Кіріспе

Гидрозоан Aequorea victoria түрі, кейде «кристалл желе» деп те аталады, Солтүстік Американың батыс жағалауында кездесетін биолюминесцентті гидрозоан медузасы немесе гидромедуза. Бұл түр ең әйгілісі аэкурин (фотопротеин) және жасыл флуоресцентті ақуыз (GFP) көзі болып табылады – биолюминесценцияға қатысатын екі ақуыз. Оларды ашқан Осаму Шимомура және оның әріптестері GFP бойынша жүргізген жұмыстары үшін 2008 жылы Химия саласындағы Нобель сыйлығына ие болды.

Сипаттама

Көбінесе толығымен мөлдір және түссіз, кейде анықтау қиын болатын Aequorea victoria-ның аузы мен манубрийі жоғары деңгейде жирылады, оның ортасында 100-ге дейін радиалдық каналдар бар, олар қоңырау шетіне дейін созылады. Қоңырау шеті тегіс емес сымбақтармен қоршалған, толық жетілген мысалдарда олардың саны 150-ге дейін жетеді. Сымбақтардағы нематоцистер олжаны ұстауға көмектеседі, бірақ олар адамдарға ешқандай әсер етпейді. 3 см-ден үлкен мысалдарда әдетте жыныстық көбею үшін жыныс бездері болады, олар радиалдық каналдардың көп бөлігін алып жатады және осы мақаладағы фотосуреттерде радиалдық каналдардың бойындағы ақшыл қалыңдықтар түрінде көрінеді. Қоңырау шеті гидромедузаларға тән бұлшықеттік жамылғымен шеңберленген, ол қоңыраудың бұлшықеттерінің жирылуы арқылы қозғалуға көмектеседі. Үлкен мысалдар көбінесе субшұңқырға бекітілген симбиоздық гиперидтік амфиподтармен кездеседі, тіпті кейде ішек немесе радиалдық каналдардың ішінде тіршілік етеді.

Тарату

Aequorea victoria Солтүстік Американың Тынық мұхитының батыс жағалауында, Беринг теңізінен Оңтүстік Калифорнияға дейін таралған. Өмір циклының медуза фазасы - пелагикалық организм, ол көктемнің соңында теңіз түбінде өмір сүретін полиптен бүршіктеп шығады. Медузаларды Тынық мұхитының шығысында, жағаға жақын да, жағадан алыс да су бетінде жүзуге болады; бұл түр ерекше түрде Пьюджет шығанағында көп кездеседі.

Сәйкестендіру

Aequorea түрлерін бір-бірінен ажырату қиынға соғады, себебі сәйкестендірулер жасалатын морфологиялық белгілер көбінесе сымбақтар саны, радиалдық арналар саны, шеткі статоцисттер саны және мөлшері болып табылады. Бұл белгілер өте өзгергіш, ал сымбақтар мен радиалдық арналардың саны Aequorea түрлерінің барлығында мөлшерімен бірге артады. Aequorea victoria-ның таралған географиялық аймағында кейде тағы бір түр кездеседі; бұл түр Aequorea coerulescens деп аталады. A. coerulescens көбінесе Тынық мұхитының шығысында кездеседі, ал сирек үлгілер Калифорнияның орталық бөлігінде және Солтүстік Пьюгет саундтағы Фрейдей Харборда табылған. Морфологиялық тұрғыдан Aequorea victoria-ға ұқсас болғанымен, Aequorea coerulescens формасы ірілеу (шамамен бір тағам табағының мөлшерінде) және одан да көп радиалдық арналарға ие. Бұл екі форманың арасындағы мөлшердегі жануарлар сыртқы түрінде де аралық сипатта болады, бұл морфологиялық сәйкестендіруді қиындатады. Бұл түрдің жасыл флуоресцентті ақуызды (GFP) ашқан Осаму Шимомураның Aequorea aequorea-мен бірдей екендігі туралы пікір бар. Шимомура, Мартин Чалфи және Роджер Й. Цзиен бұл ақуызды маңызды биологиялық зерттеу құралы ретінде ашқандығы және дамытқандығы үшін 2008 жылы химия саласындағы Нобель сыйлығымен марапатталды. Алғашқыда A. victoria атауы Тынық мұхитында табылған түрді белгілеу үшін қолданылса, A. aequorea атауы Атлантика және Жерорта теңізінде табылған үлгілер үшін пайдаланылған. GFP тазартуда қолданылған түр атауын М. Н. Арай және А. Бринкман Восс (1980 ж.) кейіннен даулап, Ванкувер аралынан жиналған 40 үлгінің негізінде оларды бөліп қарастыруды ұсынды. Шимомура бұл түрдің жалпы алғанда үлкен өзгергіштікке ие екенін атап өтті: 1961 жылдан 1988 жылға дейін ол Вашингтон университетінің Фрейдей Харбор зертханаларын қоршаған сулардан шамамен 1 миллион жеке организмді жинады, және көптеген жағдайларда медузалардың пішінінде айқын өзгерістер байқалды.

Өмірбаян

Aequorea victoria диморфты өмір сүру цикліне ие, маусымдық циклмен жыныссыз полиптер мен жыныстық планктондық медузалар арасында кезектеседі. Aequorea victoria жас медузалары көктемнің соңында гидроидтық колониялардан жыныссыз бүршіктеп шығады; бұл еркін тіршілік ететін гидромедузалар өмірін планктонмен өткізеді. Медуза өмірінің алғашқы кезеңін қарқынды өсумен өткізеді, шамамен 3 см-ге жеткен соң көбею үшін гаметалар өндіре бастайды. Әр медуза еркек немесе әйел болады. Медузаның жыныс бездеріндегі жұмыртқалар мен сперматозоидтар жеткілікті тамақ болғанда күн сайын пісіп, күнделікті жарық сигналына жауап ретінде су қабатына босатылады, онда олар ұрықтанады және ақырында жаңа гидроидтық колония құру үшін төмен тұнады. Гидроидтар қатты немесе тасты субстраттарда тіршілік етеді, онда олар әр көктемде белгілі бір (әлі белгісіз) қоршаған орта факторларына жауап ретінде жаңа, кішкентай медузаларды жыныссыз өсіреді. Медуза түрі әдетте шамамен 6 ай өмір сүреді, көктемнің соңынан күзге дейін. Жыртқыштар ұзын, нематоцисттер бар шоқтармен ұсталады және медузаның жартысына дейінгі организмдерді жұтуға дейін кеңейтін, күшті қысқаратын ауыз арқылы қоректенеді. Олардың ашкөздігіне байланысты Aequorea victoria тығыздығы зоопланктон тығыздығымен кері пропорционал болуы мүмкін, бұл ортақ ортада бәсекелестік екенін көрсетеді.

Жыртқыш жануарлар

Aequorea medusae-сін Cyanea capillata, көбінесе арыстанның маңдайшасы деп аталатын, сондай-ақ ктенофорлар, сифонофоралар және басқа гидромедузалар жейді, оның ішінде қанықшылықтың құжатталған жағдайлары да бар. Бұл медуза фотопротеин аэкуринмен өзара әрекеттесетін кальцийді (Ca2+) жылдам босату арқылы көк түсті сәуле шығаруға қабілетті. Бұл көк сәуле өз кезегінде, қазір танымал жасыл флуоресцентті ақуыз (GFP) арқылы жасыл түске айналады. Бұл энергияның берілуі Фёрстердің резонанстық энергия беруі (FRET) деп аталады. Аэкурин де, GFP де биохимиялық зерттеулерде жиі қолданылатын маңызды флуоресценттік маркерлер болып табылады. 1961 жылы Шимомура мен Джонсон Friday Harbor Laboratories-те Aequorea медузасының көп мөлшерінен аэкурин ақуызын және оның кіші молекулалық кофакторы – коэлентеразинді бөліп алды. Олар тазаланған үлгіге теңіз суын қосқанда алғашқыда жарқын люминесценцияны байқағаннан кейін, биолюминесценцияны іске қосу үшін кальций иондарының (Ca2+) қажет екенін анықтады. Бұл зерттеу сонымен қатар Шимомура жинақтаған жасыл флуоресцентті ақуызды зерттеудің басталуын белгіледі. Бұл жаңалық медицина саласында үлкен жетістіктерге жол ашты, себебі бұл жасушалар мен бактерияларды зерттеу арқылы емдеу және медициналық диагноз қоюды одан әрі түсінуге мүмкіндік береді.