Содержание:
| Земляные черви | |
 Копуляция земляных червей |
|
| Научная классификация | |
|---|---|
| Домен: | Эукариоты |
| Царство: | Животные |
| Подцарство : | Эуметазои |
| Без ранга : | Двусторонне-симметричные |
| Без ранга : | Первичноротые |
| Надтип : | Спиральные |
| Класс: | Поясковые черви |
| Подкласс : | Малощетинковые черви |
| Отряд: | Haplotaxida |
| Подотряд : | Земляные черви |
Земляны́е или дождевы́е че́рви [1] (лат. Lumbricina ) — подотряд малощетинковых червей из отряда Haplotax >[2] . Наиболее известные европейские земляные черви относятся к семейству Lumbricidae.
Содержание
Строение [ править | править код ]
Длина тела представителей разных видов варьирует от 2 см (род Dichogaster) до 3 м (Megascol >[2] . Число сегментов также изменчиво: от 80 до 300 [1] . При передвижении дождевые черви опираются на короткие щетинки, расположенные на каждом сегменте, кроме переднего. Число щетинок изменяется от 8 до нескольких десятков (у некоторых тропических видов) [1] .
Кровеносная система у червей замкнутая, достаточно хорошо развита, кровь имеет красный цвет. У дождевого червя два главных кровеносных сосуда: спинной, по которому кровь движется от задней части тела к передней, и брюшной, в котором кровь движется от передней части тела к задней. Эти два сосуда связаны кольцевыми сосудами в каждом членике, некоторые из них, называемые «сердцами», могут сокращаться, обеспечивая движение крови. Сосуды разветвляются на мелкие капилляры [3] . Дыхание осуществляется через богатую чувствительными клетками кожу, которая покрыта защитной слизью. Слизь насыщена колоссальным количеством ферментов, которые являются антисептиками. Нервная система дождевых червей состоит из слабо развитого головного мозга (два нервных узла) и брюшной цепочки. Имеют развитую способность к регенерации.
Дождевые черви являются гермафродитами, каждая половозрелая особь обладают женской и мужской половой системой (синхронный гермафродитизм). Они размножаются половым путём, используя перекрестное оплодотворение. Размножение происходит через поясок, внутри которого яйца оплодотворяются и развиваются. Поясок занимает несколько передних сегментов червя, выделяясь относительно остального тела. Выход из пояска маленьких червей происходит через 2—4 недели в виде кокона, а через 3—4 месяца они вырастают до размеров взрослых особей [1] .
Прикладное значение [ править | править код ]
На значение дождевых червей в процессе образования почвы одним из первых указал Чарльз Дарвин в 1882 году [4] . Земляные черви создают норки в почве (глубиной не менее 60—80 см, крупные виды — до 8 м), способствуя её аэрации, увлажнению и перемешиванию. Черви продвигаются через почву, расталкивая частицы или заглатывая их. Во время дождя земляные черви выползают на поверхность, так как они имеют кожное дыхание и начинают задыхаться в своих норках из-за переувлажнения почвы.
Также дождевые черви являются промежуточными хозяевами лёгочных гельминтов свиней и некоторых паразитов птиц.
Небольшие особи используются как живая наживка в любительской рыбалке.
Вермикультура [ править | править код ]
Разведение земляных червей (вермикультура) позволяет переработать различные виды органических отходов в качественное экологически чистое удобрение — биогумус. Кроме этого, благодаря плодовитости червей можно наращивать их биомассу для использования в качестве кормовых добавок к рациону сельскохозяйственных животных и птицы. Для разведения червей подготавливают компост из различных органических отходов: навоза, куриного помета, соломы, опилок, опавших листьев, сорняков, веток деревьев и кустов, отходов перерабатывающей промышленности, овощехранилищ и т. д. После того, как в компосте условия среды приводят к оптимальным, осуществляется заселение червей в компост. Через 2—3 месяца производится выборка размножившихся червей из получившегося биогумуса.
Впервые практика использования некоторых эпигейных видов земляных червей для получения компоста была предложена в США, пионерами в этой области стали Джордж Шеффилд Оливер и Томас Баррет [5] . Последний проводил исследования на своей ферме «Earthmaster Farms» с 1937 по 1950 год и сыграл важную роль в деле убеждения коллег в ценности и потенциальной важности дождевых червей в агротехнологии [ источник? ] .
Значение для человека [ править | править код ]
В Западной Европе вымытых дождевых червей или порошок из высушенных червей клали на раны для их заживления, при туберкулёзе и раке применялась настойка на порошке, отваром лечили боль в ушах, червями, сваренными в вине — желтуху, настоянным на червях маслом — боролись с ревматизмом. Немецкий врач Шталь (1734) назначал порошок из высушенных червей при эпилепсии. Порошок использовался и в китайской традиционной медицине в составе снадобья для избавления от атеросклероза. А в русской народной медицине жидкость, истёкшую от посоленных и разогретых дождевых червей, закапывали в глаза при катаракте [6] .
Крупные виды дождевых червей употребляются в пищу австралийскими аборигенами и некоторыми народами Африки.
В Японии считалось, что если помочиться на дождевого червя, то из-за этого может распухнуть причинное место [7] .
Вырастут ли два червя из двух частей одного? [ править | править код ]
Дождевые черви обладают способностью регенерировать потерянные сегменты, но эта способность варьируется между видами и зависит от степени повреждения.
Стефенсон (1930) посвятил этой теме главу своей монографии, в то время как Г. Э. Гейтс провел 20 лет, изучая регенерацию у различных видов, но «поскольку был проявлен небольшой интерес», Гейтс (1972) опубликовал лишь некоторые из своих выводов, которые тем не менее, показали, что теоретически у некоторых видов возможно вырастить двух целых червей из раздвоенного экземпляра. Отчеты Гейтса включали:
- Eisenia fet >[8] .
- Lumbricus terrestris Linnaeus, 1758, заменив передние сегменты ещё в 13/14 и 16/17, но регенерация хвоста не была обнаружена.
- Perionyx excavatus Perrier, 1872, легко регенерировал утраченные части тела, в переднем направлении от 17/18 и в заднем направлении до 20/21.
- Lampito mauritii Kinberg, 1867 с регенерацией в переднем направлении на всех уровнях до 25/26 и регенерацией хвоста с 30/31. Считалось, что регенерация головы вызвана внутренней ампутацией, вызванной заражением личинками Sarcophaga sp.
- Criodrilus lacuum Hoffmeister, 1845, также обладает способностью к регенерации с восстановлением «головы», начиная с 40/41 [9] .
Ленточные черви помогают правильно настроить иммунитет, чтобы он мог правильно оценивать ситуацию и адекватно реагировать на инфекцию без избыточного воспаления, которое может навредить нервной системе.
Мы уже более-менее привыкли к тому, что желудочно-кишечная микрофлора занимает в нашей жизни гораздо больше места, чем можно было ожидать от каких-то бактерий. Она не только помогает переваривать пищу, но и вообще довольно сильно влияет на метаболизм, делая нас склонными к диабету или ожирению или, наоборот, защищая от того и от другого, помогает иммунитету бороться с инфекциями и даже, по некоторым данным, влияет на работу нервной системы. Но вот исследователи из Университета Дьюка утверждают нечто ещё более удивительное: оказывается, польза может быть даже от настоящих кишечных паразитов, а именно от ленточных червей.
Ранее Стейси Бильбо (Staci Bilbo) и её коллегам удалось установить, что если в организм детёныша крысы попадает бактериальная инфекция, всё равно какая, то это сказывается на состоянии мозга. Местные клетки, выполняющие функции иммунных, становятся гиперчувствительными, и даже самый ничтожный инфекционный повод, который может случиться в будущем, заставляет их выделять массу сигнальных белков и провоцировать очень сильный защитный ответ в виде воспаления. И такие чрезмерные ответные меры плохо влияют на ещё молодую центральную нервную систему, что, в свою очередь, сказывается на когнитивных функциях в дальнейшей жизни.
Но почему именно ранняя инфекция, случившаяся сразу после рождения, создаёт такой неприятный эффект? Оттого, пишут исследователи в журнале Brain, Behavior, and Immunity, что в новорождённом организме нет червей. Лабораторные крысы послужили здесь более чем удачным экспериментальным объектом: они уже много десятилетий живут и размножаются исключительно в лабораториях в контролируемых условиях, их тщательно защищают от паразитов, они едят проверенную еду и т. д. Для начала лабораторных крыс сравнили с обычными, которых никто от червей-паразитов не защищал. Когда и тем, и другим вводили бактериальную инфекцию, то оказалось, что у «дикоживущих» грызунов защитные системы выделяют гораздо меньше сигнальных белков, которые могли бы спровоцировать избыточное воспаление и навредить мозгу.
Во второй серии экспериментов использовали уже только лабораторных животных, которые находились в одинаковых условиях, за тем исключением, что одним в кишечник подсаживали паразитических ленточных червей. (К этой группе, кстати говоря, относятся всем известные многометровые свиной и бычий цепни, эхинококк и овечий мозговик, вызывающий у овец смертельную «вертячку».) Затем крысам вводили кишечную палочку: сначала вскоре после рождения, а затем уже взрослым животным. Когда у тех и у других сравнили состояние мозга и поведение, то оказалось, что грызуны без червей внутри плохо запоминали новое, плохо обучались, а воспалительный ответ на инфекцию был весьма велик, причём что в первый, что во второй раз. Напротив, у тех, кому в кишечник достались черви, с памятью дела обстояли значительно лучше, а иммунная реакция на вторую инфекцию была значительно меньше и не выходила за рамки необходимого. Более того, не обязательно было даже, чтобы сами новорождённые крысы несли в себе паразитов, достаточно было того, что их матери были заражены червями.
Получается такая картина: с раннего возраста находясь внутри хозяина, черви-паразиты помогают в настройке иммунитета – защитные системы с их помощью учатся адекватно оценивать опасность и адекватно реагировать. Для такой настройки достаточно даже каких-то сигналов, поступающих к развивающемуся плоду из организма матери, если мать носит в себе червей. Очевидно, в природе паразиты помогают даже в случае первичной инфекции; в вышеописанной же работе важно было узнать, действительно ли ответ на инфекцию измениться со временем, для чего и потребовались исключительно «чистые» крысы, которых нужно было специально заражать кишечными паразитами.
Что это за сигналы исходят от червей и как они помогают правильно настроить иммунитет, ещё предстоит выяснить. Здесь, однако, можно вспомнить про эксперименты исследователей из Медицинского университета Нью-Джерси, которые обнаружили, что червь Nippostrongylus brasiliensis, паразитирующий на грызунах, способствует снижению интенсивности воспаления и более эффективному заживлению повреждённых тканей, действуя на специальные иммунные клетки – Т-хелперы 2-го типа. Есть также эксперименты, в которых черви-власоглавы спасали макак от идиопатической хронической диареи, которая напоминает человеческую воспалительную болезнь кишечника: паразиты заставляли кишечник нарастить слизистую оболочку, тем самым предотвращая атаку иммунитета на дружественную бактериальную микрофлору.
Что до людей, то червей-паразитов уже пробовали применять для лечения некоторых иммунных расстройств (правда, в таких работах брали не человеческих, а животных гельминтов). Учитывая, что и паразиты, и животные с человеком миллионы лет жили вместе, эволюция должна была найти некие оптимальные формы такого сожительства. Всё-таки сам паразит часто бывает прямо заинтересован, чтобы его хозяин чувствовал себя хорошо, и часто «забота» паразита о хозяине оказывается просто-таки необходимой – в частности, для правильной настройки иммунной системы. Существует даже теория, которую можно назвать теорией избыточной гигиены, согласно которой повышенная защита современного человека от бактерий, вирусов и т. д. становится причиной аутоиммунных заболеваний. Конечно, болезнетворных свойств паразитических червей никто не отрицает, и никто не призывает всех и каждого немедленно и в обязательном порядке вернуть их в желудочно-кишечный тракт. Однако, если мы побольше узнаем о том, как гельминты общаются с защитными системами своих хозяев, мы сможем лучше защитится от неприятных последствий, которые несёт нам разрегулированный и перегретый иммунитет.
Моделирование работы мозга человека — задача, выполнить которую ученые смогут только в отдаленном будушем (если вообще смогут). Отобразить в цифровой модели все эти миллиарды соединений между нейронами, а также смоделировать обмен информацией пока никому не под силу.
Но это касается мозга человека. А вот упрощенную модель мозга простейшего червя-нематоды уже создали. На Гиках уже публиковалась статья о проекте OpenWorm, участники которого стараются создать цифровую модель червя, как мозг, так и все тело.
Дело в том, что нематода — очень простой организм, состоящий всего из 900 с лишним клеток. Нервная система червя состоит из 302 нейронов. Взаимодействие между отдельными клетками и системами давно описано, поэтому создать цифровую копию относительно несложно (по сравнению со сложностью моделирования в цифре более сложных организмов).
Как бы там ни было, ученым все же удалось описать работу и связи между всеми 302 нейронами мозга червя, а также симулировать работу мозга в цифровой модели. Цифровую модель ученые поместили в робота из Lego Mindstorms EV3 (обзор его на Гиках), все элементы которого имеют свои аналоги в теле реального червя. Так, сонар здесь заменил нос червя, а сервоприводы — двигательные нейроны в каждой части тела червя.
Удивительно, но без всяких дополнительных инструкций робот смог самостоятельно передвигаться, причем поведенческие паттерны робота схожи с аналогичными паттернами обычного червя. Так, активизация «пищевого сенсора» заставила робота двигаться вперед, а прикосновение к переднему или заднему сенсору приводило к движению робота вперед или назад.
Стоит отметить, что симуляция мозга все же не является полной — ученые использовали некоторые упрощения и приближения для запуска цифровой копии в обозримое время. Но фактом является то, что даже такая, упрощенная копия, смогла защитить робота от столкновения с препятствиями (без дополнительных инструкций в программе). Кроме того, робот смог самостоятельно выбирать направление движения, что также можно назвать значительным достижением.