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Haben Nematoden eine Organisation auf Organebene?

Haben Nematoden eine Organisation auf Organebene?


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Einige einführende Biologiebücher geben an, dass Nematoden ein Pseudocoelom haben. Sie haben also eine falsche Körperhöhle. Bedeutet es also auch, dass sie eine Körperorganisation auf Organebene haben?


In Abb.1 ist der Körperplan eines Rundwurms dargestellt:


Abb. 1. Nematode. Quelle: University of Illinois

Sie fragen, ob es eine Organisation in Bezug auf Organe gibt; ein Organ ist:

Eine Gruppe von Geweben, die eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen erfüllen;

EIN Gewebe ist:

Ein Aggregat von Zellen in einem Organismus mit ähnlicher Struktur und Funktion;

Wie Sie in Abb. 1 sehen können, sind deutlich Organe vorhanden, unter anderem Mund, Rachen, Fortpflanzungsorgane. Sie erfüllen unterschiedliche Aufgaben und enthalten verschiedene Gewebe, die jeweils bestimmten Funktionen gewidmet sind. Damit erfüllen sie die Definitionsvoraussetzung des Seins Organe.


In Ergänzung zu Christiaans Antwort zitiere ich die Anatomie von Caenorhabditis elegans, um zu belegen, dass Nematoden eine ordnungsgemäße Organentwicklung aufweisen.


Der Nematodenkörper ist zylindrisch, langgestreckt und glatt, ohne hervorstehende Gliedmaßen, wie dies beim gewöhnlichen Gartenwurm der Fall ist, jedoch im Allgemeinen in kleinerem Maßstab. Der Körper ist in einem zähen Gummiband eingeschlossen Kutikula die bei vielen Arten ausgeklügelte Strukturen bildet, die für die Identifizierung nützlich sind. Das Vorhandensein einer Kutikula ähnelt der Struktur von Arthropoden, jedoch ist die Kutikula der Nematoden im Gegensatz zu ihnen nicht chitin, sondern besteht hauptsächlich aus Kollagenen. Die Kutikula ist nicht lebend und wird von Zellen der Epidermis in den meisten Würmern produziert, so dass sie zwischen den Häutungen des Wurms ohne Abwurf wachsen kann, obwohl dies während der Entwicklung der meisten Würmer einige Male vorkommt. Es ist durchlässig für Ionen und Wasser und spielt daher eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung des hydrostatischen Drucks, der bei den meisten Nematoden im Inneren des Wurms relativ hoch ist. Die Kutikula fungiert auch als Ankerpunkt während der Fortbewegung, wie es ein Skelett bei Säugetierarten tut.

Morphologische Unterschiede in der Kutikula werden regelmäßig verwendet, um verschiedene Nematodenarten zu identifizieren, obwohl deren Funktionen nicht alle vollständig verstanden sind.

  • Annullierungen - Querlinien in der Nagelhaut, möglicherweise als Ankerpunkte in der Fortbewegung verwendet
  • Längskämme - auch bekannt als 'Synlophe', gesehen bei einigen Trichostrongylidea-Arten wie Nematodirus.
  • Ala oder Flügel - Vorsprünge der äußeren Kutikulaschicht. Kann entweder nur an der Vorderseite oder Rückseite oder entlang der gesamten Länge des Wurms auftreten. Bei Bursata-Männchen hintere Nasenflügel für einen Teil der Bursa copulatory.
  • Stacheln - Vorwölbungen der Kutikula auf der Oberfläche des Nematoden. Funktion unbekannt, könnte zur Selbstverteidigung oder Bindung an den Wirt dienen.
  • Inflationen - Bläschenartige Schwellungen der Cuticula-Funktion unbekannt. Gefunden in Ösophagostomum Spezies.

Stamm der Nematoden: Lebensraum, Struktur und Entwicklung

In diesem Artikel werden wir über Phylum Nematoda diskutieren: - 1. Gewohnheit und Lebensraum von Phylum Nematoda 2. Struktur des Nematodenstamms 3. Körperwand 4. Körperhöhle 5. Verdauungssystem 6. Ausscheidungssystem 7. Atmungs- und Kreislaufsysteme 8. Nervensystem 9. Fortpflanzungssystem 10. Entwicklung.

  1. Habitus und Lebensraum von Phylum Nematoda
  2. Struktur von Phylum Nematoda
  3. Körperwand von Stamm Nematoda
  4. Körperhöhle von Phylum Nematoda
  5. Verdauungssystem von Phylum Nematoda
  6. Ausscheidungssystem von Phylum Nematoda
  7. Atmungs- und Kreislaufsysteme von Phylum Nematoda
  8. Nervensystem von Phylum Nematoda
  9. Fortpflanzungssystem von Phylum Nematoda
  10. Entwicklung von Phylum Nematoda

1. Gewohnheit und Lebensraum von Phylum Nematoda:

Die Nematoden werden im Volksmund als ‘Roundworms’ und manchmal auch als ‘Nemas’ bezeichnet. Sie gehören zu den strukturell und schüchtern einfachsten aller Würmer, da praktisch alle von ihnen materiell den gleichen Grundaufbau aufweisen. Eine große Anzahl von Nematoden ist freilebend und erstreckt sich vom Nord- bis zum Südpol und gleichzeitig existiert eine beeindruckende Anzahl von parasitären Formen, die sowohl auf Pflanzen als auch auf Tieren leben.

Tatsächlich hat jede Pflanze und jedes Tier der Metazoen eine bestimmte Quote an Nematodenparasiten. Die parasitären Formen richten bei Nutzpflanzen und Haustieren unvorstellbare Schäden an. Was die absolute Zahl der Nematoden angeht, stehen sie den Insekten in nichts nach und sind den Insekten in der Vielfalt der von ihnen besetzten ökologischen Nischen zahlenmäßig überlegen.

Ein Überblick über die Fülle von Nematoden an verschiedenen Standorten liefert folgende erschreckende Zahlen:

(i) Wurzeln einer einzelnen Kartoffelpflanze enthalten mehr als 40.000.

(ii) Der schlammige Meeressand zwischen den Gezeiten hat etwa 5 Millionen/sq. Meter.

(iii) Aerables Land hat bis zu 6 Milliarden pro Morgen.

Trotz ihres Überflusses an bestimmten Standorten sind die Nematoden nie auffällig und werden nicht bemerkt, da die meisten von ihnen mikroskopisch klein sind.

Freilebende Nematoden sind saprozoisch und ernähren sich von pflanzlichen und tierischen Überresten. Einige ernähren sich von Hefen und Bakterien. Nur wenige Mitglieder erbeuten kleine Protozoen und Rädertierchen. Parasitäre Formen sind mit Stacheln oder Zähnen um den Mund herum versehen, die beim Piercing verwendet werden. Keiner der Nematoden kann große Partikel verschlingen. Und im Wesentlichen sind sie Mikrophagen oder Saftfresser.

Die Ernährungsgewohnheiten der Nematoden bieten eine Möglichkeit, die Evolution in Aktion zu visualisieren, denn mit wenig Vorstellungskraft kann man leicht erkennen, wie aus dem Saprophage und ihren­bivoren Formen Pflanzenpara­siten hervorgegangen sind und sich saprozoische Arten zu Tierparasiten entwickelt haben.

Die Nematoden weisen eine maximale Toleranz gegenüber Umweltschwankungen auf. Sie besitzen die Kraft, extremer Kälte, Hitze und Austrocknung standzuhalten. Der in Essig (5% Essigsäure) lebende Essigaal (Turbatrix aceti) kann bis zu einer Konzentration von 14% Essigsäure erfolgreich gedeihen.

Lebende Nematoden sind aus Moosen hervorgegangen, die nach ca. 5 Jahren Trocknung wieder befeuchtet wurden. Die geschälten Eier sind viel widerstandsfähiger und bleiben über Jahre lebensfähig. Die Eier von Ascaris können längerem Eintauchen in 12% Formaldehyd, gesättigte Lösungen von Quecksilberchlorid und in viele giftige Salze standhalten. Embryonale Stadien sind in der Regel weniger resistent.

2. Struktur von Phylum Nematoda:

Es besteht eine beträchtliche Ähnlichkeit in Organisation und Form in verschiedenen Nema&Shytoden. Die allgemeine Form des Körpers ist, wie der Name schon sagt, rund, zylindrisch und verjüngt sich an beiden Enden. Die Länge variiert normalerweise von 0,4 m (Ascaris) bis 1 m (Dracunculus).

Der größte aller Nematoden ist Placentonema gigantissima. Die Weibchen dieser Art erreichen eine Länge von 8,5 m bei einem Durchmesser von 2,5 cm und parasitieren die Plazenta von Pottwalen. Die Weibchen aller Nematoden sind im Allgemeinen größer als die Männchen.

3. Körperwand von Phylum Nematoda:

An der äußeren Oberfläche der Körperwand befindet sich eine Nagelhaut, die hart und flexibel ist. Es ist beständig gegen viele Lösungsmittel und Magensäfte. Neben der Kutikula liegt das Ektoderm. Bei einigen Formen wie Ascaris wird das Ektoderm durch eine synzitiale protoplasmatische Masse repräsentiert. Unterhalb des Ektoderms findet man nur Längsmuskeln. Die einzelnen Zellen der Muskelfasern sind sehr eigenartig.

Sie sind länglich und können eine Länge von 10 mm erreichen. Ein Ende der Zelle ist kontraktil, während das andere Ende, das den Zellkern beherbergt, nicht kontraktil ist. Der nicht kontraktile Teil hält Kontakt mit einer Nervenfaser. Die Längsmuskelschicht ist nicht durchgehend und in vier Längsbänder angeordnet. Zwei dieser Bänder sind dorso-lateral, während die anderen beiden ventrolateral in Position sind.

Bei einigen freilebenden Arten trägt das Ektoderm einzellige Drüsen. Diese Drüsen helfen den Tieren, sich an das Sub­stratum anzuheften.

4. Körperhöhle von Phylum Nematoda:

Die Körperhöhle ist kein echtes Zölom, da sie nicht von einer aus dem Mesoderm stammenden Epithelschicht ausgekleidet ist. Einige Arbeiter haben es ‘Pseudocoelom’ genannt. Ihnen zufolge hat das Fehlen von Mesenchym zwischen Körperwand und Verdauungstrakt die Entwicklung eines besser organisierten Verdauungssystems begünstigt. Das Pseudocoelom ist mit einer Flüssigkeit gefüllt und die Flüssigkeit wirkt als ‘hydro­statisches Skelett’.

5. Verdauungssystem von Phylum Nematoda:

Der Verdauungstrakt ist vollständig. Der Mund befindet sich am vorderen Ende des Körpers und bleibt von Lippen umgeben. Im Grundplan gibt es sechs Lippen. Aber wie bei Ascaris zu sehen ist, reduziert sich die Anzahl der Lippen aufgrund der Verschmelzung auf drei. Bei einigen Formen kann es aufgrund der Spaltung zu vielen Lippen kommen. Der Mund führt zu einer bukkalen Kapsel. Die Kapsel ist kutikulär und die Innenwand der Kapsel bildet in manchen Fällen Platten.

Die Kapsel kann drei oder mehr Zähne beherbergen. In einigen Fällen wird durch die Verschmelzung dieser Zähne eine hohle ‘Stylet’ in der Kapsel gebildet. Die Mundkapsel führt zum Pharynx. Der Pharynx ist ebenso wie die Mundkapsel kutikulär.

Das Lumen des Pharynx ist dreieckig. Die Rachenwand ist ein Synzytium radialer Muskelfasern und enthält viele einzellige Drüsen. Bei einigen fungiert der Pharynx als Saugapparat. Pharynx führt zum Darm.

Der Darm ist gerade und besteht aus einer einzigen Epithelschicht. Das Rektum ist kurz und öffnet sich in den Anus. Die Analöffnung befindet sich an der ventralen Oberfläche des hinteren Endes des Körpers. Der Anus ist kutikulär und wirkt in einigen Formen wie Ascaris nur bei Männern als Kloake.

Der Darm ist bei Mermis stark reduziert. Die Ernährungsgewohnheiten von Nematoden sind variabel. Freie Formen können pflanzenfressend, fleischfressend oder saprophag sein. Parasitäre Formen leben von den Nährstoffen im Darm des Wirts oder im Blut und zerfallenen Geweben des Wirts.

6. Ausscheidungssystem von Phylum Nematoda:

Das Ausscheidungssystem von Nematoden unterscheidet sich stark von anderen Tieren, da es keine phylogenetische Verwandtschaft zum Protonephridialsystem der Platyhelminthen oder zum Ausscheidungssystem eines anderen höheren Stammes aufweist. Das Pseudocoelom in primitiven Formen beherbergt eine sehr eigentümliche Zelle namens ‘Renette-Zelle’. Es ist eine Drüsenzelle mit einem röhrenförmigen Hals.

Bei primitiven Formen öffnet sich ein Paar solcher Zellen nach außen durch die Ausscheidungspore, die sich an der ventralen Oberfläche des vorderen Endes befindet. Es wird angenommen, dass der vorherrschende Typ des Ausscheidungssystems in ad­vanced Nematoden ein evolutionäres Out­come aus der primitiven Renette-Zelle ist.

Die bilatäre Anordnung dieser Zellen zusammen mit röhrenförmigen Auswüchsen aus den Zellen hat bei einigen Zwischenformen wie Oxyurida, Ascarida zu einem ‘H’-förmigen System geführt.

Bei den meisten fortgeschrittenen Formen geht die anteriore Verlängerung des Ausscheidungskanälchens verloren, was zu einem umgekehrten ‘U’-förmigen System führt. Die Evolution des ‘U’-förmigen Ausscheidungssystems aus Renette-Zellen findet während der Embryonalentwicklung vieler parasitischer Nematoden statt (Abb. 15.24).

7. Atmungs- und Kreislaufsysteme von Phylum Nematoda:

Es gibt kein spezielles Organ oder Organsystem für Atmung und Kreislauf. Die Kutikula dient als Atmungsfläche. Nur wenige intes­tinale Parasiten wie Ascaris können im jungen Stadium von Sauerstoff leben, aber im Erwachsenenstadium erhalten sie Sauerstoff durch anaerobe Spaltung von Nährstoffen im Darm des Wirts.

Um die Endprodukte der Verdauung an die Zellen der Körperwand und andere Teile zu senden, gibt es kein spezielles Kreislauforgan. Verdauungsendprodukte werden vom Darmepithel aufgenommen und von dort an die Flüssigkeit des Pseudocoeloms weitergegeben. Aus der Flüssigkeit des Pseudocoeloms gelangen Nährstoffe in die Zellen der Körperwand.

8. Nervensystem von Phylum Nematoda:

Das Nervensystem ist von einfacher Art und besteht aus einem ‘Gehirn’ oder Nervenring, von dem sich Nerven zu den vorderen und hinteren Teilen des Körpers erstrecken. Der Nervenring befindet sich um den Pharynx und wird von zwei seitlichen Ganglienpaaren gebildet.

Vom Ganglion aus erstreckt sich ein ventraler Nervenstrang entlang der ventralen Mittellinie und endet in einem Ganglion oberhalb des Afters. Dorsalmotorischer Nerv und drei Paare von lateralen sensorischen Nerven sind ebenfalls vorhanden.

9. Fortpflanzungssystem von Phylum Nematoda:

Bei Nematoden sind die Geschlechter getrennt. Erwachsene Männchen sind kleiner als die Weibchen, und bei den meisten Männchen ist das hintere Ende des Körpers gebogen. Das männliche Fortpflanzungssystem besteht aus einer einzelnen fadenartigen, stark gewundenen Struktur. Der vordere Teil der Spule bildet den Hoden, der mittlere Teil den Samenleiter und der hintere Teil die Samenbläschen.

Der Hoden kann monorchisch sein (d. h. einzelner Hoden, z. B. Ascaris) oder diorchisch bedeutet zwei Hoden, wenn er im männlichen Fortpflanzungssystem bei Nematoden vorhanden ist. Die Samenblase setzt sich als Ejakulationsgang fort und mündet in den After.

Im Anus befindet sich eine Tasche, die ein Paar umkehrbarer Penisspitzen enthält. Das heißt, es gibt keinen männlichen Gonopore. Die Spermien sind kegelförmig und haben eine breite Basis und eine sich verjüngende Spitze. Die Spermien zeigen im Körper des Weibchens eine amöboide Bewegung.

Die weiblichen Fortpflanzungsorgane bestehen aus einem Paar Ovarien, einem Paar Eileitern und einem Paar Uteri. Die beiden Uteri vereinigen sich zu einer Vagina, die sich durch eine einzige weibliche Genitalöffnung an der Bauchfläche des Körpers nach außen öffnet.

Wenn es einen einzigen Trakt gibt, der einzelne Eierstöcke, Eileiter und Uterus enthält, werden monodelphische, aber auch didelphische und polydelphische genannt. Bei Ascaris gibt es zwei Bahnen mit paarigen Eierstöcken, Eileitern und Uteri. Bei Trichinella ist die weibliche Fortpflanzungsstruktur einfach.

10. Entwicklung von Phylum Nematoda:

Die Befruchtung der Eier erfolgt in der Vagina des Weibchens. Bald nach der Befruchtung werden die Eier von drei Membranen umhüllt - einer äußeren Eiweisshülle, einer mittleren Chori-Shionhülle von chitinartiger Natur und einer inneren Vitellingmembran. Bei Hakenwürmern fehlt die äußerste Schicht. Die Spaltung ist von bestimmter Art.

Bei Ascaris teilt die erste Spaltung das Ei in eine Körperzelle und eine Keimzelle. Blastula ist eine Coeloblastula. Epiboly ist die übliche Art der Gastrulation. Bei Ascaris und Trichuris verlassen befruchtete Eier den Körper der Mutter und des Wirts vor der Segmentierung.

Die Segmentierung beginnt außerhalb des Körpers und wird später infektiös. Bei Enterobius verlassen die Eier den Körper von Mutter und Wirt in segmentiertem Zustand. Bei Ancylostoma verlassen die Eier den Körper von Mutter und Wirt in teilweise segmentiertem Zustand.


Die Klasse Rhabditea besteht sowohl aus parasitären als auch aus freilebenden Nematoden. Die Mehrheit der als Parasiten vorkommenden Nematoden findet sich jedoch in dieser Klasse.

Parasitäre Nematoden, die in der Klasse Rhabditea vorkommen, umfassen Ascaris, Enterobius (z. B. menschliche Madenwürmer), Necator-Arten sowie Wuchereria-Arten. Diese Arten infizieren und verursachen eine Vielzahl von Krankheiten beim Menschen, die von geringfügigen bis zu sehr ernsten Erkrankungen reichen.

Zum Beispiel verursacht Wuchereria bancrofti, eine Art der Gattung Wuchereria, eine schwere Erkrankung, die als lymphatische Filariose bekannt ist und durch das Anschwellen von Armen und Beinen gekennzeichnet ist. Dies ist eine ernste Erkrankung, die nicht nur schmerzhaft ist, sondern auch die Entstellung von Armen und/oder Beinen verursacht.

Im Vergleich zu anderen Würmern dieser Klasse, die in vielen Regionen der Welt zu finden sind, ist diese Nematodenart in den Tropen weit verbreitet. Andererseits können Darminfektionen, die durch Nematoden wie Enterobius und Ascaris verursacht werden, behandelt werden und führen normalerweise nicht zu ernsthaften Gesundheitsproblemen.

Freilebende Nematoden der Klasse Rhabditea

Eines der besten Beispiele für freilebende Nematoden in der Klasse Rhabditea sind Mitglieder der Gattung Caenorhabditis.

Caenorhabditis elegans, eine Art von Caenorhabditis, ist ein kleiner, frei lebender Wurm, der in gemäßigten Umgebungen vorkommt. Neben Nahrungsquellen in verrottenden Stoffen beziehen diese Würmer auch Nährstoffe aus verrottenden Früchten. Insbesondere hat sich gezeigt, dass Caenorhabditis in bakterienreichen Lebensräumen wie Kompost lebt, wo sie ihre Nährstoffe erhält und nur auf andere Organismen (Insekten usw.) angewiesen ist, um von einem Ort zum anderen zu gelangen.


Ist ein Nesseltier ein Protostom oder ein Deuterostom?

Klicken Sie hier, um die ausführliche Antwort zu lesen. Ist Nematode dementsprechend ein Protostom oder ein Deuterostom?

Die beiden Kladen trennten sich vor etwa 600 Millionen Jahren. Protostomien zu über einer Million heute lebenden Arten entwickelt, verglichen mit etwa 60.000 Deuterostoma Spezies. Protostomien werden in die Ecdysozoa unterteilt, z.B. Arthropoden, Nematoden die Spiralia, z.B. Weichtiere, Ringelwürmer, Platyhelminthen und Rädertierchen.

Anschließend stellt sich die Frage, sind Anneliden Protostome oder Deuterostome? Anneliden sind Mitglieder der Protostomien, einer der beiden Hauptsuperphyla bilaterianischer Tiere &ndash der andere ist der Deuterostomas, zu dem auch Wirbeltiere gehören. Arthropoden werden jetzt als Mitglieder der Ecdysozoa ("Tiere, die sich mausern") angesehen, zusammen mit einigen Stämmen, die nicht segmentiert sind.

Sind Quallen Protostome oder Deuterostome?

Ursprünge und Entwicklung. Die Mehrheit der Tiere komplexer als Qualle und andere Nesseltiere werden in zwei Gruppen aufgeteilt, die Protostomien und Deuterostomas. Chordates (die alle Wirbeltiere umfassen) sind Deuterostomas. Es ist wahrscheinlich, dass die 555 Millionen Jahre alte Kimberella ein Mitglied der Protostomien.


Klasse Enolea

Enoplea bildet ebenso wie Chromadorea den Stamm der Nematoden. Im Vergleich zu Chromadorea haben Forscher Enopleans jedoch als von Vorfahren divergierende Nematoden beschrieben.

Als solche sind sie die angestammtere Gruppe von Nematoden, die sich nicht so stark auseinander entwickelt haben wie die Mitglieder der anderen Klassen. Einige der Würmer, die zu dieser Klasse gehören, umfassen Trichuris, Diotypyme und Diotyphyme.

Trichuris trichula, auch bekannt als der menschliche Peitschenwurm, sind Spulwürmer, die für Trichuriasis verantwortlich sind.

Abgesehen davon, dass sie menschliche Parasiten sind, haben Trichuris trichiura folgende Eigenschaften:

  • Weibliche T. trichiura kann bis zu 20.000 Eier pro Tag produzieren, die nach zwei oder drei Wochen in das infektiöse Stadium eintreten. Eier von T. trichura zeichnen sich durch einen markanten bipolaren Stecker aus
  • Rosa-weiße Farbe
  • Ihr vorderes ösophageales Ende sieht schmal aus, während das hintere Ende dicker ist
  • Beziehen ihre Nährstoffe aus Gewebesekreten
  • Messen Sie zwischen 35 und 50 mm Länge
  • Vor allem in den Tropen (insbesondere Asien) zu finden

Einige der anderen Würmer befallen andere Tierarten. Trichinella spp. infizieren unter anderem Schwarzbären, Dingos und Eisbären. Außerdem können einige Mitglieder von Dioctophyme sowohl Menschen als auch verschiedene Fleischfresser befallen und als Parasiten überleben.

Im Vergleich zu anderen Nematodenklassen haben Enoplean die folgenden allgemeinen Merkmale:

  • Sie besitzen eine zylindrische Speiseröhre. Bei einigen Arten ist die Speiseröhre jedoch flaschenförmig
  • Sie haben Amphide (gut entwickelte Amphide) von Enoplea, die einer Tasche ähneln. Während die Amphide (innervierte Einstülpungen unter Nematodenarten) der Mitglieder der Chromadorean schlitz-, poren- oder spiralförmig sein können. Enopleans sind Taschen-ähnliche, die verwendet werden können, um zwischen den beiden Klassen zu unterscheiden.
  • Im Vergleich zu chromadorianischen Arten zeichnen sich Enopleaner auch durch ein glattes Aussehen oder feine Linien auf der Oberfläche einiger Arten aus
  • ein einfaches Ausscheidungssystem ohne seitliche Kanäle besitzen (auch bestehend aus einer oder wenigen ventralen oder Drüsenzellen)
  • Mangel an Phasmiden

Physiologische Prozesse von Nematoden

Bei Nematoden ist das Ausscheidungssystem nicht spezialisiert. Stickstoffhaltige Abfälle werden durch Diffusion entfernt. Bei marinen Nematoden wird die Regulierung von Wasser und Salz durch spezielle Drüsen erreicht, die unerwünschte Ionen entfernen, während die Konzentrationen der inneren Körperflüssigkeiten aufrechterhalten werden.

Die meisten Nematoden haben vier Nervenstränge, die oben, unten und an den Seiten entlang des Körpers verlaufen. Die Nervenstränge verschmelzen ringförmig um den Pharynx, um ein Kopfganglion oder „Gehirn“ des Wurms zu bilden, sowie am hinteren Ende zum Schwanzganglion. Unter der Epidermis liegt eine Schicht von Längsmuskeln, die nur eine seitliche, wellenförmige Wellung des Körpers zulässt.

Sehen Sie sich dieses Video an, um zu sehen, wie sich Nematoden bewegen und sich von Bakterien ernähren.

Nematoden verwenden eine Vielzahl von sexuellen Fortpflanzungsstrategien, abhängig von der Art, sie können einhäusig, zweihäusig (getrennte Geschlechter) sein oder sich durch Parthenogenese ungeschlechtlich vermehren. Caenorhabditis elegans ist unter Tieren nahezu einzigartig, da sie sowohl selbstbefruchtende Hermaphroditen als auch ein männliches Geschlecht hat, das sich mit dem Hermaphroditen paaren kann.


Wissenschaftler kartieren das Gehirn eines Fadenwurms

Forscher haben die physikalische Organisation des Gehirns eines mikroskopisch kleinen, im Boden lebenden Fadenwurms namens . kartiert Caenorhabditis elegans, ein neues Modell für die Architektur des Gehirns des Tieres und wie es Informationen verarbeitet.

Überraschenderweise fanden sie einen großen Grad an Variation in der Struktur einiger neuronaler Schaltkreise oder Bahnen in einzelnen Würmern, die einen Kernsatz neuronaler Schaltkreise ergänzten, die verschiedenen Tieren gemeinsam sind.

Die Wissenschaftler sagen, dass das Gehirn der Würmer viel mehr mit größeren Tieren gemeinsam haben könnte, als bisher angenommen.

Die von Neurowissenschaftlern der University of Leeds in Zusammenarbeit mit Forschern des New Yorker Albert Einstein College of Medicine erstellte Gehirnkarte zeigt, dass verschiedene räumliche Regionen verschiedene spezialisierte Schaltkreise für die Weiterleitung von Informationen im Gehirn unterstützen, wo Informationen integriert werden, bevor sie verarbeitet werden.

Die Studie wird heute (24.02.) in der Fachzeitschrift veröffentlicht Natur.

C. elegans sind Nematoden, die sich von Bakterien ernähren, die in verrottenden Pflanzen in Ihrem Garten vorkommen. Sie sind nur etwa einen Millimeter lang und so dünn wie ein menschliches Haar.

Ein erwachsener Wurm hat genau 302 Zellen in seinem Nervensystem – im Vergleich dazu hat das menschliche Gehirn rund 100 Milliarden Zellen. Aber fast zwei Drittel der Nervenzellen des Wurms bilden im Kopfbereich einen Ring, wo sie tausende Verbindungen miteinander eingehen.

Dieses „Gehirn“ ist das Kontrollzentrum des Tieres, in dem ein Großteil der Wahrnehmung und Entscheidungsfindung stattfindet.

Obwohl das Gehirn sehr kompakt ist, zeigt das Tier eine Reihe komplexer Verhaltensweisen, und Neurowissenschaftler sind seit Jahrzehnten daran interessiert, sein Gehirn zu verstehen. Frühere Studien haben „Schaltpläne“ für die Verbindungen zwischen Nervenzellen erstellt.

Diese neueste Studie ist jedoch die erste, die diesen Schaltplänen die vollständigen Raumkoordinaten zur Verfügung stellt.

Professor Netta Cohen, Computational Neuroscientist an der University of Leeds, die die Forschung betreute, sagte: „Das Gehirn muss den Informationsfluss organisieren, um das Verhalten des Tieres zu kontrollieren. Aber wie Struktur und Funktion des Gehirns zusammenhängen, ist eine offene Frage Die räumliche Darstellung der Schaltkreise hat es uns ermöglicht, die modulare Struktur des Gehirns dieses Tieres aufzudecken."

Erstellen der Gehirnkarte

Die Forscher verwendeten eine ältere Sammlung von elektronenmikroskopischen Bildern des Gehirns eines erwachsenen und jugendlichen Fadenwurms. Diese Bilder zeigten einzelne Gehirnzellen oder Neuronen und ermöglichten es den Forschern, die Organisation der neuronalen Schaltkreise der Würmer zu kartieren, von der Ebene einzelner Zellen bis hin zur großflächigen Architektur des gesamten Gehirns.

Struktur-Funktion des Gehirns

Die Wissenschaftler identifizierten bekannte neuronale Schaltkreise und Pfade im Gehirn, wie zum Beispiel einen neuronalen Navigationsschaltkreis, den ein Tier verwenden würde, um Gerüchen und Geschmäckern zu folgen, um nach Nahrung zu suchen. Es wird angenommen, dass ein anderer Kreislauf die Mechano-Sensation erleichtert, so dass er seinen Weg durch den Boden ertasten würde – oder spüren würde, ob er von Bakterien umgeben ist.

Ihre Theorie ist, dass Informationen im Gehirn des Wurms durch eine Reihe von „Schichten“ verarbeitet werden. Tatsächlich findet sich im menschlichen Gehirn eine ähnliche Schichtarchitektur. Der Informationsfluss beginnt in Sinneszellen, die auf die Umgebung reagieren. Zum Beispiel können Zellen Bakterien wahrnehmen, aber sind sie die richtigen Bakterien, um sich davon zu ernähren – riechen sie wie die „richtigen“ Bakterien? Die Antwort erfordert, dass Informationen von mehreren Sinnen integriert werden, bevor sie zur Aktion an den Befehlsbereich des Gehirns gesendet werden.

Professor Cohen sagte: „Die Gehirnkarte zeigt eine sehr elegante Struktur, um den Informationsfluss durch das Gehirn eines Wurms zu unterstützen, und sie ist ausgefeilter als die traditionelle Ansicht, dass einfache Tiere einem Reiz-Reaktions-Pfad folgen.

„Die Karte deutet auf eine Konvergenz verschiedener neuronaler Schaltkreise hin – und dies ermöglicht es dem Wurm, all die verschiedenen Signale zu integrieren, die er durch seine Sinneszellen empfängt, und die Reaktion zu koordinieren.“

Variation in der Gehirnstruktur

Während ihrer Studie waren die Forscher überrascht, das Ausmaß der individuellen Variation im Gehirn der Würmer zu entdecken.

Celegans ist eines der am besten untersuchten Tiere in der Biologie. Während des Lebens des Wurms folgt die Art und Weise, wie sich seine Zellen teilen und wachsen, einem strengen Bauplan, der bei der gesamten Art beobachtet wird. Aber was die Gehirnzellen betrifft, so scheint es einen hohen Grad an Variationen in der Art und Weise zu geben, wie die Gehirnzellen mit benachbarten Zellen Kontakte knüpfen, um neuronale Schaltkreise zu bilden.

Mithilfe von mathematischen und Computermodellen konnten die Wissenschaftler zwischen den Verbindungen unterscheiden, die wahrscheinlich den „Kern“-Kreislauf einer großen Tierpopulation bilden, und solchen, die zwischen Individuen unterschiedlich zu sein scheinen.

Dr. Christopher Brittin, ein ehemaliger Doktorand an der University of Leeds und Erstautor der Arbeit, sagte: "Diese Arbeit wirft interessante Fragen darüber auf, wie selbst scheinbar einfache Nervensysteme in der Lage sind, sowohl Kern- als auch individualisierte Gehirnschaltkreise unterzubringen."

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass nur etwa die Hälfte der Verkabelung im Gehirn der Würmer ähnlich ist – die andere Hälfte zeigte Variationen.

Professor Cohen fügte hinzu: „Diese Entdeckung war für uns wirklich aufregend. Erstens deutet dies darauf hin, dass Wurmgehirne viel mehr mit den Gehirnen höherer Tiere gemeinsam haben, als wir wussten oder erwartet hatten, und die Erkenntnisse über Würmer können uns helfen, etwas über Gehirne zu lernen.“ allgemeiner."

Die variable Konnektivität kann Individualität, Redundanz und Anpassungsfähigkeit des Gehirns unterstützen, da die Tiere herausfordernden, gefährlichen und sich ständig ändernden Umgebungen ausgesetzt sind.


Nematode

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Nematode, auch genannt Spulwurm, jeder Wurm des Stammes Nematoda. Nematoden gehören zu den am häufigsten vorkommenden Tieren auf der Erde. Sie treten als Parasiten in Tieren und Pflanzen oder als frei lebende Formen in Böden, Süßwasser, Meeresumgebungen und sogar an so ungewöhnlichen Orten wie Essig, Biermalz und wassergefüllten Rissen tief in der Erdkruste auf. Die Zahl der benannten Arten beträgt etwa 20.000, aber wahrscheinlich ist nur ein kleiner Teil der freilebenden Formen identifiziert worden. Über die parasitären Formen wurde viel geforscht, da die meisten von ihnen eine medizinische, veterinärmedizinische oder wirtschaftliche Bedeutung haben.

Nematoden sind beidseitig symmetrisch, länglich und normalerweise an beiden Enden verjüngt. Einige Arten besitzen ein Pseudocoel, eine mit Flüssigkeit gefüllte Körperhöhle zwischen dem Verdauungstrakt und der Körperwand. Wie Arthropoden und Mitglieder von sechs anderen Stämmen sezernieren Nematoden eine äußere Kutikula, die regelmäßig gehäutet wird. Diese Tiere wurden vorläufig als Ecdysozoa zusammengefasst, eine taxonomische Kategorie, die auf der Annahme basiert, dass sich die Häutung nur einmal entwickelt hat. Bisher unterstützen Gensequenzdaten von mehreren Molekülen eine solche Annahme.


Die Fortbewegung der Nematoden

1. Die Form und Frequenz der Wellen, die die Körper kleiner freilebender Nematoden (Panagrellus, Rhabditis und Turbatrix) hängen von der Art des externen Mediums ab.

2. Beobachtungen von Tieren, die sich in solchen Medien wie Sirup, Agargel und dichten Partikelsuspensionen bewegen, legen nahe, dass die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Fortschreitens des Tieres und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen entlang des Körpers vom relativen Widerstand abhängt durch das Medium zur Verschiebung des Körpers in Richtungen senkrecht und tangential zu seiner eigenen Oberfläche.

3. Beim Schwimmen im Wasser giert der Körper eines Nematoden periodisch in einer Querebene und die Fortschreitungsachse fällt nicht mit der der Wellen zusammen. Die Verschiebung eines Körperelements relativ zum Medium hängt von seiner Position auf dem Körper ab. Die Einhüllende einer vollständigen Welle weist zwei charakteristische Knoten auf.

4. Ein Schwebeteilchen, das sich ursprünglich in der Nähe des vorderen Endes eines schwimmenden Tieres befindet, bewegt sich tangential entlang der Körperoberfläche nach hinten, aber die Geschwindigkeit, mit der es dies tut, ist nicht konstant und ist immer viel geringer als die, mit der sich die Wellen relativ zu der Boden. Die durchschnittliche Geschwindigkeit eines Teilchens nahe der Körperoberfläche beträgt etwa ein Viertel der Wellengeschwindigkeit.

5. Der Verschiebungsweg eines Partikels weist relativ zum Boden charakteristische Schleifen auf. Von oben und in Bewegungsrichtung des Tieres betrachtet, durchlaufen alle Partikel auf der linken Körperseite ihre Schleifen im Uhrzeigersinn, alle auf der rechten Seite bewegen sich gegen den Uhrzeigersinn.

6. Es gibt ein sehr charakteristisches Zirkulationsmuster um den Körper des Tieres. Wasser in der Nähe eines Wellenbergs bewegt sich entgegen der Wellenausbreitung, aber in der gleichen Richtung wie die Wellen in einem Wellental. Der Kreislauf erstreckt sich über eine beträchtliche Entfernung von der Körperoberfläche.

7. Die Strömung um den Körper eines schwimmenden Nematoden ist im wesentlichen dieselbe wie in der Nähe einer wellenförmigen Gummiplatte. Seine Analyse stellt ein interessantes, aber schwieriges hydrodynamisches Problem dar.


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