Vraag:
Hoe weerstaan ​​kakkerlakken de effecten van ioniserende straling?
user132
2011-12-15 22:32:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kakkerlakken zijn zeer winterharde insecten. Het is bekend dat ze onder andere bestand zijn tegen uitbarstingen van ioniserende straling die een mens zouden doden.

De verklaringen van deze waargenomen weerstand die ik heb gezien, zijn onder meer dat celdeling niet zo snel is in kakkerlakken, en de relatieve eenvoud van deze insecten in vergelijking met andere organismen. Ik weet dat microben straling kunnen weerstaan ​​door "sterk" DNA (meer GC-basenparen) en kant-en-klare reparatiesystemen te hebben. Hebben kakkerlakken ook dergelijke mechanismen, of is het echt zo simpel als ze, nou ja, "simpel" zijn?

De meeste insecten hebben een vergelijkbare weerstand tegen kakkerlakken ... IMO het is meer dat mensen zwak zijn dan dat insecten sterk zijn.
@mbq Sterk en zwak zijn behoorlijk subjectieve woorden. Ik zou net zo goed mijn mening kunnen geven dat insecten biologisch eenvoudiger wezens zijn waarvan het genoom een ​​grotere hoeveelheid mutaties kan weerstaan ​​en nog steeds volledig functionele / levensvatbare geleedpotigen zijn, maar ik heb geen bewijs om dit te ondersteunen.
@Lisa In relatie tot enige mediane weerstand niet zo veel. Merk ook op dat dit een opmerking is en dat ik een disclaimer heb gemaakt dat dit mijn speculatie is.
Enkele verwijzingen over hoeveel straling kakkerlakken precies kunnen weerstaan ​​in [dit artikel] (http://www.abc.net.au/science/articles/2006/02/23/1567313.htm).
Twee antwoorden:
#1
+38
Alexander Galkin
2011-12-16 05:25:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Als medisch professional kan ik me de volgende mechanismen voorstellen (alles is slechts speculatief redeneren):

  1. Insecten hebben geen bloed sterk>. In plaats daarvan hebben ze hemolymfe waarvan de primaire rol niet het transport van zuurstof is (ze hebben hiervoor een extra tracheaal systeem), maar eerder die van voedingsstoffen. Ze hebben dus geen een intense proliferatie van bloedcelvoorlopers nodig (en hebben ook niet) - deze (beenmerg, milt) zijn het meest vatbaar voor straling in een menselijk en dierlijk lichaam.

  2. Insecten hebben een nogal primitief immuunsysteem dat meestal humoraal is [a] en veel minder cellulair [b] in vergelijking met het immuunsysteem van dieren en mensen. Dit elimineert de volgende veel voorkomende zwakke plek in het lichaam: lymfeklieren, thymus, opnieuw milt en beenmerg enz.

  3. Insecten hebben over het algemeen een veel primitieve en in veel gevallen ook nogal gedecentraliseerd zenuwstelsel : de ganglia zijn georganiseerd in een soort van een koord en hoewel de hoofdganglia meestal groter zijn, is deze dominantie niet zo prominent als in het geval van CNS en PNS bij dieren en mensen. Daarom is dit systeem veel toleranter voor verliezen.

1.-3. Daarom is het enige gevoelige deel van insecten het darmepitheel dat regelmatig wordt vernieuwd (vergelijkbaar met dat van mensen, ook een bekend doelwit van straling), maar ...

  1. Insecten (en in het algemeen de arthropoden) staan ​​erom bekend dat ze een exoskelet hebben . Dit dient mogelijk als een goede "bepantsering" voor kwetsbare darmcellen, waarbij de zwaarste deeltjes (zoals alfa- en in sommige opzichten ook de bètadeeltjes) worden uitgefilterd. BEWERK : Dit lijkt geen echte bescherming te zijn, zie de discussie in de commentaren.

Daarom is het geen verrassing dat insecten over het algemeen een veel hogere weerstand tegen straling vertonen.

BEWERKEN : zoals correct werd toegevoegd in de commentaren, zijn er ook gameten die het meest gevoelig zijn voor straling (omdat ze slechts de helft van de normale genetische informatie bevatten en mutaties niet kunnen repareren). Hoewel de laesies in gameten niet tot onmiddellijke dood leiden, kan de potentiële onvruchtbaarheid gemakkelijk het uitsterven veroorzaken.

Het is echter bekend dat kakkerlakken (en insecten in het algemeen) r-dieren zijn, wat betekent dat ze geven de voorkeur aan de kwantiteit (r) boven de kwaliteit (K) van hun nakomelingen. Deze strategie is optimaal bij het omgaan met door straling geïnduceerde veranderingen in gameten: het hoge aantal nakomelingen compenseert de genetische onvolkomenheden in gameten.


[a] - betekenis dat wil zeggen dat er peptiden in hun hemolymfe zijn uitgescheiden die hen beschermen
[b] - er zijn fagocyten, enigszins vergelijkbaar met weefselmagrofagen bij mensen, maar de rest van de celketens als immuunrespons bij vertrebraten , zoals T- en B-cellen, ontbreken volledig. Die zijn verantwoordelijk voor de bemiddeling en versterking van de immuunrespons bij gewervelde dieren en zijn de cellen die het meest vatbaar zijn voor stralingsschade.

Het is een heel goed antwoord. Ik heb echter bedenkingen als het gaat om het laatste punt (d.w.z. exoskelet). Ten eerste zou ik wedden dat dunne schermstraling van het exoskelet veel minder is dan de menselijke huid (de totale hoeveelheid is evenredig met de doorsnede, d.w.z. ~ massa / oppervlakte (bij dezelfde atomaire samenstelling), die groter is voor de huid). Ten tweede zullen alfadeeltjes waarschijnlijk door beide worden tegengehouden (een paar cm lucht is voldoende), bèta heeft een paar cm vlees nodig (afhankelijk van zijn energie), dus het is waarschijnlijk schadelijk voor alle insecten, maar niet voor de gewonnen menselijke en gammastraling. wordt niet gestopt door exoskelet noch huid.
@PiotrMigdal Je hebt waarschijnlijk gelijk. Waar ik rekening mee hield, is dat chitine kan worden vergeleken met polysachariden waarvan bekend is dat ze een hogere röntgenologische dichtheid hebben in vergelijking met vlees. Kunt u het bevestigen of weerleggen?
Hoewel het niet mijn hoofdonderwerp is, wed ik dat (zoals ik al zei) voor alle typische organische stoffen de afscherming ~ massa / oppervlakte is. En aangezien chitine een dichtheid heeft van ~ 1,5 g / cm ^ 3 ([ref] (http://jcs.biologists.org/content/21/1/73.full.pdf)) 1 cm vlees is gelijk aan ~ 7 mm van chitine. Dus voor straling die door beide niet wordt gestopt of doorgelaten, zijn insecten (tenzij ze extreem groot zijn) minder beschermd. Er kunnen echter enkele nuances zijn en ik denk dat dit een goede vraag maakt voor http://physics.stackexchange.com.
Humoraal en cellulair immuunsysteem zijn onderdelen van een adaptief immuunsysteem, dat alleen aanwezig is bij gewervelde dieren. Insecten hebben alleen een aangeboren immuunsysteem dat fagocyten en peptiden bevat (uitgescheiden door cellen in het vetlichaam). U had het niet over gameten, waarschijnlijk de meest gevoelige cellen voor straling (omdat ze haploïde zijn).
@MartaCz-C Ik gebruik de woorden "humoraal en cellulair" hier in hun directe betekenis, in plaats van te verwijzen naar de delen van het adaptieve immuunsysteem: dit gebruik is acceptabel en kan worden gevonden in veel onderzoeksartikelen over insecten ([voorbeeld] (http: // rspb.royalsocietypublishing.org/content/early/2010/08/10/rspb.2010.1563.full)). Maar bedankt voor uw suggestie, ik zal mijn antwoord aanpassen.
Ze leven ook niet erg lang, dus kanker is niet zo'n groot probleem.
#2
+14
shigeta
2011-12-16 02:48:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Studies van Deinococcus radiodurans , het meest radioactief tolerante micro-organisme dat we kennen, tonen aan dat het veel genen heeft voor DNA-herstel.

In het geval van de kakkerlak zou ik aannemen dat, naast het repareren van genen, en misschien enkele antioxidanten die in de cellen worden geproduceerd om vrije radicalen te blussen die door straling worden geproduceerd, het feit dat de kakkerlakken heel veel eieren leggen is ook handig. Als de straling 99,99% van de kakkerlakken doodt, heb je nog steeds insecten die uit de eierklemmen komen.

Selectie is de vriend van het insect als je een dier met een k-beperking bent!



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...