Fråga:
Hur motstår kackerlackor effekterna av joniserande strålning?
user132
2011-12-15 22:32:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kackerlackor är mycket hårda insekter. Det är känt att de bland annat kan motstå utbrott av joniserande strålning som skulle döda en människa.

Förklaringarna till detta observerade motstånd jag har sett inkluderar att celldelning inte är så snabb i kackerlackor och den relativa enkelheten hos dessa insekter jämfört med andra organismer. Jag vet att mikrober kan motstå strålning genom att ha "tufft" DNA (fler GC-baspar) och färdiga reparationssystem. Har kackerlackor också mekanismer som dessa, eller är det verkligen så enkelt som att de är, ja, "enkla"?

De flesta insekter har liknande motstånd mot kackerlackor ... IMO det är mer att människor är svaga än insekter är starka.
@mbq Starka och svaga är ganska subjektiva ord. Jag kunde lika giltigt säga min åsikt att insekter är biologiskt enklare varelser vars genom kan tåla en större mängd mutationer och fortfarande är fullt funktionella / livskraftiga leddjur, men jag har inga bevis för att säkerhetskopiera det.
@Lisa I förhållande till något medianmotstånd inte så mycket. Observera också att detta är en kommentar och jag har gjort en ansvarsfriskrivning att detta är min spekulation.
Några referenser om exakt hur mycket strålning kackerlackor tål i [den här artikeln] (http://www.abc.net.au/science/articles/2006/02/23/1567313.htm).
Två svar:
Alexander Galkin
2011-12-16 05:25:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Som läkare kan jag föreställa mig följande mekanismer (allt är bara spekulativt resonemang):

  1. Insekter har inte blod stark>. Istället har de hemolymf vars primära roll inte är syretransport (de har ett ytterligare trakealsystem för detta ändamål) utan snarare det som näringsämnen. De behöver alltså inte (och har inte) en intensiv spridning av blodkroppsprekorer - dessa (benmärg, mjälte) är de mest mottagliga för strålning i en människokropp och en kropp.

  2. Insekter har ett ganska primitivt immunsystem som mestadels är humoralt [a] och mycket mindre cellulär [b] jämfört med immunsystemet hos djur och människor. Detta eliminerar nästa vanliga svaga plats i kroppen: lymfkörtlar, tymus, återigen mjälte och benmärg etc.

  3. Insekter har i allmänhet en mycket primitiv och i många fall också ganska decentraliserat nervsystem : ganglierna är organiserade i en slags sladd och även om huvudgångarna oftast är större är denna dominans inte lika framträdande som vid CNS och PNS hos djur och människor. Därför är detta system mycket mer tolerant mot förluster.

1.-3. Därför är den enda känsliga delen av insekter tarmepitel som förnyas regelbundet (liknar det hos människor, också ett känt strålningsmål), men ...

  1. Insekter (och i allmänhet artropoder) är kända för att ha exoskelett . Detta fungerar potentiellt som en bra "rustning" för sårbara tarmceller och filtrerar bort de mest tunga partiklarna (som alfa- och i vissa avseenden också beta-partiklarna). REDIGERA : Detta verkar inte vara ett riktigt skydd, se diskussionen i kommentarer.

Därför är det inte en överraskning att insekter i allmänhet uppvisar mycket högre motståndskraft mot strålning.

REDIGERA : Eftersom det korrekt lades till i kommentarerna finns det även spel som är mest känsliga för strålning (eftersom de bara bär hälften av den normala genetiska informationen och inte kan reparera mutationer). Även om lesionerna i gameter inte leder till omedelbar död kan den potentiella steriliteten lätt orsaka utrotningen.

Emellertid är kackerlackor (och insekter i allmänhet) kända för att vara djur, vilket betyder att de gynnar kvantiteten (r) framför kvaliteten (K) av deras våren. Denna strategi är optimal när man hanterar strålningsinducerade förändringar i könsceller: det höga antalet avkommor kompenserar för de genetiska bristerna i könscellerna.

[a] - betyder som har utsöndrat peptider i deras hemolymf som skyddar dem
[b] - det finns fagocyter, något som liknar vävnadsmagrofager hos människor, men resten av cellkedjorna i immunsvar hos ryggradsdjur , som T- och B-celler, saknas helt. De är ansvariga för medling och förstärkning av immunsvaret hos ryggradsdjur och är de celler som är mest mottagliga för strålningsskador.

Det är ett mycket bra svar. Jag har emellertid reservationer när det gäller den sista punkten (dvs. exoskelett). För det första skulle jag satsa på att tunn exoskelettskärmstrålning är mycket mindre än människans hud (den totala mängden är proportionell mot tvärsnittet, dvs ~ massa / area (givet samma atomsammansättning), vilket är större för huden). För det andra kommer sannolikt alfapartiklar att stoppas av båda (några cm luft räcker), beta behöver några cm kött (beroende på dess energi) så det skadar sannolikt hela insektsvolymen men inte av mänsklig och gammastrålning vann kan inte stoppas av varken exoskelett eller hud.
@PiotrMigdal Du har nog rätt. Det jag tog hänsyn till är att kitin kan liknas med polysacharider som är kända för att ha högre roentgenologisk densitet jämfört med kött. Kan du bekräfta eller motbevisa det?
Även om det inte är mitt huvudämne, slår jag vad om att (som sagt) för alla typiska organiska ämnen är avskärmningen ~ massa / yta. Och eftersom kitin har en densitet på ~ 1,5 g / cm ^ 3 ([ref] (http://jcs.biologists.org/content/21/1/73.full.pdf)) 1 cm kött motsvarar ~ 7 mm av kitin. Så för strålning som varken stoppas eller överförs av båda är insekter (om de inte är extremt stora) mindre skyddade. Det kan dock finnas några nyanser och jag tror att det gör mig till en bra fråga för http://physics.stackexchange.com.
Det humorala och cellulära immunsystemet är delar av det adaptiva immunsystemet, som endast finns i ryggradsdjur. Insekter har endast medfödda immunförsvar som innehåller fagocyter och peptider (utsöndras av celler i fettkroppen). Du nämnde inte om könsceller, förmodligen de mest känsliga cellerna för strålning (eftersom de är haploida).
@MartaCz-C Jag använder orden "humoralt och cellulärt" i deras direkta betydelse här, snarare än att hänvisa till delarna av det adaptiva immunsystemet: denna användning är acceptabel och finns i många forskningspapper om insekter ([exempel] (http: // rspb.royalsocietypublishing.org/content/early/2010/08/10/rspb.2010.1563.full)). Men tack för ditt förslag, jag kommer att redigera mitt svar.
De lever inte så länge, så cancer är inte lika stort problem.
shigeta
2011-12-16 02:48:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Studier av Deinococcus radiodurans , den mest radioaktivt toleranta mikroorganismen vi känner, visar att den har många gener för DNA-reparation.

När det gäller kackerlackan antar jag att förutom att reparera gener, och kanske vissa antioxidanter som produceras i cellerna för att släcka fria radikaler som produceras av strålning, det faktum att kackerlackorna lägger många, många ägg är också användbart. Om strålningen dödar 99,99% av kackerlackorna kommer du fortfarande att ha några insekter som kommer från äggkopplingarna.

Urval är insektsvänner när du är ett k-begränsat djur!



ⓘ
Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...