Таксис

Направленное движение подвижной клетки или организма в ответ на внешний стимул

Такси́с (от др.-греч. τάξις (táxis)  «расположение, порядок»; ^[1] мн. ч .: taxs / ˈ t æ k s iː z / ) [ ^{2] [3] [4]} — это движение организма в ответ на стимул, такой как свет или наличие пищи. Такси́с — это врожденные поведенческие реакции. Такси́с отличается от тропизма (реакции поворота, часто роста по направлению к стимулу или от него) тем, что в случае таксиса организм обладает подвижностью и демонстрирует направленное движение по направлению к источнику стимула или от него. ^{[5] [6]} Иногда его отличают от кинезиса — ненаправленного изменения активности в ответ на стимул.

Классификация

Таксы классифицируются на основе типа стимула и того, является ли ответ организма движением к стимулу или от него. Если организм движется к стимулу, таксис положительный, а если он движется от стимула, таксис отрицательный. Например, жгутиконосные простейшие рода Euglena движутся к источнику света. Эта реакция или поведение называется положительным фототаксисом, поскольку фототаксис относится к реакции на свет, а организм движется к стимулу.

Терминология, полученная от типа стимула

Было выявлено много типов такси, в том числе:

• Аэротаксис (стимуляция кислородом )
• Анемотаксис ( ветер ) ^[7]
• Баротаксис (по давлению )
• Хемотаксис или «градиентный поиск» (по химическим веществам ) ^[7]
• Дуротаксис (по жесткости )
• Электротаксис или гальванотаксис ( электрическим током )
• Гравитаксис или геотаксис (под действием силы тяжести )
• Гидротаксис (по влаге )
• Магнитотаксис (по магнитному полю )
• Фототаксис ( светом )
• Реотаксис (по потоку жидкости )
• Термотаксис (по изменению температуры )
• Тигмотаксис (при физическом контакте )

В зависимости от типа имеющихся органов чувств таксис можно классифицировать как клинотаксис , при котором организм непрерывно исследует окружающую среду, чтобы определить направление стимула; тропотаксис , при котором для определения направления стимула используются двусторонние органы чувств; и телотаксис , при котором для установления ориентации стимула достаточно одного органа.

Терминология, полученная из направления такси

Существует пять видов налогов, основанных на перемещении организмов.

• Клинотаксис происходит у организмов с рецепторными клетками , но не парными рецепторными органами. Клетки для приема могут быть расположены по всему телу, но часто по направлению к передней стороне. Организм обнаруживает стимулы , поворачивая голову вбок и сравнивая интенсивность стимула. Затем их направление движения основывается на более сильном стимуле, либо двигаясь к желательному стимулу, либо от нежелательного. ^[7] Когда интенсивность стимулов сбалансирована одинаково со всех сторон, организм движется по прямой линии. Движение личинок мясной мухи и бабочки ясно демонстрирует клинотаксис.
• Тропотаксис проявляется организмами с парными рецепторными клетками, сравнивающими силу сигналов и поворачивающимися в сторону самого сильного сигнала. ^[7] Движение бабочек-хариусов и рыбьих вшей наглядно демонстрирует тропотаксис.
• Телотаксис также требует парных рецепторов. Движение происходит в направлении, где интенсивность стимулов сильнее. Телотаксис отчетливо виден в движении пчел , когда они покидают улей в поисках пищи. Они уравновешивают стимулы от солнца, а также от цветов , но приземляются на тот цветок, стимул которого для них наиболее интенсивен.
• Менотаксис описывает поддержание организмами постоянной угловой ориентации . Наглядной демонстрацией является возвращение пчел в улей ночью и движение муравьев по отношению к солнцу.
• Мнемотаксис — это использование памяти для отслеживания следов, которые оставляют организмы, путешествуя к месту своего обитания или обратно.

Примеры

• Аэротаксис — это реакция организма на изменение концентрации кислорода, которая в основном встречается у аэробных бактерий. ^[8]
• Анемотаксис — это реакция организма на ветер. Многие насекомые демонстрируют положительную анемотаксисную реакцию (поворот/полет против ветра) при воздействии воздушного стимула-сигнала от источника пищи или феромонов. ^[7] Анемотаксисный поиск по ветру при отсутствии целевого запаха демонстрируется некоторыми обонятельными животными, включая моль, альбатросов и белых медведей. ^{[9] [10] [11]} У крыс есть специализированные надглазничные усы, которые обнаруживают ветер и вызывают анемотаксисный поворот. ^[12]
• Хемотаксис — это реакция, вызванная химическими веществами: то есть реакция на градиент концентрации химических веществ. ^{[8] [7] [13]} Например, хемотаксис в ответ на градиент сахара наблюдался у подвижных бактерий, таких как E. coli . ^[14] Хемотаксис также происходит у антерозоидов печеночников , папоротников и мхов в ответ на химические вещества, выделяемые архегониями . [ ^{8] Одноклеточные (например, простейшие) или многоклеточные (например, черви) организмы являются мишенями хемотаксических веществ.} Градиент концентрации химических веществ, развивающийся в жидкой фазе, направляет векторное движение клеток или организмов-респондентов. Индукторы локомоции в направлении увеличения ступеней концентрации считаются хемоаттрактантами , в то время как хеморепелленты приводят к удалению химического вещества. Хемотаксис описан в прокариотических и эукариотических клетках, но сигнальные механизмы (рецепторы, внутриклеточная сигнализация) и эффекторы существенно различаются.
• Дуротаксис — это направленное движение клетки вдоль градиента жесткости.
• Электротаксис (или гальванотаксис) — это направленное движение подвижных клеток вдоль вектора электрического поля . Было высказано предположение, что, обнаруживая и ориентируясь по направлению к электрическим полям, клетки могут двигаться к повреждениям или ранам, чтобы восстановить их. Также предполагается, что такое движение может способствовать направленному росту клеток и тканей во время развития и регенерации. Это представление основано на существовании измеримых электрических полей, которые естественным образом возникают во время заживления ран, развития и регенерации; и клетки в культурах реагируют на приложенные электрические поля направленной миграцией клеток — электротаксисом/гальванотаксисом.
• Энергетический таксис — это ориентация бактерий к условиям оптимальной метаболической активности путем восприятия внутренних энергетических условий клетки. Поэтому, в отличие от хемотаксиса (таксис к или от определенного внеклеточного соединения), энергетический таксис реагирует на внутриклеточный стимул (например, движущую силу протона , активность NDH-1 ) и требует метаболической активности. ^[15]
• Гравитаксис (исторически известный как геотаксис) — это направленное движение (вдоль вектора силы тяжести ) к центру тяжести . Планктонные личинки королевского краба , Lithodes aequispinus , сочетают положительный фототаксис (движение к свету) и отрицательный гравитаксис (движение вверх). ^[16] Также личинки полихеты , Platynereis dumerilii , сочетают положительный фототаксис (движение к свету, исходящему от поверхности воды) и вызванный УФ -излучением положительный гравитаксис (движение вниз), образуя пропорциональный хроматический глубиномер . ^[17] Как положительный, так и отрицательный гравитаксис обнаружены у различных простейших ( например , Loxodes , Remanella и Paramecium ). ^[18]
• Магнитотаксис , строго говоря, это способность ощущать магнитное поле и координировать движение в ответ. Однако этот термин обычно применяется к бактериям, которые содержат магниты и физически вращаются силой магнитного поля Земли . В этом случае «поведение» не имеет ничего общего с ощущением, и бактерии точнее описать как «магнитные бактерии». ^[19]
• Фаротаксис — это движение в определенное место в ответ на усвоенные или условные стимулы или навигация с помощью ориентиров. ^{[20] [21]}
• Фонотаксис — это движение организма в ответ на звук .
• Фототаксис — это движение организма в ответ на свет : то есть ответ на изменение интенсивности и направления света. ^{[8] [22]} Отрицательный фототаксис, или движение от источника света, демонстрируется у некоторых насекомых, таких как тараканы. ^[8] Положительный фототаксис, или движение к источнику света, выгоден для фототрофных организмов, поскольку они могут наиболее эффективно ориентироваться для получения света для фотосинтеза . Многие фитофлагелляты , например, эвглена , и хлоропласты высших растений обладают положительным фототаксисом, двигаясь к источнику света. ^[8] У прокариот наблюдается два типа положительного фототаксиса: скотофоботаксис наблюдается, когда перемещение бактерии из области, освещенной микроскопом, когда попадание в темноту сигнализирует клетке о необходимости изменить направление и снова войти на свет; второй тип положительного фототаксиса — это истинный фототаксис, который представляет собой направленное движение вверх по градиенту к увеличивающемуся количеству света. Существует иная классификация ориентации на темные области, называемая скототаксисом.
• Реотаксис — это реакция на течение в жидкости. Положительный реотаксис проявляется, когда рыба поворачивается лицом против течения. В текущем потоке такое поведение заставляет ее сохранять свое положение в потоке, а не быть снесенной течением. Некоторые рыбы будут демонстрировать отрицательный реотаксис, когда они будут избегать течения.
• Термотаксис — это миграция по градиенту температуры. Некоторые слизевики и мелкие нематоды могут мигрировать по удивительно малым градиентам температуры менее 0,1 °C/см. ^[23] Они, по-видимому, используют это поведение для перемещения на оптимальный уровень в почве. ^{[24] [25]}
• Тигмотаксис — это реакция организма на физический контакт или на близость физического разрыва в окружающей среде (например, крысы предпочитают плавать у края водного лабиринта). Считается, что личинки яблонной плодожорки используют тигмотаксисное чувство для обнаружения фруктов, которыми можно питаться. ^[26] Мыши и крысы, обитающие в созданных человеком сооружениях, склонны держаться ближе к вертикальным поверхностям; это в первую очередь проявляется в беге по стыку пола и стены. Усы ( вибриссы ) часто используются для обнаружения наличия стены или поверхности при отсутствии достаточного количества света у грызунов и кошачьих, чтобы помочь в тигмотаксисе.

Смотрите также

Биология

• Передвижение животных
• Гаптотаксис
• Механотаксис
• Оптомоторный ответ
• тропизм

Другой, более широкий контекст

• Таксономия , наука о категоризации или классификации

Ссылки

1. Генри Джордж Лидделл; Роберт Скотт (1940). «τάξις». Греко-английский лексикон . Оксфорд: Кларендон Пресс .
2. «такси» – через Бесплатный словарь .
3. "такси". Словарь Merriam-Webster.com . Merriam-Webster.
4. "такси". Dictionary.com Unabridged (Online). nd
5. Kendeigh, SC (1961). Экология животных. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ стр. 468 стр.
6. Дьюзенбери, Дэвид Б. (2009). Жизнь в микромасштабе , Гл. 14. Издательство Гарвардского университета, Кембридж, Массачусетс ISBN 978-0-674-03116-6 . 
7. Маккензи, Дана (6 марта 2023 г.). «Как животные следуют своему носу». Knowable Magazine . Annual Reviews. doi : 10.1146/knowable-030623-4 . Получено 13 марта 2023 г.
8. Мартин, EA, ред. (1983). Macmillan Dictionary of Life Sciences (2-е изд.). Лондон: Macmillan Press. стр. 362. ISBN 0-333-34867-2.
9. Кеннеди, Дж. С.; Марш, Д. (1974). «Анемотаксис, регулируемый феромонами, у летающих бабочек». Science . 184 (4140): 999–1001. Bibcode :1974Sci...184..999K. doi :10.1126/science.184.4140.999. PMID  4826172. S2CID  41768056.
10. Невитт, Габриэль А.; Лосекут, Марсель; ВаймерскирхВаймерскирх, Анри (2008). «Доказательства обонятельного поиска у странствующего альбатроса, Diomedea exulans». PNAS . 105 (12): 4576–4581. doi : 10.1073/pnas.0709047105 . PMC 2290754 . PMID  18326025. 
11. Тогунов, Рон (2017). «Ветровые ландшафты и обонятельная фуражировка у крупного плотоядного». Scientific Reports . 7 : 46332. Bibcode :2017NatSR...746332T. doi :10.1038/srep46332. PMC 5389353 . PMID  28402340. 
12. Мугнаини, Матиас; Мехротра, Друв; Давуан, Федерико; Шарма, Варун; Мендес, Ана Рита; Герхардт, Бен; Конча-Миранда, Мигель; Брехт, Майкл; Клеменс, Энн М. (2023). «Супраорбитальные усы действуют как антенны, воспринимающие ветер у крыс». PLOS Biology . 21 (7): e3002168. doi : 10.1371/journal.pbio.3002168 . ISSN  1545-7885. PMC 10325054. PMID 37410722  . 
13. Редди, Гаутам; Мурти, Венкатеш Н.; Вергассола, Массимо (10 марта 2022 г.). «Обонятельное зондирование и навигация в турбулентных средах». Annual Review of Condensed Matter Physics . 13 (1): 191–213. Bibcode : 2022ARCMP..13..191R. doi : 10.1146/annurev-conmatphys-031720-032754. ISSN  1947-5454. S2CID  243966350.
14. Blass, EM (1987). «Опиоиды, сладости и механизм положительного воздействия: широкие мотивационные импликации». В Dobbing, J (ред.). Сладость . Лондон: Springer-Verlag. стр. 115–124. ISBN 0-387-17045-6.
15. Швайниццер Т., Йозенханс К. Бактериальные энергетические такси: глобальная стратегия? Arch Microbiol. 2010 июль;192(7):507-20.
16. CF Adams & AJ Paul (1999). «Фототаксис и геотаксис светоадаптированных зоэа золотистого королевского краба Lithodes aequispinus (Anomura: Lithodidae) в лаборатории». Журнал биологии ракообразных . 19 (1): 106–110. doi :10.2307/1549552. JSTOR  1549552.
17. Верасто, Чаба; Гуманн, Мартин; Цзя, Хуэйён; Раджан, Винот Бабу Видин; Безарес-Кальдерон, Луис А.; Пинейро-Лопес, Кристина; Рэндел, Надин; Шахиди, Реза; Михилс, Нико К.; Ёкояма, Сёдзо; Тессмар-Райбл, Кристин; Жекели, Гаспар (29 мая 2018 г.). «Цепи ресничных и рабдомерных фоторецепторных клеток образуют датчик спектральной глубины в морском зоопланктоне». электронная жизнь . 7 . doi : 10.7554/eLife.36440 . ПМК 6019069 . ПМИД  29809157. 
18. T. Fenchel & BJ Finlay (1 мая 1984 г.). «Геотаксис у реснитчатых простейших Loxodes». Журнал экспериментальной биологии . 110 (1): 110–133. doi : 10.1242/jeb.110.1.17 .
19. Дьюзенбери, Дэвид Б. (2009). Жизнь в микромасштабе , стр. 164–167. Издательство Гарвардского университета, Кембридж, Массачусетс ISBN 978-0-674-03116-6 . 
20. pharotaxis в Word Info
21. Барроуз, Эдвард М. (2011). Справочник по поведению животных: словарь поведения животных, экологии и эволюции, третье издание (3, иллюстрированное, переработанное издание). CRC Press. стр. 463. ISBN 978-1-4398-3652-1.
22. Менцель, Рэндольф (1979). «Спектральная чувствительность и цветовое зрение у беспозвоночных». В H. Autrum (ред.). Сравнительная физиология и эволюция зрения у беспозвоночных — A: Фоторецепторы беспозвоночных . Справочник по сенсорной физиологии. Т. VII/6A. Нью-Йорк: Springer-Verlag. С. 503–580. См. раздел D: Поведение, специфичное для длины волны, и цветовое зрение. ISBN 3-540-08837-7.
23. Дьюсенбери, Дэвид Б. (1992). Сенсорная экология , стр. 114. WH Freeman, Нью-Йорк. ISBN 0-7167-2333-6 . 
24. Dusenbery, DB Behavioral Ecology and Sociobiology , 22:219–223 (1988). «Избегаемая температура ведет к поверхности:…»
25. Dusenbery, DB Biological Cybernetics , 60:431–437 (1989). «Простейшее животное может использовать сложную последовательность стимулов, чтобы найти местоположение:…»
26. Джексон, Д. Майкл (15 мая 1982 г.). «Поисковое поведение и выживание 1-й возрастной стадии яблонной моли». Анналы энтомологического общества Америки . 75 (3): 284–289. doi :10.1093/aesa/75.3.284. ISSN  0013-8746.

Внешние ссылки

• Носсаль, Ральф (1980). Ягер, Вилли; Рост, Герман; Тауту, Петре (ред.). «Математические теории топотаксиса». Биологический рост и распространение . Берлин, Гейдельберг: Springer: 410–439. дои : 10.1007/978-3-642-61850-5_37. ISBN 978-3-642-61850-5.
• Вергассола, Массимо; Виллермо, Эммануэль; Шрайман, Борис И. (январь 2007 г.). «Инфотаксис как стратегия поиска без градиентов». Nature . 445 (7126): 406–409. doi :10.1038/nature05464. ISSN  1476-4687.