Caenorhabditis elegans

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Caenorhabditis elegans
Caenorhabditis elegans
Systematyka
Domena eukarionty
Królestwo zwierzęta
Typ nicienie
Gromada Secernentea
Rząd Rhabditida
Rodzina Rhabditidae
Rodzaj Caenorhabditis
Gatunek Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans – wolno żyjący, niepasożytniczy nicień, o długości ok. 1 mm, bytujący w glebach klimatu umiarkowanego. Jego pożywienie stanowią mikroorganizmy, w tym bakterie używane w hodowli laboratoryjnej (np. Escherichia coli). Znany od XIX wieku, a od połowy lat 60. XX wieku jest organizmem modelowym w badaniach nauk biologicznych, które przyczyniły się do poszerzenia wiedzy m.in. na temat apoptozy i funkcjonowania systemu nerwowego.

Badania nad C. elegans zapoczątkował w 1965 roku Sydney Brenner. Otrzymał za nie Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 2002 roku.

C. elegans jest pierwszym organizmem wielokomórkowym, którego genom (w 1998 roku) zsekwencjonowano (odczytano jego sekwencję nukleotydów w DNA), oraz pierwszym i dotychczas jedynym organizmem ze znanym kompletnym konektomem[1][2].

Budowa[edytuj | edytuj kod]

C. elegans w ruchu (ujęcie spod mikroskopu kontrastu różnicowo-interferencyjnego)

Kształt C. elegans jest robakowaty, symetryczny, bez segmentacji. Pokryty jest nabłonkową otoczką z czterema głównymi żebrowaniami epidermalnymi (ang. epidermal cords) i wypełnioną płynem jamą ciała (ang. pseudocoelomate cavity). Formą dominującą u tego gatunku są osobniki hermafrodytyczne (obojnacze). W populacji występują także osobniki męskie, które stanowią zaledwie około 0,2% całej populacji.

Podstawowa anatomia C. elegans to: otwór gębowy, gardziel, jelito, gonada oraz kolagenowy worek zewnętrzny (ang. collagenous cuticle). Samce mają pojedynczą gonadę (ang. single-lobed gonad), nasieniowód (vas deferens) i ogon wyspecjalizowany do kopulacji. Hermafrodyty mają podwójne jajniki, jajowody, spermatheca (organ służący przyjmowaniu spermy, u ssaków odpowiednikiem jest pochwa) i pojedynczą macicę. Jest organizmem eutelicznym.
Nie posiada oczu, jednak wykazuje czułość na światło widzialne i ultrafioletowe, którego unika (fototaksja ujemna)[3].

Cykl życiowy[edytuj | edytuj kod]

Jaja są składane przez hermafrodyty. Po wykluciu C. elegans przechodzi przez cztery stadia larwalne (L1-L4). W zagęszczonej hodowli lub przy braku pokarmu występuje dodatkowa, alternatywna do L3 forma larwalna, zwana dauer (niem.). Dauer jest formą zatrzymaną w rozwoju (nie starzejącą się). Są one także bardziej odporne na stres środowiskowy.

Hermafrodyty produkują spermę w fazie L4, natomiast składają jaja jako forma dorosła. Samce mogą zapłodnić hermafrodytę, który używa preferencyjnie samczej spermy do zapłodnienia jaj. Długość życia C. elegans hodowanego w laboratorium w temperaturze 20 °C to około 2-3 tygodnie. Kilka dni wystarcza do powstania nowego pokolenia.

C. elegans jako organizm modelowy[edytuj | edytuj kod]

Wykorzystywany przez biologów w badaniach embriologicznych już od początku XX wieku. Na nicieniu analizowano determinację komórek we wczesnym okresie rozwoju embriologicznego. W połowie lat 60. wykorzystany w badaniach genetycznych przez Sydneya Brennera (Brenner wraz z Robertem Horvitzem i Johnem Sulstonem otrzymał za nie Nagrodę Nobla z medycyny w 2002 roku).

Zaletą jako organizmu modelowego są: możliwość uzyskania dużej liczby osobników w hodowli, bardzo krótki cykl życiowy (do 56 godzin), pożywienie, które stanowi E. coli.

C. elegans odznacza się biologiczną prostotą – ma 6 chromosomów, ok. 10,000 genów, genom wielkości 108 par zasad. Organizm składa się z 959 komórek somatycznych[4], z czego 302[5] to neurony. Żywe nicienie można zamrażać, a potem odmrażać bez negatywnego wpływu na organizm. Dlatego nie jest konieczne prowadzenie ciągłej hodowli. Przezroczyste ciało pozwala obserwować procesy rozwojowe pod mikroskopem świetlnym. Badacze uszkadzając laserem w różnych stadiach rozwoju widoczne z zewnątrz komórki obserwują zachodzące zmiany i poznają ich rolę w funkcjonowaniu organizmu. Na przełomie XX i XXI wieku udało się zablokować aktywność niektórych jego genów. W tym celu karmiono go bakteriami E. coli ze specjalnie spreparowanym RNA. To pozwoliło zbadać funkcje wielu genów, z których 40% występuje też u człowieka. Poprzez mikroiniekcję można też wprowadzać do niego obcy DNA. To pozwoliło poszerzyć wiedzę w zakresie programowanej śmierci komórki (apoptozy). Wykazano, że jest to proces zależny od genów, które w DNA kodują proces samozniszczenia. Schemat tego procesu jest jednakowy u większości organizmów wyższych, w tym człowieka. Metodami optogenetyki uzyskano osobniki C. elegans wrażliwe na światło, co pozwoliło za pomocą laserów sterować pojedynczymi neuronami i badać zależności funkcjonalne między nimi[5].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. White, J.G., Southgate, E., Thomson, J.N. i Brenner, S.. The structure of the nervous system of the nematode C. elegans.. „Philosophical Transactions of the Royal Society of London – Series B: Biological Sciences”. 1986. 314. 
  2. Lichtman, J.W. i Sanes, J.R.. Ome sweet ome: what can the genome tell us about the connectome?. „Current Opinion in Neurobiology”. 2008. 18. 
  3. Michał Henzler. Bezoki obserwator. „Świat Nauki”. Sierpień 2008. 8 (204). s. 19. 
  4. Richard J. Epstein: Biologia molekularna człowieka. Molekularne podłoże zjawisk w stanie zdrowia i w przebiegu chorób. Lublin: Czelej, 2005, s. 557-558. ISBN 83-89309-64-5.
  5. a b Davide Castelvecchi. Posłuszny robak. „Świat Nauki”. nr 4 (236), s. 18, kwiecień 2011. ISSN 0867-6380. 

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Anna Sadakierska-Chudy: Genetyka ogólna. Skrypt do ćwiczeń dla studentów biologii. Toruń: Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, 2004. ISBN 83-231-1710-1.