Введение

Класс кубомедуз (класс Cubozoa) — это группа cnidarians, беспозвоночных, отличающихся кубической формой медузы. Некоторые виды кубомедуз производят сильный яд, который вводят при контакте со своими щупальцами. Укусы некоторых видов, таких как Chironex fleckeri, Carukia barnesi, Malo kingi и других, чрезвычайно болезненны и часто смертельны для человека.

Описание

У медузы, относящейся к коробочным медузам, колокол имеет квадратную, коробкообразную форму, от которой и произошло её название. От каждого из четырех нижних углов колокола свисают короткие педали или стебельки, несущие один или несколько длинных, тонких, полых щупалец. Край колокола подвернут внутрь, образуя выступ, известный как велариум, который сужает отверстие колокола и создает мощную струю при пульсации. В результате коробочные медузы могут двигаться быстрее других медуз; зафиксированы скорости до в минуту. В центре нижней стороны колокола находится подвижный придаток, называемый манубрием, который несколько напоминает хобот слона. На его кончике расположен рот. Внутреннее пространство колокола известно как гастрососудистая полость. Она разделена четырьмя равноудаленными септами на центральный желудок и четыре желудочных кармана. Восемь гонад расположены парами по обе стороны от четырех септ. По краям септ находятся пучки мелких желудочных нитей, содержащие нематоцисты и пищеварительные железы, которые помогают обездвиживать добычу. Каждая септа вытянута в септальную воронку, открывающуюся на ротовую поверхность и облегчающую поток жидкости внутрь и наружу животного. Их глаза расположены группами на концах сенсорных структур, называемых ропалиями, которые соединены с их кольцевым нервом. Каждое ропалие содержит два формирующих изображение линзовых глаза. Верхний линзовый глаз смотрит прямо вверх из воды, с полем зрения, соответствующим окну Снелла. У таких видов, как Tripedalia Cystophora, верхний линзовый глаз используется для навигации к их предпочтительным местам обитания на краях мангровых лагун, ориентируясь по направлению кроны деревьев. Нижний линзовый глаз в основном используется для избежания препятствий. Исследования показали, что минимальный угол зрения на препятствия, избегаемые их нижними линзовыми глазами, соответствует половине ширины их рецептивных полей. Каждое ропалие также имеет два углубленных глаза по обе стороны верхнего линзового глаза, которые, вероятно, служат простыми светомерами, и два щелевидных глаза по обе стороны нижнего линзового глаза, которые, вероятно, используются для обнаружения вертикального движения. В общей сложности у коробочной медузы по 6 глаз на каждом из 4 ропалий, что составляет в общей сложности 24 глаза. Ропалия также содержит тяжелую кристаллоподобную структуру, называемую статолитом, которая, благодаря гибкости ропалия, сохраняет глаза ориентированными вертикально независимо от положения колокола. Исследования показывают, что благодаря количеству ропальных нервных клеток и их общей организации, визуальная обработка и интеграция происходят, по крайней мере частично, в ропалиях коробочных медуз. В зависимости от вида, полностью развитая коробочная медуза может достигать размеров до по каждой стороне коробки (в диаметре), а щупальца могут вырастать до в длину. Её вес может достигать . Однако, медуза Ируканджи размером с ноготь – это тоже коробочная медуза, и смертельно опасна, несмотря на свой небольшой размер. На каждом углу находится около 15 щупалец. Каждое щупальце содержит около 500 000 цнидоцитов, содержащих нематоцисты – микроскопический механизм в форме гарпуна, который вводит яд в жертву. У кубозоанов встречается множество различных видов нематоцист.

Распространение

Хотя печально известные опасные виды кубомедуз в основном ограничены тропическим Индо-Тихоокеанским регионом, различные виды кубомедуз можно встретить в тропических и субтропических океанах (между 42° северной широты и 42° южной широты), а также в Японии (например, Chironex yamaguchii), и даже на юге, в Южной Африке (например, Carybdea branchi) и Новой Зеландии (например, Copula sivickisi). Несмотря на то, что кубомедузы известны как обитатели Индо-Тихоокеанского региона, существует очень мало собранных данных или исследований, подтверждающих это. Лишь в 2014 году были официально опубликованы первые зафиксированные случаи наблюдения кубомедузы Tripedalia cystophora в Австралии, Таиланде и Индийском океане. В водах Гавайских островов обитают три вида, все относящиеся к роду Carybdea: C. alata, C. rastoni и C. sivickisi. В этих тропических и субтропических средах кубомедузы, как правило, держатся ближе к берегу. Их замечали в прибрежных местообитаниях, таких как мангровые заросли, коралловые рифы, леса водорослей и песчаные пляжи. Недавно, в 2023 году, в Индо-Тихоокеанском регионе, в частности в Таиландском заливе, был обнаружен новый род и вид кубомедуз. Этот новый вид, Gershwinia thailandensis, был открыт и назван в честь ученого Л. А. Гершвина и относится к семейству Carukiidae. Gershwinia thailandensis описывается как новый вид, поскольку обладает сенсорными структурами со специализированными рогами и лишен общей пищеварительной системы, характерной для кубомедуз – желудочных фацелл. Благодаря этому и другим структурным и биологическим особенностям, Gershwinia thailandensis была признана новым видом кубомедуз.

Обнаружение

Кубозои широко распространены в тропических и субтропических регионах, однако обнаружение этих организмов может быть затруднительным и дорогостоящим из-за значительной изменчивости их встречаемости и численности, их прозрачного тела, двух различных стадий жизненного цикла (медузы и полипа) и большого разнообразия размеров у разных видов класса Кубозои. Изучение экологического распространения кубозоанов – сложная задача, и некоторые дорогостоящие методы, такие как визуальные наблюдения, различные типы сетей, методы привлечения светом и, в последнее время, использование дронов, демонстрируют определенный успех в поиске и отслеживании различных видов кубозоанов, но ограничены как антропогенными, так и природными факторами. Для облегчения анализа популяций кубомедуз был разработан и внедрен новый метод обнаружения – анализ экологической ДНК (eDNA), который может быть использован для смягчения негативного воздействия кубомедуз на прибрежную деятельность человека. Этот относительно простой и экономически выгодный метод использует дополнительный генетический материал, выделяемый организмами в водную среду на протяжении всего их жизненного цикла. В естественной среде кубомедузы живут до 3 месяцев, но в лабораторных условиях могут выживать до семи или восьми месяцев.

Поведение

Коробчатая медуза активно охотится за своей добычей (мелкой рыбой), в отличие от настоящих медуз, которые дрейфуют. Они сильные пловцы, способные развивать скорость до 1,5–2 метров в секунду, или около того. Хиродропиды размножаются внешним оплодотворением. Каррибдеиды же размножаются внутренним оплодотворением и являются яйцеживородящими; сперма передается с помощью сперматозогмат, типа сперматофора. Через несколько часов после оплодотворения самка выпускает эмбриональную нить, содержащую собственные нематоциты – как эврители, так и изоризы. Кубозои – единственный класс кишечнополостных, включающий виды, выполняющие "свадебный танец" для передачи сперматофоров от самцов к самкам, в том числе вид Carybdea sivickisi. Для определения того, являются ли коробчатые медузы однократно размножающимися или многократно размножающимися, или же это зависит от вида, необходимы дальнейшие исследования.

Генетика

У кубомедуз митохондриальный геном организован в восемь линейных хромосом. По состоянию на 2022 год полностью секвенированы только два вида кубозоанов – Alatina alata и Morbakka virulenta. У A. alata насчитывается 66 156 генов, что является наибольшим количеством генов среди всех представителей группы Medusozoa. Митохондриальный геном кубомедуз уникальным образом состоит из множества линейных фрагментов. Несмотря на то, что в прессе некоторые виды кубомедуз называют «самым ядовитым существом в мире» и самым смертоносным морским обитателем, лишь несколько видов из этого класса подтвержденно причастны к гибели людей; некоторые виды не представляют опасности для человека, вызывая лишь болезненное ощущение от жала. При секвенировании яда кубомедузы было выявлено более 170 токсических белков.

Австралия

Хьюго Флекер, изучавший различные ядовитые виды животных и ядовитые растения, был обеспокоен необъяснимой гибелью пловцов. Он установил, что причиной является вид кубомедузы, впоследствии названный Chironex fleckeri. В 1945 году он описал еще одно отравление медузой, которое он назвал «синдромом Ируканджи», позже идентифицированное как вызванное видом кубомедузы Carukia barnesi. В Австралии смертельные случаи чаще всего вызываются самым крупным видом этой кубомедузы – Chironex fleckeri, одним из самых ядовитых существ в мире. C. fleckeri стала причиной как минимум 79 смертей с момента первого зарегистрированного случая в 1883 году, однако даже при контакте с этим видом большинство случаев, по-видимому, приводят лишь к легкому отравлению. В последнее время в Австралии большинство смертей приходилось на детей, включая 14-летнего, скончавшегося в феврале 2022 года, что связывают с их меньшей массой тела. Предыдущий смертельный случай произошел в 2007 году. По крайней мере две смерти в Австралии были связаны с кубомедузой Ируканджи, размером с большой палец. Люди, подвергшиеся их укусу, могут страдать от тяжелых физических и психологических симптомов, известных как синдром Ируканджи. Тем не менее, большинство жертв выживают, и из 62 человек, лечившихся от отравления Ируканджи в Австралии в 1996 году, почти половина могли быть выписаны домой с незначительными или отсутствующими симптомами через 6 часов, и только двое оставались в больнице примерно через сутки после укуса.

Малайзия, Филиппины, Япония, Таиланд и Техас

В некоторых частях Малайского архипелага число смертельных случаев значительно выше, чем в Австралии. На Филиппинах ежегодно от укусов хиродропидов погибает, по оценкам, от 20 до 40 человек, вероятно, из-за ограниченного доступа к медицинским учреждениям и противоядию. Недавно обнаруженный и очень похожий Chironex yamaguchii может быть столь же опасен, поскольку он был связан с несколькими случаями смерти в Японии. В Таиланде после гибели 5-летнего французского мальчика в августе 2014 года были установлены предупреждающие знаки и пункты оказания первой помощи. В июле 2015 года женщина умерла после укуса у острова Ко Фа Нган, а другая – на пляже Ламай на острове Ко Самуи 6 октября 2015 года. В 1990 году 4-летний ребенок умер после укуса Chiropsalmus quadrumanus на острове Галвестон, штат Техас, в Мексиканском заливе. Считается, что либо этот вид, либо Chiropsoides buitendijki является вероятным виновником двух смертей в Западной Малайзии. Ненадежный источник: дата=май 2014. Ранее считалось, что колготки эффективны из-за длины стрекательных клеток (нематоцист), но теперь известно, что это связано с принципом работы этих клеток. Стрекательные клетки на щупальцах медузы-коробки активируются не прикосновением, а химическими веществами, содержащимися на коже, которых нет на внешней поверхности колготок, поэтому нематоцисты медузы не срабатывают. Уксус доступен на австралийских пляжах и в других местах, где обитают ядовитые медузы. Нет научных доказательств того, что моча, аммиак, разрыхлитель для мяса, бикарбонат натрия, борная кислота, лимонный сок, пресная вода, стероидный крем, алкоголь, холодные компрессы, папайя или перекись водорода способны остановить дальнейшее жаление, и эти вещества могут даже ускорить высвобождение яда. Тепловые компрессы доказали свою эффективность для облегчения умеренной боли. Использование иммобилизационных повязок, денатурированного спирта или водки обычно не рекомендуется при укусах медуз.

Возможные противоядия у человека

В 2011 году исследователи из Гавайского университета объявили о разработке эффективного средства от ожогов, вызываемых гавайскими кубомедузами, путем "деконструкции" яда, содержащегося в их щупальцах. Эффективность этого средства была продемонстрирована в эпизоде PBS Nova "Venom: Nature's Killer", впервые показанном на североамериканском телевидении в феврале 2012 года. Их исследования показали, что инъекция глюконата цинка предотвращает разрушение эритроцитов и снижает токсическое воздействие на сердечную деятельность лабораторных мышей. Впоследствии было установлено, что глюконат меди обладает еще большей эффективностью. Был разработан крем, содержащий глюконат меди, для нанесения с целью ингибирования введенного яда; хотя он используется водолазами вооруженных сил США, доказательства его эффективности на людях носят исключительно анекдотический характер. В апреле 2019 года группа исследователей из Сиднейского университета объявила об обнаружении потенциального антидота от яда Chironex fleckeri, способного остановить боль и некроз кожи при введении в течение 15 минут после ожога. Исследование стало результатом работы с применением технологии редактирования генома CRISPR, в ходе которой исследователи выборочно деактивировали гены клеток кожи, пока не идентифицировали ATP2B1 – кальциевый АТФ-транспортер – как фактор, поддерживающий цитотоксичность организма-хозяина. Исследование показало терапевтический потенциал существующих препаратов, направленных на снижение уровня холестерина, при использовании на мышах, однако эффективность данного подхода на людях пока не доказана.