Pytanie:
Jak karaluchy opierają się działaniu promieniowania jonizującego?
user132
2011-12-15 22:32:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Karaluchy to bardzo odporne owady. Wiadomo, że między innymi są one w stanie wytrzymać wybuchy promieniowania jonizującego, które zabiłyby człowieka.

Wyjaśnienia tego zaobserwowanego oporu, które widziałem, obejmują nie tak szybki podział komórek w karaluchy i względną prostotę tych owadów w porównaniu z innymi organizmami. Wiem, że drobnoustroje są w stanie oprzeć się promieniowaniu, mając „twarde” DNA (więcej par zasad G-C) i gotowe systemy naprawcze. Czy karaluchy również mają takie mechanizmy, czy naprawdę jest to tak proste, jak to, cóż, „proste”?

Większość owadów ma podobną odporność na karaluchy ... IMO bardziej ludzie są słabi niż owady są silne.
@mbq Mocne i słabe słowa to dość subiektywne słowa. Mógłbym równie słusznie wyrazić swoją opinię, że owady są biologicznie prostszymi stworzeniami, których genom może wytrzymać większą liczbę mutacji i nadal być w pełni funkcjonalnymi / żywotnymi stawonogami, ale nie mam dowodów na poparcie tego.
@Lisa W stosunku do niektórych mediany oporu nie tak bardzo. Zwróć również uwagę, że jest to komentarz i zrzekłem się, że to moje spekulacje.
Kilka wzmianek na temat tego, ile promieniowania mogą wytrzymać karaluchy w [tym artykule] (http://www.abc.net.au/science/articles/2006/02/23/1567313.htm).
Dwa odpowiedzi:
#1
+38
Alexander Galkin
2011-12-16 05:25:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Z góry na głowie, jako lekarz, mogę sobie wyobrazić następujące mechanizmy (wszystko to tylko spekulatywne rozumowanie):

  1. Owady nie mają krwi silny>. Zamiast tego mają hemolimfę, której główną rolą nie jest transport tlenu (mają w tym celu dodatkowy system tchawicy), ale raczej składniki odżywcze. Dlatego nie potrzebują (i nie mają) intensywnej proliferacji prekursorów krwinek - te (szpik kostny, śledziona) są najbardziej podatne na promieniowanie w ciało ludzkie i zwierzęce.

  2. Owady mają raczej prymitywny układ odpornościowy, który jest głównie humoralny [a] i wiele mniej komórek [b] w porównaniu z układem odpornościowym zwierząt i ludzi. Eliminuje to następne powszechne słabe miejsce w organizmie: węzły chłonne, grasicę, ponownie śledzionę i szpik kostny itp.

  3. Owady mają generalnie dużo prymitywów aw wielu przypadkach także raczej zdecentralizowany układ nerwowy : zwoje są zorganizowane w coś w rodzaju sznurka i chociaż zwoje czołowe są zwykle większe, dominacja ta nie jest tak wyraźna jak w przypadku OUN i PNS u zwierząt i ludzi. Dlatego ten system jest znacznie bardziej odporny na straty.

1.-3. Dlatego jedyną wrażliwą częścią owadów jest nabłonek jelitowy, który jest regularnie odnawiany (podobnie jak u ludzi, również znany cel promieniowania), ale ...

  1. Owady (i ogólnie stawonogi) są znane z posiadania egzoszkieletu . Potencjalnie służy to jako dobra „zbroja” dla wrażliwych komórek jelita, odfiltrowując najcięższe cząsteczki (takie jak cząstki alfa, a pod pewnymi względami także beta). EDYTUJ : To nie wydaje się być prawdziwą ochroną, patrz dyskusja w komentarzach.

Dlatego nie jest zaskoczeniem, że owady na ogół wykazują znacznie większą odporność na promieniowanie.

EDYCJA : Jak słusznie dodano w komentarzach, są też gry, które są najbardziej wrażliwe na promieniowanie (ponieważ zawierają tylko połowę normalnej informacji genetycznej i nie mogą naprawić mutacji). Mimo że zmiany chorobowe u graczy nie prowadzą do natychmiastowej śmierci, potencjalna bezpłodność może łatwo spowodować wyginięcie.

Wiadomo jednak, że karaluchy (i ogólnie owady) są zwierzętami r, co oznacza, że ​​ przedkładają ilość (r) nad jakość (K) potomstwa. Ta strategia jest optymalna w przypadku zmian w gametach wywołanych promieniowaniem: duża liczba potomstwa kompensuje niedoskonałości genetyczne w gametach.


[a] - co oznacza czyli w hemolimfie wydzielają peptydy, które je chronią
[b] - istnieją fagocyty, nieco podobne do magrofagów tkankowych u ludzi, ale reszta łańcuchów komórkowych w odpowiedzi immunologicznej w kręgach , podobnie jak komórki T i B, całkowicie brakuje. Są one odpowiedzialne za mediację i wzmacnianie odpowiedzi immunologicznej u kręgowców i są to komórki najbardziej podatne na uszkodzenia spowodowane promieniowaniem.

To bardzo dobra odpowiedź. Mam jednak zastrzeżenia co do ostatniego punktu (czyli egzoszkieletu). Po pierwsze, postawiłbym na to, że promieniowanie ekranu cienkiego egzoszkieletu jest znacznie mniejsze niż ludzka skóra (całkowita ilość jest proporcjonalna do przekroju, czyli ~ masa / powierzchnia (przy takim samym składzie atomowym), czyli większa dla skóry). Po drugie, cząsteczki alfa prawdopodobnie zostaną zatrzymane przez oba (wystarczy kilka cm powietrza), beta potrzebuje kilku cm ciała (w zależności od jego energii), więc prawdopodobnie uszkodzi całą objętość owadów, ale nie człowieka, a promieniowanie gamma wygra Nie powstrzyma go ani egzoszkielet, ani skóra.
@PiotrMigdal Prawdopodobnie masz rację. Uwzględniłem to, że chitynę można porównać do polisacharydów, o których wiadomo, że mają wyższą gęstość rentgenologiczną w porównaniu z miąższem. Czy możesz to potwierdzić lub odrzucić?
Chociaż nie jest to mój główny temat, założę się, że (jak powiedziałem) dla wszystkich typowych substancji organicznych ekranowanie to ~ masa / powierzchnia. A ponieważ chityna ma gęstość ~ 1,5 g / cm ^ 3 ([ref] (http://jcs.biologists.org/content/21/1/73.full.pdf)) 1 cm miąższu odpowiada ~ 7 mm chityny. Tak więc w przypadku promieniowania, które nie jest zatrzymywane ani przenoszone przez oba owady (chyba że są bardzo duże), są mniej ekranowane. Jednak mogą być pewne niuanse i myślę, że jest to dobre pytanie do http://physics.stackexchange.com.
Humoralny i komórkowy układ odpornościowy jest częścią adaptacyjnego układu odpornościowego, który występuje tylko u kręgowców. Owady mają tylko wrodzony układ odpornościowy, który zawiera fagocyty i peptydy (wydzielane przez komórki w ciele tłuszczowym). Nie wspomniałeś o gametach, prawdopodobnie najbardziej wrażliwych komórkach na promieniowanie (bo są haploidalne).
@MartaCz-C Używam tutaj słów "humoralny i komórkowy" w ich bezpośrednim znaczeniu, zamiast odnosić się do elementów adaptacyjnego układu odpornościowego: takie użycie jest dopuszczalne i można je znaleźć w wielu pracach badawczych na temat owadów ([przykład] (http: // rspb.royalsocietypublishing.org/content/early/2010/08/10/rspb.2010.1563.full)). Ale dziękuję za sugestię, poprawię swoją odpowiedź.
Nie żyją też długo, więc rak nie jest tak dużym problemem.
#2
+14
shigeta
2011-12-16 02:48:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Badania Deinococcus radiodurans , najbardziej tolerancyjnego mikroorganizmu, jaki znamy, pokazują, że ma on wiele genów do naprawy DNA.

W przypadku karalucha założyłbym, że oprócz naprawy genów i być może niektórych przeciwutleniaczy wytwarzanych w komórkach w celu tłumienia wolnych rodników wytwarzanych przez promieniowanie, fakt, że karaluchy znoszą wiele, wiele jaj jest również przydatna. Jeśli promieniowanie zabije 99,99% karaluchów, nadal będziesz mieć kilka owadów pochodzących z lęgów jaj.

Selekcja jest przyjacielem owada, gdy jesteś zwierzęciem z ograniczeniem k!



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...