Cnida: Cnidaria-heimon pistinlaitteet, nematokystat ja toiminta
Cnida: Cnidaria-heimon tarttuvat ja myrkyttävät pistinlaitteet — nematokystat, ptykokystat ja spirokystat sekä niiden salamannopea laukaisu ja toiminta.
Cnida on perustermi Cnidaria-suvun pistinsolujen ja niiden kapselimaisen ampumamekanismin yhteisnimitykselle. Koko näiden eläinten elämäntapa – saaliin kiinni saaminen, puolustautuminen ja monet muut toiminnot – perustuu tähän erikoistuneeseen rakenteeseen. Cnida esiintyy useissa eri muodoissa; tavallisin muoto on nematokysta, mutta rakenteita on useita tyyppejä ja alatyyppejä.
Cnidae ovat organellien kaltaisia kapeleita eli kapselia, joiden sisällä on tiukasti kierteinen, putkimainen lanka (tubulus). Kapseleiden ulkopuolella on kosketusta ja kemiallista ärsykettä rekisteröivä karvamainen liipaisin (cnidocil). Kun liipaisinta aktivoidaan sopivalla ärsykkeellä, kapseli avautuu ja kierteinen tubulus ampuu nopeasti ulos. Laukaisuprosessi on erittäin nopea (mikrosekunneista millisekunteihin) ja siihen liittyy voimakas paine-ero kapselin sisällä. Tubuluksen kanssa voi seurata myös harppuunan kaltainen varsi, ja ampumisen jälkeen kapselista ruiskutetaan usein hermomyrkkyjä, entsyymejä tai liimamaista ainetta, riippuen cnidan tyypistä ja käyttötarkoituksesta.
- Nematokysta. Tämä on yleisin ja parhaimmin tunnettu tyyppi. Sitä esiintyy laajalti, muun muassa Anthozoa-eläimissä ja monissa meduusaryhmissä. Nematokysta on usein harppuunan kaltainen: tubuluksen sisällä voi olla piikkejä tai koukkuja, jotka auttavat tunkeutumisessa ja saaliin kiinnipitämisessä. Monissa nematokystoissa on toksiineja, jotka lamauttavat tai tappavat pienen saaliin.
- Ptykokysta / ptychocyst. Tämä erittää tahmeaa, kuitumaista ainetta ja sitä käytetään erityisesti putkien tai suojaavien rakenteiden valmistukseen sekä saaliin kiinnittämiseen. Esimerkiksi joillakin putki- tai putkenrakentajamatoja muistuttavilla anemooneilla ptychocystit auttavat muodostamaan putkijuoksuja tai suojaavia vuorin.
- Spirocysta. Tämä on lierimäinen, glutinantti (liimaava) ja kietoutuva tubulus, joka ammutaan saaliin pintaan. Se ei aina tunkeudu syvälle, vaan kietoutuu ja tarttuu saaliin ympärille muodostaen tehokkaan kiinnitysmekanismin.
Solua, joka tuottaa cnidaa, kutsutaan cnidosyytiksi, cnidoblastiksi tai nematosyytiksi. Useimmissa tapauksissa yksi cnidosyytti sisältää yhden cnidan; kun cnida laukeaa, kyseinen cnidosyytti yleensä kuolee tai menettää kykynsä ampua uudelleen ja korvautuu uudella solulla, joka kehittyy ympäröivistä kantasoluista tai interstitiaalisoluista. Jokaisessa nematosyyttisolussa on organelli, jossa on ontto, kierteinen, langan kaltainen rakenne. Solun pinnalla oleva liipaisin reagoi mekaaniseen tai kemialliseen ärsykkeeseen, ja kun laukaisijaa kosketetaan, harppuunan kaltainen varsi laukeaa – se tunkeutuu kohteeseen ja ontto lanka kuljettaa mukanaan myrkyllistä tai muuta vaikutusainetta. Tämä tapahtuu erittäin nopeasti ja ruiskutetun hermomyrkyn tai muiden aineiden vaikutus usein lamauttaa tai tappaa pienempiä saaliita, jolloin cnidaaria voi helposti nieleskellä niiden saaliin.
Cnidae-tyypit voidaan luokitella myös niiden toimintatavan mukaan: penetranttiset (tunkeutuvat ja ruiskuttavat myrkkyä), glutinantit (liimaavat ja kiinnittävät) ja volventit (kietoutuvat saaliin ympärille). Eri lajeilla ja jopa saman lajin eri elimiin (esim. lonkerot, suun ympäristö, kalvorakenteet) cnidien tiheys, koko ja tyyppi vaihtelevat sen mukaan, mikä tehtävä on tärkein.
Toimintamekanismi on tutkittu tarkasti: laukaisua säätelevät mekaaniset ja kemialliset ärsykkeet sekä kapselin sisäinen paine ja biokemialliset muutokset kapselin sisältömatriisissa. Ampumisen nopeus ja voima tekevät cnidaeistä tehokkaan saalistus- ja puolustusvälineen, ja saman yksilön eri cnida-tyypit voivat olla erikoistuneet joko kiinnipitämiseen, myrkyttämiseen tai rakennusmateriaalin erittämiseen.
Ecologinen merkitys ja ihmiset. Cnidaarien cnidaet tekevät niistä tärkeitä meriekosysteemien petoja ja kilpailijoita. Monet anemoneet, korallit, hydroidit ja meduusat käyttävät niitä ravinnon hankintaan ja suojautumiseen. Ihmisen kannalta osa meduusoista ja muista cnidaariryhmistä voi aiheuttaa kivuliaita pistoksia ja harvoin vakavampiakin myrkytyksiä (esim. lajit, joiden pistokset voivat olla hengenvaarallisia). Perushoito iholle päästyihin tentakeliin liittyvissä pistoksissa on usein välttää lisäävän laukaisun mahdollisuutta (esim. huuhdo alue merivedellä, älä raaputa), ja hakeutua tarvittaessa lääketieteelliseen hoitoon; eri lajeilla suositeltavat ensiaputoimet vaihtelevat, joten vakavissa tai laajasti oireilevissa tapauksissa tulee kääntyä ammattilaisen puoleen.
Tutkimuksissa cnidaista on saatu tärkeää tietoa biologiasta, toksikologiasta ja materiaalitieteistä (esimerkiksi liimaavien tai nopeasti laukeavien mikrorakenteiden mallintaminen). Cnidaarien erikoistuneet rakenteet ovat esimerkki yksinkertaisen rakenteen erittäin tehokkaasta funktionalisoinnista: pienestä kapselista saa suuri vaikutus sekä nopeuden että voiman suhteen.
Kaavio nematokystan purkautumisesta
Yksityiskohta Flabellina lineata -nudibranchista, jossa näkyvät sen cerata ja cnidosacsit
Kleptoplastia
Tietyntyyppiset merisimpukat, kuten nudibranch aeolidit, varastoivat sulatetuista meduusoista peräisin olevia nematocystoja ceratojensa (ruumiin ulokkeiden) kärkiin. On varsin tavallista, että saalistajat varastoivat uhreistaan hyödyllisiä plastideja.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on cnida?
A: Cnida on perustermi Cnidaria-suvun pistolaitteelle. Sen avulla eläimet saavat saaliinsa kiinni, ja sitä on kaikissa nilviäisissä.
Kysymys: Mitä muunnelmia cnidae-eläimistä on?
V: Nilviäisiä on kolme päätyyppiä: nematokystat, ptykokystat ja spirokystat, joista on monia variaatioita. Lajista riippuen organismissa voi olla yksi tai useampi tyyppi.
K: Miten nematokysta toimii?
V: Nematokysta on harppuunan kaltainen rakenne, joka pitää kiinni pienistä saaliista ja lamauttaa ne. Se sisältää ontto, kierteinen, langanmuotoinen organelli, ja sen ulkopinnalla on karvamainen laukaisulaite. Kun se laukeaa kosketuksesta, se ampuu harppuunan tavoin kohteeseensa ja ruiskuttaa hermomyrkkyjä, jotka lamauttavat sen.
Kysymys: Minkä tyyppisiä nilviäisiä Anthozoalla on?
V: Anthozoa-eläimillä on pääasiassa nematokystia, joka on niiden cnidae-tyyppi.
K: Kuinka nopeasti nematokysta laukeaa?
V: Nematokystat laukeavat korkeintaan muutamassa mikrosekunnissa kosketuksen laukaistua ne.
K: Mikä solu tuottaa cnidat?
V: Solua, joka tuottaa cnida-solukon, kutsutaan eri nimillä cnidosyytiksi, cnidoblastiksi tai nematosyytiksi, ja se on erikoistunut vain yhteen tehtävään - pistolaitteen tuottamiseen ja laukaisemiseen kosketuksen laukaistessa.
Etsiä