Xenopus — rodzaj żab szponiastych (20 gatunków) i organizmy modelowe

Xenopus — 20 gatunków żab szponiastych z Afryki subsaharyjskiej. Organizmy modelowe w biologii rozwoju, toksykologii i neurobiologii. Poznaj morfologię, poliploidalność i zastosowania.

Xenopus, powszechnie znany jako żaba szponiasta, to rodzaj żab wodnych pochodzących z Afryki subsaharyjskiej. Znanych jest około dwudziestu gatunków. Dwa najbardziej znane przedstawiciele tego rodzaju to Xenopus laevis i Xenopus tropicalis, które są szeroko badane jako organizmy modelowe w biologii rozwoju, biologii komórki, toksykologii, neurobiologii oraz do modelowania ludzkich chorób i wad wrodzonych.

Opis morfologiczny

Żaby z rodzaju Xenopus są w większości w pełni wodne. Mają spłaszczone ciało i silne tylne kończyny przystosowane do pływania. Palce tylnych kończyn są w pełni pokryte błoną pławną (pajęczynami), natomiast palce przednich kończyn zwykle nie są błoniaste. Trzy palce na każdej stopie zakończone są widocznymi, ciemnymi pazurami, co dało im polską nazwę „żaby szponiaste”. Skóra jest gładka lub lekko chropowata, a ubarwienie zmienne — od oliwkowego, brązowego po szarawe plamy, umożliwiające kamuflaż w środowisku wodnym.

Siedlisko i sposób życia

Xenopus występuje głównie w stojących i wolnopłynących wodach: stawach, jeziorach, wolno płynących odcinkach rzek, a także w okresowych zbiornikach wodnych. Są zwierzętami w dużym stopniu nocnymi i aktywnymi w wodzie; potrafią zanurzać się i poruszać się po dnie w poszukiwaniu pokarmu. Dieta jest głównie drapieżna — obejmuje bezkręgowce wodne, drobne ryby, kijanki i padłe organizmy.

Rozmnażanie i rozwój

Rozmnażanie odbywa się zewnętrznie: samica składa jajeczka, które są zapładniane przez samca. Jaja są duże i bogate w żółtko, co ułatwia obserwacje rozwoju zarodkowego in vitro. Szybki i łatwy dostęp do embrionów oraz duże oocyty (komórki jajowe) czynią te gatunki szczególnie użytecznymi w badaniach embryologicznych i eksperymentach z mikroiniekcją.

Organizmy modelowe i zastosowania w badaniach

Xenopus są cenione w laboratoriach z kilku powodów:

• Duże oocyty i jaja ułatwiają mikroskopię oraz mikroiniekcje substancji (mRNA, białek, reagentów molekularnych).
• X. laevis i X. tropicalis mają dobrze zbadane cykle rozwojowe i dostępne zasoby genetyczne; genom X. tropicalis jest diploidalny, co ułatwia analizy genetyczne, natomiast X. laevis jest allotetraploidem.
• Są wykorzystywane w badaniach nad rozwojem układu nerwowego, organogenezą, sygnalizacją komórkową, toksykologią środowiskową oraz w modelowaniu ludzkich chorób genetycznych.
• Historycznie X. laevis były używane jako „test ciążowy” – w początkach XX wieku wstrzyknięcie moczu kobiety ciężarnej do żaby wywoływało owulację i było wykorzystywane do wykrywania ciąż.

Poliploidalność i genetyka

Rodzaj Xenopus jest znany z poliploidalności — niektóre gatunki posiadają wiele zestawów chromosomów (np. tetraploidalność, oktoploidalność, a nawet do 12 zestawów chromosomów u niektórych linii). Ta zmienność genomowa jest przedmiotem badań ewolucyjnych i molekularnych. Dzięki temu porównania między diploidalnym X. tropicalis a allotetraploidowym X. laevis dostarczają cennych informacji o ewolucji genomu, ekspresji genów i funkcjach zduplikowanych kopii genów. W ostatnich latach techniki takie jak CRISPR/Cas9 zostały zaadaptowane do manipulacji genetycznych u Xenopus, co jeszcze zwiększa ich wartość jako organizmów modelowych.

Wpływ na środowisko i status ochronny

X. laevis zostały introdukowane do wielu rejonów świata poza naturalnym zasięgiem i w niektórych miejscach uznawane są za gatunek inwazyjny. Introdukcje łączyły się z konkurencją z rodzimymi płazami, drapieżnictwem i rozprzestrzenianiem patogenów, w tym grzyba chytridiomykozy (Batrachochytrium dendrobatidis), który ma poważny wpływ na populacje płazów na całym świecie. Stan ochrony poszczególnych gatunków Xenopus różni się — niektóre są powszechne i liczne, inne mogą być zagrożone lokalnymi presjami środowiskowymi.

Gatunki i znaczenie praktyczne

Wśród około dwudziestu gatunków rodzaju warto wyróżnić m.in.: Xenopus laevis (często stosowana w pracowniach), Xenopus tropicalis (diploidalny model genomowy), Xenopus borealis oraz inne gatunki o znaczeniu regionalnym. Ze względu na ich znaczenie w badaniach naukowych, znajomość biologii, ekologii i potrzeb hodowlanych Xenopus jest ważna zarówno dla naukowców, jak i dla osób zajmujących się ochroną przyrody.

Podsumowanie: Xenopus to grupa wodnych żab afrykańskich o dużej wartości naukowej. Ich specyficzne cechy — duże jaja i oocyty, zewnętrzny rozwój embrionalny, a także zróżnicowana poliploidalność — uczyniły je kluczowymi organizmami modelowymi w wielu dziedzinach biologii. Jednocześnie niektóre gatunki mogą stanowić problem w ekosystemach, gdy zostaną introdukowane poza naturalny zasięg.

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest Xenopus?

P: Ile znanych jest gatunków Xenopus?

P: Jakie są dwa najbardziej znane gatunki Xenopus?

P: Jako co badane są Xenopus laevis i Xenopus tropicalis?

P: Czym jest poliploidalność u Xenopus?

P: Jakie są cechy fizyczne Xenopus?

P: Z jakiego regionu pochodzą żaby Xenopus?

Szukaj według litery