priečneho odškrcovania (strobilácia) - v tomto štádiu sa už nazýva strobila. Z jej vrchnej časti sa postupne oddeľujú mladé medúzky nazývané efyry (ephyrae). Efyra sa po oddelení prevráti o 180 stupňov, dorastú jej ramená a mení sa na dospelú plávajúcu medúzu.
Približne po týždni sa z usadeného vajíčka stáva polyp a v tomto vývojovom štádiu môže prečkať i niekoľko mesiacov, či rokov a dokáže sa v ňom rozmnožovať bez pohlavného styku. Polyp sa časom zmení na takzvanú storbilu, ktorá sa začne obvykle deliť na osem častí, zvaných efýry a v priaznivých podmienkach sa z efýr približne o týždeň stávajú malé medúzy.
Klasifikácia pŕhlivcov a ich rozmnožovacie stratégie
Výrazné zmeny nastali aj vo vnútri pŕhlivcov, pretože sa upúšťa od anatomického prístupu (od najjednoduchších polypovcov po najzložitejšie koraly) a prechádza sa k fylogenetickému. Na úplný začiatok systému sa presunuli koraly, ktoré sú evolučne najpôvodnejšie a plávajúce štádium medúzy u nich vôbec nevzniklo. Dodnes bolo popísaných asi 25 000 druhov pŕhlicov, z ktorých vyše 60 % (cca 15 000 druhov) tvoria koraly, necelých 20 % (4 500 druhov) tvoria polypovce a len zhruba 330 druhov je zaradených k medúzovcom.
Koraly (Anthozoa)
Koraly sú fylogeneticky najpôvodnejšou skupinou pŕhlivcov. Vyskytujú sa výlučne v štádiu polypa (medúza chýba) a ich tráviaca dutina je rozdelená priehradkami (septami), čím na priereze pripomína vnútro makovice. Rozmnožujú sa pohlavne (larva planula) aj nepohlavne (pučanie, delenie). Osemlúčové koraly (Octocorallia) majú osem perovito rozvetvených ramien. Šesťlúčové koraly (Hexacorallia) majú ramená v násobkoch šiestich. Patria sem konárniky (Madreporaria) - hlavní budovatelia útesov, a solitérne žijúce sasanky (Actiniaria). Sasanky si netvoria schránku, ich telo chráni len pevná pokožka, čo im umožňuje pomaly sa plaziť.
Polypovce (Hydrozoa)
Polypovce sú prevažne morské, no čiastočne aj sladkovodné pŕhlivce s jednoduchou tráviacou dutinou bez priehradiek. V ich cykle sa strieda polyp a medúza (rodozmena), pričom polyp spravidla prevláda. Ak sa vytvára medúza, od „pravých“ medúz sa líši prítomnosťou plachtice (velum).
Nezmary a ich rozmnožovanie
Nezmary (Hydrida) sú drobné sladkovodné polypy bez medúzového štádia. V čase dostatku potravy (v lete) sa nezmary rozmnožujú nepohlavne - pučaním. Na tele materského jedinca sa vytvorí púčik, ktorý postupne dorastie, oddelí sa a klesne na dno. S nástupom chladného počasia a nedostatku potravy (na jeseň) prechádzajú na pohlavné rozmnožovanie. Ich pohlavné bunky vznikajú z ektodermu, čo je dôležitý rozdiel oproti iným pŕhlivcom. Po oplodnení sa vajíčko obalí pevnou blanou, nezmar uhynie a vajíčko v pokojovom stave prečká zimu. K bežným druhom patrí nezmar obyčajný (Hydra vulgaris) či nezmar hnedý (Hydra oligactis).
Medúzovky (Trachylida) sú solitérne polypovce, u ktorých sa vytvára a spravidla aj prevláda plávajúce medúzové štádium, pričom štádium polypa je potlačené alebo pri niektorých druhoch úplne chýba. Typickým zástupcom je medúzka sladkovodná (Craspedacusta sowerbii), čo je zaujímavý invázny druh pôvodne z východnej Ázie. Ak teplota vody dosiahne okolo 25 °C, z jej drobných polypov sa pučaním odškrcujú len asi 2 cm veľké medúzky, ktoré plávajú vo vode a lovia drobný planktón. Rúrovníky (Siphonophora) sú výlučne morské pŕhlivce, ktoré tvoria plávajúce polymorfné kolónie. Kým väčšina koralov tvorí monomorfné kolónie (jedince sú rovnaké), u rúrovníkov je prítomný polymorfizmus - jednotlivé jedince v kolónii vznikajú pučaním a sú extrémne špecializované na určitú funkciu.
Medúzovce (Medusozoa)
Medúzovce sú vývojovo mladšou vetvou pŕhlivcov, u ktorých sa prvýkrát objavila rodozmena - striedanie polypa a plávajúcej medúzy. Medúzovce (Scyphozoa) sú výlučne morské živočíchy známe ako „pravé medúzy“, u ktorých jednoznačne prevláda pohyblivé medúzové štádium. Medúza ušatá (tanierovka ušatá, Aurelia aurita) je bežný tanierovitý druh európskych brehov, ktorý sa v lete často vyskytuje vo veľkých skupinách. Medúza vlasatá (Cyanea capillata) je absolútny obor medzi medúzami.
Sladkovodné medúzy na Slovensku
Medúzy na Slovensku? Pritom ešte koncom devätnásteho storočia bol tento druh v Európe úplne neznámy, a ani sa tu podľa všetkého nevyskytoval. Po prvýkrát pozoroval sladkovodné medúzky pán William Sowerby, ktorý bol tajomníkom Kráľovskej botanickej spoločnosti, a to v roku 1880 v jazierkach známej londýnskej botanickej záhrady Kew Gardens, kde pestovali obrovské juhoamerické lekná s názvom viktória kráľovská, ktoré my poznáme skôr pod latinským názvom ako Victoria regia alebo Victoria amazonica. Nový druh bol ihneď vedecky popísaný, dostal meno po svojom objaviteľovi, pričom sa predpokladalo, že malé medúzy sa do Veľkej Británie dostali v rôznych vývojových štádiách prichytené na exotické vodné rastliny, ktoré sa sem privážali z celého sveta.
Vo voľnej prírode však prvé pozorovania sladkovodných medúzok zaznamenali až v roku 1907 - ale prekvapivo nie v Južnej Amerike, ale vo vodách čínskej rieky Jang-c’-ťiang a v prírodných vodách Európy ich po prvýkrát pozorovali v roku 1911 v Nemecku. Neskôr v dvadsiatych a tridsiatych rokoch dokonca v Čechách pozoroval vedec E. Dejdar kolóniu polypov - jedného z vývojových štádií medúz - prichytenú priamo na pilieri holešovického mosta v Prahe.
Prvý nález tohto exotického živočícha sa na Slovensku datuje zhruba do obdobia pred 50 rokmi. V tom čase žila medúzka v dunajských ramenách, odkiaľ bola pravdepodobne vyplavovaná aj do hlavného toku Dunaja, kde ju po prvýkrát objavili. Keďže ide o pomerne dobre adaptovaný druh, postupne obohatila aj faunu rôznych štrkových jazier pri Bratislave, ba našli ju aj v starých priehradných nádržiach v okolí Banskej Štiavnice.
Pýtate sa, ako je možné, že medúzky prežívajú v zemepisných šírkach, v ktorých sú v zime obvykle vodné plochy zamrznuté? Neprežívajú. V podobe medúzy sa objavia koncom leta a pri poklese teploty vody hynú. Chladné, alebo suché obdobia prečkajú práve v ostaných rozličných vývinových štádiách polypa, aby sa z nich na jar v priaznivých podmienkach postupne mohli stať malé medúzky. Pozoruhodné na ich výskyte mimo svojej pôvodnej ázijskej domoviny je skutočnosť, že obvykle všetky medúzky v jednej vodnej nádrži sú buď samce, alebo samičky. Nerozmnožujú sa preto pohlavne, ale práve delením zo spomínaného ďalšieho vývinového štádia polypu. Počas niekoľkých desiatok rokov, sa ale mení zloženie populácií v jednotlivých nádržiach zo samičieho na samčie a naopak, čo nasvedčuje tomu, že s najväčšou pravdepodobnosťou prostredníctvom vodného vtáctva - medúzky neustále putujú vo svojich ranných vývojových štádiách po celej Európe, ba možno aj svete. Pohlavne sa rozmnožujú iba v mieste svojho pôvodného výskytu. U nás nemajú svojich prirodzených nepriateľov, no ani výrazne neohrozujú iné druhy vodných živočíchov, hoci sú dravé a živia sa drobnými larvami, alebo rybím poterom. Pre človeka sú neškodné.
tags: #nepohlavne #rozmnozovanie #meduz