Система мальпигиевых сосудов

Экскреторная и осморегуляторная система

Стилизованная схема последней части пищеварительного тракта насекомого, показывающая мальпигиевы сосуды ( тип прямокрылых )

Система мальпигиевых трубочек — это тип выделительной и осморегуляторной системы, обнаруженной у некоторых насекомых , многоножек , паукообразных и тихоходок . Она также была описана у некоторых видов ракообразных , ^[1] и, вероятно, является тем же органом, что и задняя слепая кишка, которая была описана у ракообразных. ^[2]^[3]^[4]^[5]^[6]

Система состоит из разветвленных трубочек, отходящих от пищеварительного канала , который поглощает растворенные вещества , воду и отходы из окружающей гемолимфы . Затем отходы выводятся из организма в виде твердых азотистых соединений и оксалата кальция . Система названа в честь Марчелло Мальпиги , анатома семнадцатого века.

Структура

Мальпигиевы трубочки — это тонкие трубочки, обычно находящиеся в задних отделах пищеварительных каналов членистоногих. Каждая трубочка состоит из одного слоя клеток, который закрыт на дистальном конце, а проксимальный конец соединяется с пищеварительным каналом на стыке средней и задней кишки. Большинство трубочек обычно сильно извиты. Количество трубочек варьируется между видами, хотя большинство из них встречается в количестве, кратном двум. Трубочки обычно омываются гемолимфой и находятся вблизи жировой ткани тела. Они содержат актин для структурной поддержки и микроворсинки для продвижения веществ по трубочкам. Мальпигиевы трубочки у большинства насекомых также содержат вспомогательную мускулатуру, связанную с трубочками, которая может функционировать для смешивания содержимого трубочек или подвергать трубочки воздействию большего количества гемолимфы. У насекомых отрядов Dermaptera и Thysanoptera эти мышцы отсутствуют, а у Collembola и Hemiptera : Aphididae полностью отсутствует система мальпигиевых сосудов.

Общий принцип действия

Предварительная моча образуется в канальцах, когда азотистые отходы и электролиты транспортируются через стенки канальцев. Отходы, такие как мочевина и аминокислоты, как полагают, диффундируют через стенки, в то время как ионы, такие как натрий и калий, транспортируются активными насосными механизмами. Затем следует вода. Предварительная моча вместе с переваренной пищей сливается в задней кишке. В это время мочевая кислота выпадает в осадок, а ионы натрия и калия активно всасываются прямой кишкой вместе с водой посредством осмоса . Мочевая кислота остается смешиваться с фекалиями, которые затем выводятся .

Альтернативные способы действия

Сложные циклические системы мальпигиевых сосудов были описаны в других отрядах насекомых. Полужесткокрылые насекомые используют трубочки, которые позволяют перемещать растворенные вещества в дистальную часть трубочек, в то время как реабсорбция воды и основных ионов непосредственно в гемолимфу происходит в проксимальной части и прямой кишке. Как жесткокрылые , так и чешуекрылые используют криптонефридиальное расположение, при котором дистальный конец трубочек встроен в жировую ткань, окружающую прямую кишку. Такое расположение может служить для повышения эффективности обработки растворенных веществ в мальпигиевых сосудах.

Другие применения

Хотя мальпигиевы сосуды в первую очередь участвуют в экскреции и осморегуляции, у некоторых насекомых они были модифицированы для выполнения дополнительных функций. Личинки всех видов рода Arachnocampa используют модифицированные и раздутые мальпигиевы сосуды для производства сине-зеленого света ^[7], привлекающего добычу к покрытым слизью линиям ловушек. У насекомых, которые питаются растительным материалом, содержащим вредные аллелохимические вещества , мальпигиевы сосуды также служат для быстрого выделения таких соединений из гемолимфы.

Смотрите также

Криптонефридиум

Ссылки

^ Хенсон, Х. (1932). «Развитие пищеварительного канала у Pieris Brassicae и энтодермальное происхождение мальпигиевых канальцев насекомых». Журнал клеточной науки . s2-75 (298): 283–305 . doi :10.1242/jcs.s2-75.298.283.
^ Кастехон, Диего; Ротльянт, Гиомар; Альба-Терседор, Хавьер; Рибес, Энрик; Дюрфорт, Мерсе; Герао, Гильермо (4 февраля 2022 г.). «Морфологическое и гистологическое описание придатков средней кишки у настоящих крабов (Malacostraca: Decapoda: Brachyura): происхождение, развитие и потенциальная роль». BMC Zoology . 7 (1): 9. doi : 10.1186/s40850-022-00108-x . PMC 10127032 . PMID 37170150.
^ «Сравнительная анатомия пищеварительного тракта амфипод Hyperiid». Журнал биологии ракообразных . 14 (2): 346–370 . 1994. doi :10.1163/193724094X00335.
^ Граф, Франсуа; Мейран, Жан-Клод (1983). «Секреция кальция перед линькой в задних придатках средней кишки ракообразных Orchestia : ультраструктура эпителия». Журнал морфологии . 177 (1): 1– 23. doi :10.1002/jmor.1051770102. PMID 30064178. S2CID 51890859.
^ Гюнцль, Ганс (1991). «Ультраструктура задней кишки и слепой кишки Alona affinis (Crustacea, Cladocera)» (PDF) . Зооморфология . 110 (3): 139–144 . doi : 10.1007/BF01632870.
^ Шьямсундари, К.; Рао, К. Хануманта (1976). «Исследования пищевого канала амфипод. Выделительные слепые отростки». Ракообразные . 31 (2): 190–192 . doi : 10.1163/156854076X00224. JSTOR 20103092.
^ Грин , Л. Б. С. (1979) Тонкая структура светового органа новозеландского светлячка Arachnocampa luminosa (Diptera: Mycetophilidae). Ткань и клетка 11 : 457–465.

Галлан П.Дж. и Крэнстон П.С. (2000) Насекомые: Очерк энтомологии. ISBN издательства Blackwell Publishing в Великобритании 1-4051-1113-5
Ромозер, В. С. и Стоффолано-младший, Дж. Г. (1998) Наука энтомологии. McGraw-Hill Singapore ISBN 0-697-22848-7
Брэдли, Т. Дж. Выделительная система: структура и физиология. В: Керкут, ГА и Гилберт, ЛИ ред. Комплексная физиология насекомых, биохимия и фармакология. Том 4 Pergamon Press New York ISBN 0-08-030807-4 стр. 421–465

[1] Хенсон, Х. (1932). «Развитие пищеварительного канала у Pieris Brassicae и энтодермальное происхождение мальпигиевых канальцев насекомых». Журнал клеточной науки . s2-75 (298): 283–305 . doi :10.1242/jcs.s2-75.298.283.

[2] Кастехон, Диего; Ротльянт, Гиомар; Альба-Терседор, Хавьер; Рибес, Энрик; Дюрфорт, Мерсе; Герао, Гильермо (4 февраля 2022 г.). «Морфологическое и гистологическое описание придатков средней кишки у настоящих крабов (Malacostraca: Decapoda: Brachyura): происхождение, развитие и потенциальная роль». BMC Zoology . 7 (1): 9. doi : 10.1186/s40850-022-00108-x . PMC 10127032 . PMID 37170150.

[3] «Сравнительная анатомия пищеварительного тракта амфипод Hyperiid». Журнал биологии ракообразных . 14 (2): 346–370 . 1994. doi :10.1163/193724094X00335.

[4] Граф, Франсуа; Мейран, Жан-Клод (1983). «Секреция кальция перед линькой в задних придатках средней кишки ракообразных Orchestia : ультраструктура эпителия». Журнал морфологии . 177 (1): 1– 23. doi :10.1002/jmor.1051770102. PMID 30064178. S2CID 51890859.

[5] Гюнцль, Ганс (1991). «Ультраструктура задней кишки и слепой кишки Alona affinis (Crustacea, Cladocera)» (PDF) . Зооморфология . 110 (3): 139–144 . doi : 10.1007/BF01632870.

[6] Шьямсундари, К.; Рао, К. Хануманта (1976). «Исследования пищевого канала амфипод. Выделительные слепые отростки». Ракообразные . 31 (2): 190–192 . doi : 10.1163/156854076X00224. JSTOR 20103092.

[Green-7] Грин , Л. Б. С. (1979) Тонкая структура светового органа новозеландского светлячка Arachnocampa luminosa (Diptera: Mycetophilidae). Ткань и клетка 11 : 457–465.