Xenopus — африкански клепоухи жаби, моделни организми и полиплоидност

Xenopus — африкански клепоухи жаби: моделни организми в биологията, токсикологията и неврологията; уникална полиплоидност и адаптации, важни за изследвания на заболявания.

Xenopus, известен като клепоуха жаба, е род водни жаби, обитаващи Африка на юг от Сахара.

Известни са двадесет вида. Двата най-известни вида от този род са Xenopus laevis и Xenopus tropicalis, които се изучават като моделни организми в биологията на развитието, клетъчната биология, токсикологията, неврологията и за моделиране на човешки заболявания и вродени дефекти.

Родът е известен и с полиплоидността си, като някои видове имат до 12 комплекта хромозоми. Всички жаби са отлични плувци и имат мощни, напълно покрити с паяжини пръсти, въпреки че пръстите нямат паяжини. Три от пръстите на всеки крак имат забележими черни нокти.

Таксономия и разпространение

Xenopus принадлежи към семейството Pipidae — група изцяло водни жаби, отличаващи се с плоско тяло и специализирани придатъци за живот във вода. Видовете в родa заемат различни местообитания в савани, блата, езера и бавни реки в Африка на юг от Сахара. Някои видове са локализирани и редки, докато други, като X. laevis, имат широк ареал и са лесно адаптивни.

Анатомия и поведение

Клепоухите жаби са напълно водни, с плоско и гладко тяло, големи задни крака с мощни мускули и напълно оплетени задни пръсти, които улесняват плуването. Предните крайници са по-къси и без плувни перепки. Три от пръстите на задните крайници често имат тъмни или черни нокти, използвани при захващане на храна или субстрат.

Тези жаби нямат подвижен език — храненето става чрез засмукване и захапване. Имат добре развита сетивна система, пригодена за живот под вода; някои видове притежават латерална линия, която усеща движенията в околната вода. Повечето са нощни и се хранят с различни безгръбначни, червеи, насекоми и малки водни животни.

Размножаване и развитие

Размножаването при Xenopus обикновено е външно — женската снася голям брой яйца, които след оплождане от мъжкия се развиват във водна среда. Яйцата и ембрионите на тези жаби са относително големи и достъпни за манипулация, което е една от основните причини за широкото им използване като моделни организми в биологията на развитието. Ооцитите (яйцеклетките) на X. laevis например са любима система за експресия на екзогенни протеини и електрофизиологични изследвания.

Xenopus в научните изследвания

Xenopus laevis е била използвана в лабораториите вече десетилетия заради големите си яйца и адаптивност към задържане в плен. Исторически тя е използвана и като биологичен тест за бременност през XX в. — инжектиране на човешки хорионен гонадотропин в женска жаба индуцира яйцеснасяне. Xenopus tropicalis стана популярен модел, тъй като е диплоиден (по-опростен геном за генетични изследвания), по-малък и с по-кратък генерационен цикъл, което улеснява генетичните и геномните изследвания; геномът му е секвениран, което увеличи значението му за сравнителна биология и функционална генетика.

Полиплоидност

Родът Xenopus е известен с разнообразието си от кариотипи — от диплоидни до силно полиплоидни форми. Полиплоидността (наличието на повече от два комплекта хромозоми) в този род е често явление и дава интересен модел за изучаване на еволюцията на геномите, генетичната регулация и адаптацията. Някои видове могат да имат значително повече от стандартните два комплекта хромозоми — в литературата се споменава, че в рода съществуват форми с до 12 комплекта хромозоми (хромозоми), което прави Xenopus ценен обект за изследване на последствията от геномните удвоявания.

Значение за опазването и публичното здраве

Въпреки че някои видове са широко разпространени и устойчиви, други са застрашени от загуба на местообитания, замърсяване и заболявания — най-известният патоген е гъбата Batrachochytrium dendrobatidis, причиняваща хитридиомикоза, която е свързана с намаляване на популациите на земноводни в целия свят. Освен това, поне една от видовете (X. laevis) е въведена от хора в райони извън естествения си ареал (Европа, Америка, други части на света) и се възприема като инвазивен вид, който може да конкурира местните видове и да пренася заболявания.

Грижа и етика при използване в лаборатории

Работата с Xenopus изисква специализирани условия — подходящи резервоари с филтрирана вода, контрол на температурата и хранене със съобразена диета. Изпитванията и процедурите върху тези животни са обект на етични норми и регулации; за експерименти често се изискват разрешения и спазване на правилата за минимизиране на страданието, както и използване на подходящи анестетици и методи за евтаназия, когато е необходимо.

Кратко резюме

• Xenopus е род водни жаби от Африка на юг от Сахара (ок. 20 вида).
• Два вида — X. laevis и X. tropicalis — са ключови моделни организми в биомедицинските изследвания.
• Родът е интересен с честа полиплоидност, която има значение за еволюционната биология и генетиката.
• Проблеми за опазване включват болести (напр. хитридиомикоза), загуба на местообитания и инвазии извън естествения ареал.

Въпроси и отговори

В: Какво е ксенопус?

В: Колко вида ксенопус са известни?

В: Кои са двата най-известни вида ксенопус?

В: Как се изучават Xenopus laevis и Xenopus tropicalis?

В: Какво представлява полиплоидията при Xenopus?

В: Какви са физическите характеристики на Xenopus?

В: В кой регион живеят жабите Xenopus?

Търсене по буква