Кіріспе

Туникаталар (Tunicata) субфилумындағы теңіз жануарларының класы. Ларвацеандар немесе аппендикуляриялар (Appendicularia класы) – әлемдік мұхиттарда кездесетін жалғыз өмір сүретін, еркін жүзуші туникаттар. Басқа көптеген туникаттар сияқты, ларвацеандар да сүзгімен қоректенеді, бірақ ересек күйінде де дернәсілге ұқсас пішінін сақтайды, олардың нотохордасы (хордасы) құйрығының бойымен өтеді. Оларды пелагикалық аймақта, әсіресе фототикалық аймақта, кейде одан да тереңде табуға болады. Бұл мөлдір планктондық жануарлар, әдетте дене ұзындығы құйрығымен бірге 1,5-2 метр аралығында болады, ал алып ларвацеандардың ұзындығы 1,5 метрге жете алады. 1830 жылы Оикоплеура ларвацеан үйінің алғашқы дәлелдерін берді, бірақ оның қоректенудегі рөлі 1874 жылы Айзеннің жаңалығына дейін толыққанды түсініксіз болды.

In situ бақылаулар

Ларвацияларды зерттеудегі тағы бір маңызды қадам – тірі организмдерді зақымдаусыз, олардың нәзік «үйлерінің» ішінде зерттеуге мүмкіндік берген in situ бақылаулардың басталуы болды. Монтерей шығанағындағы аквариумдық зерттеу институтының Какани Катижа Янг сияқты зерттеушілер бөлшектер бейнесінің жылдамдық өлшегіш құралы DeepPIV сияқты бейнелеу техникаларын дамытты, бұл личинкалардың «үйлерінің» күрделілігі мен ішкі құрылымын ашты және олардың ішкі ағындарының алғашқы 3D модельдеуіне әкелді. Долиолидтердің дернәсілдері метаморфозды әлі жұмыртқаның ішінде бастан өткерсе, ал салптар мен пиросомалар дернәсіл сатысын жоғалтқан, личинкаларды тікенекті «дернәсіл сатысында» тамақтанатын және толыққанды дамыған ішкі мүшелері бар жалғыз түбіті жануарлар етеді, бұл Appendicularia-да тұрақты. Oikopleura dioica-ның толық дамуы және оның жасушалық қатарларының тағдыры жақсы сипатталған, бұл личинкалардың анатомиясын түсінуге көмектеседі. Кейбір туыстарда, мысалы, Oikopleura-да, ішек жолы U пішіндес болып келеді, анусы асқазан мен ішекке қарағанда алдыңғы жағында орналасқан. Фритиллярия сияқты басқалары тік ас қорыту жолымен және жақсы бөлінген жұтқыншақ және ас қорыту бөлімдерімен көбірек сегменттелген көрініс береді. Appendicularia sicula түрінде анус мүлдем жоқ, бұл қорытылмаған материалдың жиналуына әкеледі. Appendicularia жұтқыншақ тесіктері мен анустың тікелей сыртқа ашылуы және атриум мен атриалдық сифонның болмауы арқылы туыс кластарда кездесетін ата-бабалық хордалық белгілерін сақтайды. Жыныс бездері дене мүшесінің артқы бөлігінде, ас қорыту жолынан тыс орналасқан. Олар жас организмдердегі құйрықтан кейінгі өзгерістерде анықталмайтын дене бөлігі болып табылады, оның орнына көбеюге дейінгі күндері ғана өседі.

Құйрығы

Ларвациялардың құйрығында орталық нотокорд, арқалық жүйке бауы және эпителий тінімен (оикоплевридтер) немесе ацеллюлярлық базалық мембранамен (фритилларидтер) қапталған жолақты бұлшықеттер тобы болады. Асцидия дернәсілдерінен айырмашылығы, личинкалардың құйрық жүйке бауында кейбір нейрондар кездеседі. Даму кезінде құйрық бұрылады, оның арқалық және күрме жақтары тиісінше сол және оң жақтарға айналады. Осылайша, арқалық жүйке бауы шындығында нотокордтың сол жағынан құйрық арқылы өтеді және құйрықтың түбіндегі қаудальдық ганглий арқылы қалған жүйке жүйесімен байланысады. Нотокорд пен жүйке бауын қоршаған бұлшықет белдеулері құйрықтың бойымен созылған жұпталған бұлшықет жасушаларынан немесе миоциттерден тұрады.

Үй

Өздерінің сүзіп тамақтануына көмектесу үшін, личинкалар мукополисахаридтер мен целлюлозадан жасалған "үй" жасайды, оны оикопласттар деп аталатын арнайы жасушалар бөліп шығарады. Көптеген түрлерде үй жануарды көпіршік сияқты қоршап тұрады. Тіпті үйі денесін толықтай қоршап тұрмайтын түрлерде де, мысалы, Fritillaria-да, үй әрқашан болады және кем дегенде бір бетке бекітіледі. Үй оикопласттардан бөлінеді, оикопластикалық эпителийді құрайтын арнайы жасушалар тобы. Эктодермадан пайда болған, ол (Fritillaria) немесе (Oikopleura) тұқымдарының бір бөлігін жабады. Личинкаларда, беткі фибрилдер оикопласттардың дифференциациялануына дейін эпителиймен бөлінеді және бірінші үйдің дамуына, сондай-ақ кутикулярлық қабаттың қалыптасуына қатыс етеді деп болжанады. Үйлерде бірнеше сүзгілер бар, сыртқы сүзгілер личинка жей алмайтын тым үлкен тағам бөлшектерін тоқтатады, ал ішкі сүзгілер жеуге жарамды бөлшектерді личинканың аузына қайта бағыттайды. Сыртқы сүзгілерді қоса алғанда, алып личинкаларда үйлер бір метрден асады, бұл личинканың өзінен он есе үлкен. Үйдің пішіні әртүрлі: Fritillaria-да толық емес, Bathochordaeus-та бүйрек жұбы сияқты, ал Kowalevskia-да тороид тәрізді. Сүзгілердің орналасуы тамақты қоршаған судан әкеліп, тамақтану алдында шоғырландыруға мүмкіндік береді, кейбір түрлер тамақты қоршаған суға қарағанда 1000 есеге дейін шоғырландыра алады. Ларвациялардың қоректік заттардың болуы және удың болуы сияқты факторларға байланысты тағам бөлшектерін таңдай алатыны анықталды, бірақ зертханалық тамақтандыру тәжірибелері мен далалық байқаулар олардың әдеттегі тағам көздері мен микропластик арасында тамақтану жылдамдығында ешқандай айырмашылықты көрсетпейді. Кейбір түрлерде үйлер жануардың мөлшері ұлғайғанда және сүзгілері бітелгенде үнемі тасталып, ауыстырылады; Oikopleura-да үйді ауыстырудан бұрын төрт сағаттан аспайды. Fritillaria сияқты басқа тұқымдарда үйлерді үнемі құрғытуға және ісіруге болады, бұл сүзгілерді бітеуін тудыратын бөлшектерді тазартады. Осылайша қайта пайдаланылатын үйлер осы тұқымдардың теңіз қарнауын құрауына азырақ үлес қосады. Бұл Oikopleura dioica және ascidian Ciona-ның генетикалық зерттеулері арқылы расталды, олардың жалпы целлюлоза синтезасы гендері прокариоттан горизонтальді геннің көшірілуінен пайда болды. Алайда үйлер мен киіз үйлердің маңызды айырмашылықтары бар – үйлер желатинді болып табылады және қалауынша құрғытылуы немесе тіпті тасталуы мүмкін, ал киіз үйлер жануардың сүзіп тамақтану аппаратына толық енгізілген қатаң құрылымдар болып табылады.

Тіршілік ету ортасы

Сулы денелер – кеңінен таралған, жылдам қозғалатын планктондық жандар, олар су қабатында тіршілік етеді. Олардың мекендеу орындары көбінесе мұхит ағындарымен анықталады, сондықтан Larvaceans Оңтүстік мұхитқа дейін кездеседі, онда олардың 10,5 миллион тонна ылғал биомассаны құрауы бағаланады. Көптеген түрлер 100 метрден төмен тереңдіктегі фототикалық аймақта өмір сүреді, ал сипатталмаған оикоплевридтер мен фритилларидтер түрлері батипелагикалық аймақта, Монтерей шығанағындағы 3500 метрлік теңіз түбіне дейін, су қабатының көп бөлігіндегі басым бөлшекті жейтін жандар болып табылады.

Көбею және өмір сүру циклі

Ларвациялар жыныстық жолмен көбейеді, бір түрінен басқа барлық түрлері протандриялық гермафродиттер болып табылады. Барлық басқа белгілі личинкалардан өзгеше, Oikopleura dioica екі жынысты, және олар өмірлік циклінің соңғы күнінде әртүрлі бездік пішіндерімен ажыратылады. Ұрықтандыру сырттан жүреді. Жұмыртқа шығару кезінде дене қабырғасы жарылып, жануар өледі.

Экологиялық әсері

Тасталған, қоректік заттарға бай үйлері – "батушылар" деп аталады – және терең теңіз түбіне түсетін нәжіс бөлшектері арқылы личинкалар осы аймаққа үлкен мөлшерде органикалық заттарды тасымалдайды, бұл теңіз қарының маңызды құрауыш бөлігін құрайды. Монтерей шығанағында алып личинкалардың кез келген омыртқасыздан жоғары сүзгілеу қабілетіне ие екені анықталды, ал тасталған личинка үйлері сол аймақтағы пелагикалық және бентостық организмдер үшін тұрақты тамақ көзі болып табылады.

Таксономия

Апендикулярия көбінесе басқа туникаттар топтарының (Ассидиацеялар мен Талиацеялар) туыс топтары ретінде анықталады. 19 ғасырдың соңы мен 20 ғасырдың басында Селигер, ал кейін Ломанн Апендикулярияның еркін жүзуге қабілетті туникаттың ататегінен бірінші болып бөлінгенін болжады, ал жабысып тіршілік ететін түрлер туыс желіде (көбінесе Акопа деп аталады) кейінірек пайда болды. Төмендегі кладограмма Делсук және оның әріптестерінің 2018 жылғы филогеномдық зерттеуіне негізделген.

Қалдық деректері

Жұмсақ денелі және нәзік болғандықтан, Appendicularia-ның нақты палеонтологиялық жазбасы жоқ, бірақ кембрий дәуірінен табылған Oesia disjuncta түрі тарихи түрде осы классқа жататындығы айтылған. Домингес және Джеффрис Ветуликолийлердің де личинкалардың бастапқы тобының өкілдері болуы мүмкін екенін, атриумдар мен жаңқа тесіктерінің азаюы, анус орны және құйрықтың 90 градусқа сағат тіліне қарсы бұрылуы (арт жағынан қарағанда) алдыңғы-артқы осьтің айналасындағы синапоморфиялар негізінде дәлелдеді.

Ішкі жіктеу

Сыныптың қазіргі түрлері морфологиялық және геномдық критерийлерге негізделген үш туысқа бөлінеді: Kowalevskiidae, Fritillariidae және Oikopleuridae. Алғашқы екеуі бір-біріне жақын, бастапқы Oikopleuridae-ге қарағанда көбірек туынды белгілерге ие деп есептеледі. Fritillariidae өзі Fritillariinae және монотиптік Appendiculariinae подсемействоларына бөлінеді, ал Oikopleuridae Bathochordaeinae және Oikopleurinae подсемействоларына бөлінеді. Тераң филогенез әлі анық емес, мысалы, Oikopleura сияқты туыстар парафилетикалық болуы мүмкін. Негізгі морфологиялық айырмашылықтар отбасыларды ерекшелендіреді. Fritillariidae басқа екі отбасыға қарағанда тігіс, қысылған денеге ие, ал олардың денесі дөңгелек пішіндес. Сонымен қатар, Kowalevskiidae басқа отбасыларда кездесетін жүрек пен эндостилінің болмауымен ерекшеленеді, соңғысы безді жасушалары жоқ кірпікшелі ойыспен алмастырылған. Желбезек тесіктерінің пішіні де әртүрлі: Fritillariidae-де олар қарапайым тесіктер, Kowalevskiidae-де ұзын, тар жарықтар, ал Oikopleuridae-де түтікшелер түрінде болады. Барлық түрлер бірдей дәрежеде зерттелмеген. Oikopleura dioica-ның модельдік организм ретінде танымалдылығы және оны өсірудің қарапайымдығы осы түрдің анатомиясына пропорциядан тыс назар аударуға әкелді, ал Bathochordaeus charon-ның табиғи ортадағы байқаулары Монтерей шығанағы аквариумдық зерттеу институтымен жүзеге асырылды. Ал Kowalevskiidae және Fritillariidae отбасыларын зерттеу салыстырмалы түрде сирек және шектеулі.

Үлгі түр ретінде пайдалану

Екі жынысты Oikopleura dioica – лаборатория жағдайында сәтті өсірілген жалғыз дерке тіршілік иесі. Оны өсірудің қарапайымдылығы, өте кішкентай геном өлшемі және O. dioica-да шетелдік гендерді экспрессиялау техникаларының жақында дамуы, осы түрдің гендік реттелуді, хордалылар эволюциясын, даму биологиясын және экологияны зерттеу үшін үлгі организм ретінде дамуына ықпал етті.