Умная слизь
Слизевики – удивительные организмы, живущие на нашей планете! В 2019 году в Парижском зоопарке появился интересный обитатель – Physarum polycephalum представитель группы Миксомицетов (клада Amoebozoa). Этот слизевик так же обитает и в Калининградском зоопарке. Physarum polycephalum – удобный модельный организм, который используется в различных биологических исследованиях, а также один из наиболее изученных организмов. В лаборатории Physarum выращивается на чашках Петри (рис.1), а его «излюбленным» кормом являются овсяные хлопья.
Вопрос 1. Какими свойствами должен обладать организм, чтобы его выбрали в качестве модельного для дальнейшего использования в различных биологических исследованиях? Напишите 3 свойства. (1,5 балла) Какие еще модельные организмы, помимо Physarum polycephalum, вам известны? Напишите 3 примера модельных организмов. (1,5 балла)
Свойства модельных организмов
1) По этим организмам накоплено очень много научных данных (их геномы уже известны/отсеквенированы);
2) Легко содержать и разводить в лабораторных условиях;
3) Короткое время жизненного цикла и/или быстрая смена поколений;
4) Экономическая значимость;
5) Не патогенны для человека (при определенных условиях, и хотя не все);
6) Возможность генетических манипуляций;
7) Близкое филогенетическое расположение к человеку (не всегда это свойство значимо).
и так далее.
Примеры модельных организмов
1) Пекарские дрожжи (можно просто дрожжи, Saccharomyces cerevisiae);
2) Кишечная палочка (Escherichia coli);
3) Микоплазма;
4) вирус фага \lambda ;
5) Cлизевик диктиостелиум (Dictyostelium);
6) Инфузория тетрахимена (Tetrahymena);
7) Нейроспора (Neurospora);
8) Хламидомонада (Chlamydomonas);
9) Арабидопсис (Arabidopsis), или Резуховидка Таля;
10) Дрозофила (Drosophila);
и др.
Вопрос 2. Как и многие другие слизевики, Physarum обладает сложным жизненным циклом, состоящим из диплоидных и гаплоидных стадий. Известно, что образование спор, подобно высшим растениям, происходит в процессе мейоза. Гаметы могут иметь пару жгутиков, а могут быть амебоидными. Сливаясь, гаметы образуют одноядерную зиготу. В дальнейшем ее ядро многократно делится, а клетка увеличивается в размерах – формируется многоядерный плазмодий – ярко-желтая масса, видимая невооруженным взглядом! При нехватке питательных веществ многоядерный плазмодий способен переходить в покоящуюся стадию – склероций. Ниже представлен жизненный цикл этого миксомицета, соотнесите стадии (процессы) жизненного цикла (1-12) с названиями (А-М). (6 баллов)
Список названий: А) зигота; Б) склероций; В) амебоидная гамета; Г) молодой спорангий; Д) плазмогамия (процесс); Е) молодой плазмодий; Ж) кариогамия (процесс); З) зрелый плазмодий со спорангиями; И) спора; К) жгутиковая гамета; Л) зрелый плазмодий; М) зрелый спорангий.
Соотнесите стадии (процессы) жизненного цикла (1-12) с плоидностью (1n/2n; для процессов в ячейке с плоидностью ставиться прочерк «−»). (6 баллов)
Вопрос 3. На рис. 2. представлен лабиринт, в котором находятся два агаровых блока (AG), содержащие измельченные овсяные хлопья. В лабиринт был помещен плазмодий Physarum polycephalum, через некоторое время он сформировал плазмодиальные тяжи практически по всему лабиринту (рис. 2. B), но, как известно, слишком длинные или тупиковые тяжи со временем истончаются и исчезают, а тяжи, проложенные по наиболее оптимальному маршруту между источниками пищи, наоборот, утолщаются и продолжают функционировать. В бланке ответов изобразите, наиболее оптимальный(ые) маршрут(ы), проложенный(ые) плазмодиальными тяжами между источниками пищи, начиная с места в лабиринте, в которое поместили Physarum polycephalum. (2 балла)
Варианта ответа два. Засчитывается любой из них.
Вопрос 4. Плазмодий – один из разновидностей талломов (тел) у грибов (в широком смысле). Помимо плазмодия (многоядерной клетки), грибные талломы могут быть представлены псевдоплазмодием (множеством слипшихся клеток, существующих какое-то время как единый организм), ризомицелием (амебоидной клеткой, формирующей корнеподобные выросты, нужные для питания и закрепления в субстрате), мицелием или в дрожжевом виде. Ниже указаны представители эукариот, обладающие грибным талломом на той или иной стадии своего жизненного цикла. Соотнесите организм (A-F) с названием таллома (1-5), который для него характерен и представлен на фотографии.
Названия талломов: 1) плазмодий; 2) псевдоплазмодий; 3) ризомицелий; 4) мицелий; 5) дрожжевой таллом.
(3 балла)