Caenorhabditis elegans

	Caenorhabditis elegans
	(Maupas, 1899)
	Systematyka
Domena	eukarionty
Królestwo	zwierzęta
Typ	nicienie
Gromada	Secernentea
Rząd	Rhabditida
Rodzina	Rhabditidae
Rodzaj	Caenorhabditis
Gatunek	Caenorhabditis elegans
Synonimy
	Rhabditis elegans Maupas, 1899; Rhabditis kowalewskyi Golovin, 1901; Caenorhabditis kowalewskyi (Golovin, 1901);
	Rhabditis elegans Maupas, 1899; Rhabditis kowalewskyi Golovin, 1901; Caenorhabditis kowalewskyi (Golovin, 1901);

Caenorhabditis elegans (od gr. καινός kainós "nowy" lub łac. caenum " błoto" oraz gr. ῥάβδος rhábdos "prążek, pręt, kij") – wolno żyjący, niepasożytniczy nicień, o długości ok. 1 mm, bytujący w glebach klimatu umiarkowanego. Jego pożywienie stanowią mikroorganizmy, w tym bakterie używane w hodowli laboratoryjnej (np. Escherichia coli). Znany od XIX wieku, a od połowy lat 60. XX wieku jest organizmem modelowym w badaniach nauk biologicznych, które przyczyniły się do poszerzenia wiedzy m.in. na temat apoptozy i funkcjonowania systemu nerwowego.

Badania nad C. elegans zapoczątkował w 1965 roku Sydney Brenner. Otrzymał za nie Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 2002 roku.

Caenorhabditis elegans – wolno żyjące, przezroczyste nicienie o długości około 1 mm

C. elegans jest pierwszym organizmem wielokomórkowym, którego genom (w 1998 roku) zsekwencjonowano (odczytano jego sekwencję nukleotydów w DNA), oraz pierwszym i dotychczas jedynym organizmem ze znanym kompletnym konektomem^[3]^[4].

Budowa

C. elegans w ruchu (ujęcie spod mikroskopu kontrastu różnicowo-interferencyjnego)

Kształt C. elegans jest robakowaty, symetryczny, bez segmentacji. Pokryty jest nabłonkową otoczką z czterema głównymi żebrowaniami epidermalnymi (ang. epidermal cords) i wypełnioną płynem jamą ciała (ang. pseudocoelomate cavity). Formą dominującą u tego gatunku są osobniki hermafrodytyczne (obojnacze). W populacji występują także osobniki męskie, które stanowią zaledwie około 0,2% całej populacji.

Podstawowa anatomia C. elegans to: otwór gębowy, gardziel, jelito, gonada oraz kolagenowy worek zewnętrzny (ang. collagenous cuticle). Samce mają pojedynczą gonadę (ang. single-lobed gonad), nasieniowód (vas deferens) i ogon wyspecjalizowany do kopulacji. Hermafrodyty mają podwójne jajniki, jajowody, spermatheca (organ służący przyjmowaniu spermy, u ssaków odpowiednikiem jest pochwa) i pojedynczą macicę. Jest organizmem eutelicznym.
Nie posiada oczu, jednak wykazuje czułość na światło widzialne i ultrafioletowe, którego unika (fototaksja ujemna)^[5].

Cykl życiowy

Jaja są składane przez hermafrodyty. Po wykluciu C. elegans przechodzi przez cztery stadia larwalne (L1–L4). W zagęszczonej hodowli lub przy braku pokarmu występuje dodatkowa, alternatywna do L3 forma larwalna, zwana dauer (niem.). Dauer jest formą zatrzymaną w rozwoju (nie starzejącą się). Są one także bardziej odporne na stres środowiskowy.

Hermafrodyty produkują spermę w fazie L4, natomiast składają jaja jako forma dorosła. Samce mogą zapłodnić hermafrodytę, który używa preferencyjnie samczej spermy do zapłodnienia jaj. Długość życia C. elegans hodowanego w laboratorium w temperaturze 20 °C to około 2–3 tygodnie. Kilka dni wystarcza do powstania nowego pokolenia.

C. elegans jako organizm modelowy

Wykorzystywany przez biologów w badaniach embriologicznych już od początku XX wieku. Na nicieniu analizowano determinację komórek we wczesnym okresie rozwoju embriologicznego. W połowie lat 60. wykorzystany w badaniach genetycznych przez Sydneya Brennera (Brenner wraz z Robertem Horvitzem i Johnem Sulstonem otrzymał za nie Nagrodę Nobla z medycyny w 2002 roku).

Zaletą jako organizmu modelowego są: możliwość uzyskania dużej liczby osobników w hodowli, bardzo krótki cykl życiowy (do 56 godzin), pożywienie, które stanowi E. coli.

C. elegans odznacza się biologiczną prostotą – ma 6 chromosomów, ok. 20,5 tys. genów kodujących białka^[6], genom wielkości 10⁸ par zasad^[7]. Organizm składa się z 959 komórek somatycznych^[8], z czego 302^[9] to neurony. Żywe nicienie można zamrażać, a potem odmrażać bez negatywnego wpływu na organizm. Dlatego nie jest konieczne prowadzenie ciągłej hodowli. Przezroczyste ciało pozwala obserwować procesy rozwojowe pod mikroskopem świetlnym. Badacze uszkadzając laserem w różnych stadiach rozwoju widoczne z zewnątrz komórki obserwują zachodzące zmiany i poznają ich rolę w funkcjonowaniu organizmu. Na przełomie XX i XXI wieku udało się zablokować aktywność niektórych jego genów. W tym celu karmiono go bakteriami E. coli ze specjalnie spreparowanym RNA. To pozwoliło zbadać funkcje wielu genów, z których 40% występuje też u człowieka. Poprzez mikroiniekcję można też wprowadzać do niego obcy DNA. To pozwoliło poszerzyć wiedzę w zakresie programowanej śmierci komórki (apoptozy). Wykazano, że jest to proces zależny od genów, które w DNA kodują proces samozniszczenia. Schemat tego procesu jest jednakowy u większości organizmów wyższych, w tym człowieka. Metodami optogenetyki uzyskano osobniki C. elegans wrażliwe na światło, co pozwoliło za pomocą laserów sterować pojedynczymi neuronami i badać zależności funkcjonalne między nimi^[9].

Uwagi

↑ Część źródeł jako datę pierwszego opisu podaje rok 1900.

Przypisy

↑ Caenorhabditis elegans, [w:] Integrated Taxonomic Information System [online] (ang.).
↑ ^a ^b ^c ^d Caenorhabditis elegans (Maupas, 1899) Dougherty, 1953 (ang.). W: GBIF Backbone Taxonomy [on-line]. GBIF Secretariat. [dostęp 2022-09-25].
↑ J.G.J.G. White J.G.J.G. i inni, The structure of the nervous system of the nematode Caenorhabditis elegans, „Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences”, 314 (1165), 1986, s. 1–340, DOI: 10.1098/rstb.1986.0056, PMID: 22462104 (ang.).
↑ Jeff W.J.W. Lichtman Jeff W.J.W., Joshua R.J.R. Sanes Joshua R.J.R., Ome sweet ome: what can the genome tell us about the connectome?, „Current Opinion in Neurobiology”, 18 (3), 2008, s. 346–353, DOI: 10.1016/j.conb.2008.08.010, PMID: 18801435, PMCID: PMC2735215 (ang.).
↑ Michał Henzler. Bezoki obserwator. „Świat Nauki”. Sierpień 2008. 8 (204). s. 19.
↑ Gene number and sizes, [w:] JohnJ. Spieth JohnJ. i inni, Overview of gene structure in C. elegans, „WormBook: The Online Review of C. elegans Biology”, 2018, DOI: 10.1895/wormbook.1.65.2, PMID: 25368915, PMCID: PMC5402220 (ang.).
↑ R.R. Waterston R.R., J.J. Sulston J.J., The genome of Caenorhabditis elegans, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America”, 92 (24), 1995, s. 10836–10840, DOI: 10.1073/pnas.92.24.10836, PMID: 7479894, PMCID: PMC40526 (ang.).
↑ Richard J. Epstein: Biologia molekularna człowieka. Molekularne podłoże zjawisk w stanie zdrowia i w przebiegu chorób. Lublin: Czelej, 2005, s. 557–558. ISBN 83-89309-64-5.
↑ ^a ^b Davide Castelvecchi. Posłuszny robak. „Świat Nauki”. nr 4 (236), s. 18, kwiecień 2011. ISSN 0867-6380.

Bibliografia

Anna Sadakierska-Chudy: Genetyka ogólna. Skrypt do ćwiczeń dla studentów biologii. Toruń: Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, 2004. ISBN 83-231-1710-1.

Linki zewnętrzne

Taxonomy browser (Caenorhabditis elegans), www.ncbi.nlm.nih.gov [dostęp 2020-11-16] (ang.).
WormBase. Nematode Information Resource, wormbase.org [dostęp 2022-09-25] (ang.).
WormAtlas: A database of behavioral and structural anatomy of Caenorhabditis elegans and other nematodes, www.wormatlas.org [dostęp 2020-11-16] (ang.).
Donald L.D.L. Riddle Donald L.D.L. i inni red., C. elegans II, Plainview, N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1997, ISBN 0-87969-488-2, OCLC 36533638 [dostęp 2020-11-16] (ang.).

[uwaga1-3] Część źródeł jako datę pierwszego opisu podaje rok 1900.

[itis-1] Caenorhabditis elegans, [w:] Integrated Taxonomic Information System [online] (ang.).

[gbif-2] Caenorhabditis elegans (Maupas, 1899) Dougherty, 1953 (ang.). W: GBIF Backbone Taxonomy [on-line]. GBIF Secretariat. [dostęp 2022-09-25].

[4] J.G.J.G. White J.G.J.G. i inni, The structure of the nervous system of the nematode Caenorhabditis elegans, „Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences”, 314 (1165), 1986, s. 1–340, DOI: 10.1098/rstb.1986.0056, PMID: 22462104 (ang.).

[5] Jeff W.J.W. Lichtman Jeff W.J.W., Joshua R.J.R. Sanes Joshua R.J.R., Ome sweet ome: what can the genome tell us about the connectome?, „Current Opinion in Neurobiology”, 18 (3), 2008, s. 346–353, DOI: 10.1016/j.conb.2008.08.010, PMID: 18801435, PMCID: PMC2735215 (ang.).

[6] Michał Henzler. Bezoki obserwator. „Świat Nauki”. Sierpień 2008. 8 (204). s. 19.

[7] Gene number and sizes, [w:] JohnJ. Spieth JohnJ. i inni, Overview of gene structure in C. elegans, „WormBook: The Online Review of C. elegans Biology”, 2018, DOI: 10.1895/wormbook.1.65.2, PMID: 25368915, PMCID: PMC5402220 (ang.).

[8] R.R. Waterston R.R., J.J. Sulston J.J., The genome of Caenorhabditis elegans, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America”, 92 (24), 1995, s. 10836–10840, DOI: 10.1073/pnas.92.24.10836, PMID: 7479894, PMCID: PMC40526 (ang.).

[9] Richard J. Epstein: Biologia molekularna człowieka. Molekularne podłoże zjawisk w stanie zdrowia i w przebiegu chorób. Lublin: Czelej, 2005, s. 557–558. ISBN 83-89309-64-5.

[ŚN236-10] Davide Castelvecchi. Posłuszny robak. „Świat Nauki”. nr 4 (236), s. 18, kwiecień 2011. ISSN 0867-6380.

[1]

[2]

[a]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

Navigation

Nawigacja

Portale tematyczne