При гигиенических исследованиях актуальной задачей является поиск простых многоклеточных животных с социальным поведением для решения фундаментальных вопросов взаимодействия клеток с дестабилизирующими факторами внешней среды. К таким факторам относится световая среда, которая через спектральный состав света управляет биологическими часами живых организмов. Свет через систему ганглиозных клеток глаз и шишковидную железу с ее системой «серотонин-мелатонин» управляет «циркадными ритмами» человека. Шишковидная железа в своей структуре имеет пространственное распределение микрокристаллов СаСО3, клетки синтеза серотонина и мелатонина из триптофана, а также нейропептидную сеть. Поиск животного для исследования и моделирования процессов в шишковидной железе человека является актуальной гигиенической задачей. Таким модельным животным может стать Trichoplax (Placozoa), имеющий простейшую организацию среди известных организмов всего с шестью различными типами клеток, но с выдающимся социальным поведением. Проведен теоретический анализ спектрального состава света и степени его поляризации в морской среде обитания простейшего многоклеточного животного Trichoplax (Placozoa), а также особенностей его генно-клеточного строения. Исходя из законов гидрооптики и стратегии выживания («пища-жертва») определены координатные оси световой среды для Trichoplax: (световая вертикаль (395 нм) и две горизонтальные световые оси - отраженный горизонтальный свет от пищи (зеленый - 532 нм) и исходящий от арагонитового панциря хищника моллюска флуоресцентный свет (красный - 630 нм). На основании реакций животного на эти RGB световые стимулы высказана и подтверждена гипотеза о наличии RGB-таксиса у Trichoplax. Для управления Trichoplax выбраны монохромные световые сигналы красный - 630 нм, зеленый - 532 нм и синий - 395 нм.
световые стимулы, Trichoplax, кристаллические клетки, арагонит, шишковидная железа, кристаллы кальцита, фототаксис, триптофан, серотонин, нейропептидная сеть, циркадные ритмы
1. Schierwater B., DeSalle R. Placozoa. Current Biology, 2018, vol. 28, no. 3, pp. 97-98.
2. Брылев B.А., Крючков B.Н., Залепухин В.В. Теоретические аспекты биоразнообразия: Учебное пособие. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2003. @@Brylev V.A., Kryuchkov V.N., Zalepukhin V.V. Theoretical aspects of biodiversity: Tutorial. Volgograd: VolGU Publishing House, 2003. (In Russ.)
3. Srivastava M. et al. The Trichoplax genome and the nature of placozoans. Nature, 2008, vol. 454, pp. 955-960.
4. Smith C. et al. Novel Cell Types, Neurosecretory Cells and Body Plan of the Early-Diverging Metazoan, Trichoplax adhaerens 2014. Curr Biol., 2014, vol. 24, no. 14, pp. 1565-1572. doi:https://doi.org/10.1016/j.cub.2014.05.046
5. Smith C.L., Pivovarova N., Reese T.S. Coordinated Feeding Behavior in Trichoplax, an Animal without Synapses. PLoS ONE, 2015, vol. 10, no. 9, e0136098. DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pone.0136098
6. Moroz L.L. NeuroSystematics and Periodic System of Neurons: Model vs Reference Species at Single-Cell Resolution. ACS Chemical Neuroscience, 2018, vol. 9, pp. 1884-1903. doihttps://doi.org/10.1021/acschemneuro.8b00100
7. Никитин М. Нейротрансмиттеры и их функции у трихоплакса - животного без нервной системы. https://www.youtube.com/watch?v=OwnA4oFro0w. @@Nikitin M. Neurotransmitters and their functions in Trichoplax - an animal without nervous systems. (In Russ.)
8. Romanova D.Y., Smirnov I.V. et al. Sodium action potentials in placozoa: Insights into behavioral integration and evolution of nerveless animals. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2020. doi:https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.08.020
9. Armona Sh., Storm Bullb M., Aranda-Diaza A., Manu Prakasha. C Ultrafast epithelial contractions provide insights into contraction speed limits and tissue integrity. PNAS, 2018, vol. 115, no. 44.
10. Ilton M. et al. The principles of cascading power limits in small, fast biological and engineered systems. Science, 2018, vol. 360, eaao1082.
11. Mayorova T.D. et al. Cells containing aragonite crystals mediate responses to gravity in Trichoplax adhaerens (Placozoa), an animal lacking neurons and synapses. PLoS One 13, 2018, e0190905. doi:https://doi.org/10.1371/journal.pone.0190905
12. Mayorova T.D. et al. A Gravity-Sensing Cell in Trichoplax adhaerens, an Early Branching Metazoan.337.04. Conference: Society for Neuroscience 2016, in San Diego.
13. Moroz L.L., Romanova D.Y., Nikitin M.A., Dosung Sohn, Kohn Andrea B. The diversification and lineage-specific expansion of nitric oxide signaling in Placozoa: insights in the evolution of gaseous transmission Emilie Neveu, and Dirk Fasshauer Frederique Varoqueaux Scientific reports, Nature Publishing Group (United Kingdom), 2020. doi: 10:13020-10
14. Nikitin M. Bioinformatic prediction of Trichoplax adhaerens regulatory peptides. General and Comparative Endocrinology, Academic Press (United States), 2014. doi:https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2014.03.049
15. Романова Д.Ю. Разнообразие клеточных типов у гаплотипа H4 PLACOZOA SP. Морской биологический журнал, 2019, т. 4, № 1, pp. 81-90. @@Romanova D.Yu. Diversity of cell types in the H4 PLACOZOA SP. Nautical biological journal, 2019, vol. 4, no. 1, pp. 81-90. (In Russ.)
16. Серавин Л.Н., Гудков А.В. Trichoplax adhaerens (тип Placozoa) - одно из самых примитивных многоклеточных животных. Санкт-Петербург: ТЕССА, 2005, т. 69. @@Seravin L.N., Gudkov A.V. Trichoplax adhaerens (type Placozoa) is one of the most primitive multicellular animals. St. Petersburg: TESSA, 2005, vol. 69. (In Russ.)
17. Знакомьтесь: Трихоплакс, простейшее животное на Земле https://scientificrussia.ru/articles/znakomtes-trihoplaks-prostejshee-zhivotnoe-na-zemle. [Meet Trichoplax, the simplest animal on Earth (In Russ.)]
18. Heyland A., Croll R., Goodall S., Kranyak J., Wyeth R. Trichoplax adhaerens, an Enigmatic Basal Metazoan with Potential Trichoplax adhaerens, February. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), 2014, vol. 1128, pp. 45-61.
19. Журавлев Ю.Н., Карпенко А.А., Гузев М.А. К многообразию функций гуанинсодержащих структур в живых системах. Вестник ДВО РАН, 2021, № 2. [Zhuravlev Yu.N., Karpenko A.A., Guzev M.A. To the variety of functions of guanine-containing structures in living systems. Bulletin FEB RAS, 2021, no. 2. (In Russ.)] doi: 10.371102/0869-7698_2021_02_01
20. Mansi Srivastava. The Trichoplax genome and the nature of placozoans. Nature, 2008, vol. 454, pp. 955-960.
21. «Невидимая» рыба может осветить путь к лучшим оптическим устройствам https://ru.livingorganicnews.com/invisible-fish-could-light-way-better-optical-devices 775007. @@Invisible Fish May Light the Way to Better Optics (In Russ.)
22. Characterization of Light Reflection of Fish Guanine Crystals by Diamagnetic Micromanipulation.
23. Michiels N.K., Anthes N., Hart N.S., Herler J., Meixner A.J., Schleifenbaum F., Schulte1 G., Siebeck U.E., Sprenger D., Wucherer M.F. Red fluorescence in reef fish: A novel signalling mechanism? BMC Ecology, 2008, vol. 8, no. 16. doi:https://doi.org/10.1186/1472-6785-8-16
24. Johnsen S. The Optics of Life: A Biologist’s Guide to Light in Nature "Оптика жизни: руководство биолога по свету в природе" https://babylonzoo.blog/optics/index.html
25. Очаковский Ю.Е., Копелевич О.В., Войтов В.И. Свет в море https://coollib.com/b/279274/read @@Ochakovsky Yu.E., Kopelevich O.V., Voitov V.I. Light in the sea (In Russ.)
26. Eitel M., Osigus H.J., DeSalle R., Schierwater B. Global diversity of the Placozoa. PLoS One, 2013, vol. 8, no. 4, e57131. DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pone.0057131. PMID 23565136.
27. Wenjie Zhu, a Jiaping Lin, a Chunhua Caia, Yingqing Lua. Biomimetic mineralization of calcium carbonate mediated by a polypeptide-based copolymer.
28. Nicolette Nadene Houreld Shedding Light on a New Treatment for Diabetic Wound Healing: A Review on Phototherapy ScientificWorldJournal. 2014 doi:https://doi.org/10.1155/2014/398412.
29. Чачина Н.А., Кирток А.Н., Фролова M.C., Векшин Н.Л. Mитохондрии - силовые электростанции нейронных сетей. Нейроинформатика: Сборник статей. Ч. 1, М., 2013, c. 219-229. @@Chachina N.A., Kirtok A.N., Frolova M.C., Vekshin N.L. Mitochondria - power plants of neural networks. Neuroinformatics Collection of articles. Part 1, M., 2013, pp. 219-229. (In Russ.)
30. Романова Д.Ю. Сравнительный анализ организации типов клеток и поведения у PLACOZOA. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. 2020, 26 c. @@Romanova D.Yu.Comparative analysis of the organization of cell types and behavior in PLACOZOA. Abstract of dissertation for the degree of candidate biological sciences. 2020, 26 p. (In Russ.)
31. Novikov V.E., Levchenkova O.S., Pozhilova E.V. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. Smolensk State Medical University, Smolensk, Russia, 2016, vol. 14, no. 2, pp. 38-46.
32. Pereza Y.R., Etchenique R. Optical manipulation of animal behavior using a ruthenium-based phototrigger. Photochemical & Photobiological Sciences Issue, 2019, vol. 1.
33. Юрре Т.А., Рудая Л.И., Климова Н.В., Шаманин В.В. Органические материалы для фотовольтаических и светоизлучающих устройств. Физика и техника полупроводников, 2003, т. 37, № 7. @@Yurre T.A., Rudaya L.I., Klimova N.V., Shamanin V.V. Organic materials for photovoltaic and light-emitting devices. Physics and technology of semiconductors, 2003, vol. 37, no. 7. (In Russ.)
34. Crystallization Pathways in Biomineralization. Annual Review of Materials Research, 2011, vol. 41, pp. 21-40. doi:https://doi.org/10.1146/annurev matsci-062910-095803
35. Mizukawa Y. Characterization of Light Reflection of Fish Guanine Crystals. Diamagnetic Micromanipulation Doctoral Theses, 2016, vol. 111.
36. Chikashige T., Iwasaka M. Magnetically-assembled micro/mesopixels exhibiting light intensity enhancement in the (012) planes of fish guanine crystals. AIP Advances 8, 2018, 056704. doi:https://doi.org/10.1063/1.5006135
37. Gur D., Palmer B.A., Weiner S., Addadi L. Light Manipulation by Guanine Crystals in Organisms: Biogenic Scatterers, Mirrors, Multilayer Reflectors and Photonic Crystals Advanced functional materials, 2017, vol. 27, iss. 6, 20171603514.
38. Speiser D.I., Eernisse D.J., Johnsen S. A chiton uses aragonite lenses to form images. Curr Biol., 2011, vol. 21, pp. 665-670. doi:https://doi.org/10.1016/j.cub.2011.03.033 PMID: 21497091.
39. Speiser D.I., DeMartini D.G., Oakley T.H. The shell-eyes of the chiton Acanthopleura granulate (Mollusca, Polyplacophora) use pheomelanin as a screening pigment. J Nat Hist., 2014, vol. 48, pp. 2899-2911. doi:https://doi.org/10.1080/00222933.2014.959572
40. Aizenberg J., Tkachenko A., Weiner S., Addadi L., Hendler G. Calcitic microlenses as part of the photoreceptor system in brittlestars. Nature, 2001, vol. 412, pp. 819-822. doi:https://doi.org/10.1038/35090573 PMID: 11518966
41. Ga´l J., Horva´th G., Clarkson E.N.K., Haiman O. Image formation by bifocal lenses in a trilobite eye? Vision Res., 2000, vol. 40, pp. 843-853. doi:https://doi.org/10.1016/S0042-6989(99)00216-3 PMID:10683460
42. Козлов Д.В. Физическая химия, лекции https://studfile.net/preview/4482440/ @@Kozlov D.V. Physical chemistry, lectures (In Russ.)
43. Разгадать тайны Черного моря: какие работы ведутся в лабораториях ИнБЮМа https://www.youtube.com/watch?v=MEbz9t4eVVA&feature=emb_logo. @@Unravel the secrets of the Black Sea: what work is being done in the laboratories of in IBSS (In Russ.)
