przez Prachi Dadhich
zarodki wielu gatunków są często uważane za całkowicie bezbronne i wysoce wrażliwe z powodu drapieżnictwa i infekcji patogenów. Nie są w stanie uciec, a nawet chronić się przed drapieżnikami jaj. Jednak ostatnie badania wykazały, że zarodki płazów nie są całkowicie bezradne. Udało im się opracować obronę antypredatorską. Oznacza to, że są w stanie bronić się poprzez wczesne wyklucie w odpowiedzi na różne warunki środowiskowe. Proces ten jest znany jako wyklucie ekologicznie. Pozwala to im obniżyć poziom śmiertelności.
jednym z często badanych w tym kontekście gatunków jest żaba drzewiasta Czerwonooka. Embriony rozwinęły behawioralną ochronę przeciwprądową przed wieloma drapieżnikami. Zamieszkuje wilgotne lasy rozciągające się od Jukatanu po Panamę. Gatunek jest pokryty żywymi kolorami od jasnozielonego, żółtego, niebieskiego do czerwonego. Na ogół żaby o jasnych kolorach są uważane za trujące. Jednak gatunek ten używa swoich kolorów do kamuflażu, aby chronić się przed różnymi drapieżnikami. Żywią się różnymi owadami, takimi jak muchy, ćmy, świerszcze i wiele innych, aby wypełnić ich brzuch. Jako żaby nadrzewne składają jaja na roślinności zwisającej ze źródła wody. Jaja zawsze znajdują się w sprzęgle sklejonym za pomocą galaretki. Po wykluciu następuje zamiana siedlisk z drzew na bagna i stawy.
zarodki są stale otoczone i zagrożone przez różne drapieżniki powietrzne i nadrzewne. Najczęściej spotykane to węże zjadające jaja, Polibia-osy społeczne i grzyby zabijające jaja. Spośród wszystkich tych węży uważa się za głównego drapieżnika. Zaobserwowano, że węże zjadają połowę jaj w niektórych miejscach. Nawet kijanki napotykają wiele wodnych drapieżników, takich jak krewetki słodkowodne, Macrobrachium americanum i ryba Poeciliid Brachyraphis rhabdophora.
w zależności od zagrożeń ze strony różnych drapieżników przystosowały różne podejścia. Według badań przeprowadzonych w Kostaryce przez Karen Warkentin zauważono, że zwykle jaja wylęgają się w ciągu sześciu do siedmiu dni. Wylęgnie się jednak już po czterech dniach, gdy wyczują jakiekolwiek zagrożenie. W związku z tym gatunek ten zapewnia przypadek plastyczności adaptacyjnej w czasie wylęgu.
przeprowadzono kilka badań, aby odpowiedzieć na jedno pytanie: jak te zarodki wyczuwają niebezpieczeństwo i wykluwają się wcześnie? K. Warkentin, profesor biologii na Uniwersytecie Bostońskim badał reakcję zarodków w obecności różnych drapieżników. W jednym z badań zauważyła, że jaja wykluły się w 16 sekund po pierwszym kontakcie węża. Co zaskakujące, reakcja ta nie była wynikiem sygnałów chemicznych lub wizualnych. W rzeczywistości tylko wibracje węża wystarczyły do wywołania reakcji behawioralnej w wykluciu. Zarodki były wystarczająco inteligentne, aby odróżnić wibracje spowodowane łagodnymi zakłóceniami, takimi jak burze tropikalne, od drapieżnika zjadającego jaja. Autor doszedł do wniosku, że jaja wykluły się 30% wcześniej, a prawie 80% udało się uciec, gdy zagroził im drapieżnik jedzący jaja.
inne badania dotyczyły interakcji między Polybia rejecta-osą społeczną a jajami. Małe zarodki mają taką samą odpowiedź w obecności OS, jak w przypadku węży. Ale czas i sposób wylęgu jaj są inne. W przeciwieństwie do węży, osy atakują tylko jeden embrion na raz, pozostawiając galaretkę niezakłóconą. Osa trzyma pojedyncze jajko za pomocą części ust, a następnie ściąga je ze sprzęgła. Jeśli istnieją trudności w usuwaniu jaja, osa złamie tylko błonę witellinową, ale pozostawi zarodek w środku. Za każdym razem, gdy występuje fizyczne zaburzenie, zauważany jest ruch wijący się w zarodku, a następnie rozrywanie błony jajowej. Najwyraźniej całe sprzęgło wykluwa się, gdy wąż atakuje, ponieważ ma tendencję do jedzenia dużo jaj. Podczas gdy pojedyncze jajo wykluje się podczas ataku osy, gdy atakuje jeden zarodek. W związku z tym w badaniu stwierdzono, że embriony reagują zgodnie ze skalą ryzyka.
oprócz OS i węży zagrożeniem dla jaj są także różne grzyby i pleśnie wodne. W jednym z badań Warkentin zauważył, że podobnie jak inne drapieżniki, grzyby nie dostarczają żadnych sygnałów wibracyjnych. Pojawia się więc pytanie, w jaki sposób jaja wykluwają się wcześnie, gdy grzyb atakuje sprzęgło? Istnieją trzy różne mechanizmy wyjaśniające ten proces:
- jaja wyczuwają substancje chemiczne uwalniane z grzybów lub już zaatakowanych zarodków, co prowadzi do wczesnego wylęgu.
- grzyby pokrywają zewnętrzną powierzchnię jaja, która służy głównie do dyfuzji tlenu. Niski poziom tlenu przyspiesza wylęg.
- grzybica ma tendencję do wzrostu w przestrzeni okołoziemskiej jaja. Kontakt między strzępkami a zarodkiem powoduje podrażnienie, które prowadzi do energicznego ruchu zarodka i pęknięcia błony.
zarodki A. callidryas są podatne na co najmniej jeden śmiertelny grzyb. Badania wykazały, że 40% jaj zostało zabitych przez infekcję grzyba. W ten sposób sprzęgła wykluwają się w ciągu kilku dni, sekund lub natychmiast po zaatakowaniu odpowiednio przez grzyba, węża lub osę.
szybki film w badaniu Kristiny L. Cohen ujawnił tajemnicę mechanizmu wczesnego wyklucia. Jest to trzyetapowy proces. Najpierw wstrząsanie i rozdziawianie przed pęknięciem. Po drugie, pęknięcie błony vitelline w pobliżu pyska. Po trzecie, uderzenie mięśni w celu wyjścia z otworu. A. callidryashjest unikalną i wyraźną procedurą wylęgu, która pomaga embrionowi szybko uciec przed drapieżnikiem. Powodem takiego unikalnego mechanizmu jest pysk zarodka. Region ten jest silnie skoncentrowany z gruczołami wylęgowymi wypełnionymi enzymami. Zwykle anurany uwalniają ten enzym powoli przez cały rozwój. Prowadzi to do stopniowego osłabienia błony. Ale jak tylko zbliża się drapieżnik, uwalniają enzym w szybkim ruchu. Prowadzi to do powstania otworu w warstwie jaja, tworząc drogę ucieczki dla zarodka.
Sih, A. and Moore, R. D. 1993. Opóźnione wylęganie jaj salamandry w odpowiedzi na zwiększone ryzyko drapieżnictwa larwalnego. – Am. Nat. 142: 947–960.
Bradford, D, F., Seymour, R. S., Wpływ środowiska PO2 na embrionalne zużycie tlenu, tempo rozwoju i wylęg u żaby Pseudophryne bibroni. (1988). Zoologia Fizjologiczna, 61: 475-482.
, Seid, MA., Warkentin, KM. (2016). Jak embriony uciekają przed niebezpieczeństwem: mechanizm szybkiego, plastycznego wylęgu u czerwonookich żab drzewiastych. Journal of Experimental Biology 219 (12): 1875-1883.
Czeczuga, B., Muszyńska, E., Krzemińska, A. (1998). Grzyby wodne rosnące na tarle niektórych płazów. Amphibia-Reptilia 19: 239 – 251.
Implikacje patogennych grzybów dla ewolucji życiowej płazów. Ekologia Funkcjonalna13: 573 – 575.
Warkentin, K. M. (2011). Plastyczność wylęgu u płazów: ewolucja, kompromisy, sygnały i mechanizmy. Integr. Comp. Biol. 51: 111 – 127.
Warkentin, K. M. (2005). Jak embriony oceniają ryzyko? Sygnały wibracyjne w indukowanym przez drapieżniki wylęgu żab drzewiastych czerwonookich. Zachowania Zwierząt. 70: 59 – 71.
Warkentin, K. M. (2000). Drapieżnictwo OS i indukowane przez osę wylęganie jaj czerwonookich żab drzewnych. Zachowanie Zwierząt 60: 503-510.
Warkentyn K. M. (1995). Plastyczność adaptacyjna w wieku wylęgowym: odpowiedź na ryzyko drapieżnictwa. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 3507 – 3510.
wikipedystów. (2018, 30 września). Agalychnis callidryas. W Wikipedii, Wolnej Encyklopedii.Od https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Agalychnis_callidryas&oldid=861892820
http://animalia-life.club/other/red-eyed-tree-frog-tadpole.html
http://jeb.biologists.org/content/219/12/1773.1
Mystery solved: frogs use snout glands in emergency jail break
https://biogeodb.stri.si.edu/bioinformatics/dfm/metas/view/38432