ผู้ใช้:Sauceseiji/กระบะทราย

หมีนํ้า (Tardigrades)

หมีนํ้า
Hypsibius dujardini
การจำแนกชั้นทางวิทยาศาสตร์
อาณาจักร:	Animalia
ไฟลัมใหญ่:	Ecdysozoa
ไฟลัม:	Tardigrada
ชั้น:	Eutardigrada Heterotardigrada Mesotardigrada

บทนำ

สัตว์ที่อึดที่สุดในโลก

หมีนํ้า (Tardigrades) เป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่อาศัยอยู่ในนํ้า พวกมันใช้นํ้าในการหาอาหาร เจริญเติบโต และสืบพันธุ์ดังเช่นสัตว์นํ้าทั่วไป ถ้าปราศจากนํ้า หมีนํ้าจะเปลี่ยนแปลงรูปร่างของตัวเองให้มีลักษณะคล้ายถังไม้ เรียกว่า "tun" และอยู่ในสภาวะจำศีลโดยลดอัตราเมแทบอลิซึมลง ซึ่งจะทำให้พวกมันมีชีวิตอยู่ได้อีกหลายปีในพื้นที่ที่แห้ง เราเรียกกระบวนการในการนี้ว่า Cryptobiosis นอกจากนี้เรายังสามารถพบหมีนํ้าได้ตามพื้นที่เปียกชื้นหรือแหล่งนํ้าต่าง ๆ เช่น นํ้าทะเล นํ้าจืด นํ้ากร่อย พื้นที่ชุมนํ้า บนมอสส์ ไลเคน ซากใบใม้ ดิน หรือแม้แต่ตามผืนทรายของแนวชายฝั่งทะเล ก็สามารถพบหมีนํ้าได้

หมีนํ้า เป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นสัตว์ที่มีความอึดที่สุดในโลก โดยสามารถอาศัยอยู่ภายใต้สภาวะแวดล้อมแบบสุดขีดหลายรูปแบบ (Polyextremophiles) ตัวอย่าง เช่น

1. หมีน้ำสามารถมีชีวิตอยู่ได้ในที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า -272.8°C (ได้ประมาณ 1 นาที) และที่ -200°C (อยู่ได้ประมาณ 1 วัน)
2. สามารถมีชีวิตอยู่ได้ในที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 151 °C
3. สามารถทนรังสีได้มากกว่ามนุษย์ถึง 1,000 เท่า
4. เมื่อปราศจากน้ำพวกมันจะอยู่ในสภาพจำศีลได้กว่า 100 ปี และเมื่อได้รับน้ำพวกมันสามารถฟื้นคืนชีพขึ้นได้อีกครั้ง
5. สามารถอยู่ได้ในสภาพนอกโลก

ชื่อ

โยฮันน์ ออกัส อิฟเฟรียม โกซ์ (Johann August Ephraim Goeze) เป็นคนแรกที่ตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ให้หมีนํ้า คือ kleiner Wasserbär (ปัจจุบันเปลี่ยนเป็น Bärtierchen) ซึ่งมีความหมายในภาษาเยอรมันว่า "หมีนํ้าตัวเล็ก ๆ " ส่วนชื่อไฟลัม Tardigrada นั้นถูกตั้งโดยนักชีววิทยาชาวอิตาลี ลาซซาโน่ สปอลลานซานี (Lazzaro Spallanzani) ในปี ค.ศ.1773 และมีความหมายว่า "เดินช้า" ตามลักษณะการเคลื่อนไหวของมันที่เคลื่อนที่ไปอย่างช้า ๆ นั่นเอง

ลักษณะ

ไฟล์:Tatdigrades.jpg

ลักษณะทั่วไปของหมีนํ้า

หมีนํ้า มีลักษณะลำตัวเป็นรูปทรงกระบอก ลำตัวแบ่งเป็นปล้อง เป็นสัตว์ที่มีขนาดเล็ก มองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ (microscope) ลำตัวปกคลุมด้วยคิวติเคิล (cuticle) ไม่มีแคลเซียมเคลือบ และมีแขนงยื่นออกมาจากลำตัวทำหน้าที่เสมือนขา หมีนํ้าโดยทั่วไปมีความยาวตลอดทั้งลำตัวประมาณ 0.3-0.5 มิลลิเมตร แม้แต่ตัวที่โตเต็มวัยก็ยังมีความยาวตลอดลำตัวเพียง 1.2 มิลลิเมตร ทั้งลำตัวแบ่งออกเป็น 5 ปล้อง แบ่งเป็นส่วนหัว 1 ปล้อง ส่วนลำตัว 3 ปล้องที่มีรยางค์ขายื่นออกจากลำตัว และส่วนท้ายอีก 1 ปล้องพร้อมรยางค์ขาคู่ที่ 4 ที่ปลายสุดของขาแต่ละขาจะมีกรงเล็บ (claw) ซึ่งอาจจะมีหรือไม่มีรยางค์พิเศษที่ยื่นออกมาอีกก็ได้ ดังเช่น ในหมีนํ้าบางชนิด บริเวณปลายสุดของกรงเล็บจะมีปุ่มดูดที่ช่วยในการเคลื่อนไหวหรือการกินอาหาร ทั้งนี้ ลักษณะของกรงเล็บยังสามารถใช้ในการจัดจำแนกชนิดของหมีนํ้าได้อีกด้วย

ชั้นคิวติเคิลที่ปกคลุมลำตัวของหมีนํ้านั้นบาง และไม่มีแคลเซียมเคลือบ ผนังชั้นในของคิวติเคิลประกอบด้วยสารไคติน (chitin) ซึ่งทำให้ลำตัวของหมีนํ้านั้นมีความแข็งแรงและทนทาน ส่วนหัวและส่วนท้ายลำตัวก็ปกคลุมด้วยคิวติเคิลเช่นเดียวกัน ซึ่งชั้นคิวติเคิลทั้งหมดนี้จะหลุดออกเมื่อหมีนํ้าลอกคราบเพื่อเพิ่มขนาดลำตัวให้ใหญ่ขึ้น หมีนํ้าที่อาศัยอยู่ในนํ้าจืดจะมีสีขาวหรือไม่มีสี ในขณะที่หมีนํ้าที่อยู่ในพื้นที่ชุ่มนํ้าจะมีสีสันที่หลากหลายแตกต่างกันไป เช่น สีนํ้าตาล สีเหลือง สีส้ม สีชมพู สีแดง สีเขียว สีม่วง หรือสีดำ ขึ้นอยู่กับของเหลวภายในตัว (hemocoel) เม็ดสีที่อยู่บนคิวติเคิล และเม็ดสีในชั้นใต้ผิวหนัง ชั้นคิวติเคิลอาจจะเรียบ ขรุขระ หรืออาจมีหนามสั้น ๆ ยื่นออกมาก็ได้ แม้กระทั่งในหมีนํ้าบางชนิดชั้นคิวติเคิลอาจแตกออกเป็นส่วน ๆ คล้ายหมีนํ้าสวมเกราะ ทั้งนี้ ลักษณะของคิวติเคิลที่แตกต่างกันสามารถใช้ในการจำแนกหมีนํ้าออกเป็นกลุ่มใหญ่ ๆ ได้

สมองของหมีนํ้า แบ่งออกเป็นส่วนหน้าและส่วนหลัง ส่วนหน้ามี 1 พู (a dorsal lobe ganglion) ส่วนหลังมี 4 พู ในหมีนํ้าบางชนิดอาจมีจุดตา (eye spot) ซึ่งแตกต่างจากตาในสัตว์ชั้นสูง มีหน้าที่ไวต่อการกระตุ้นด้วยแสง ส่วนหัวของหมีนํ้ามีหนวดที่เรียงเป็นวงกลม ทำหน้าที่รับสัมผัสจากสารเคมี (chemoreceptor) หมีนํ้าส่วนใหญ่จะมีหนามทั้งบริเวณส่วนหัวและส่วนท้ายลำตัว ทำหน้าที่รับสัมผัส

วิวัฒนาการ

การจัดลำดับสายวิวัฒนาการของสัตว์ในกลุ่มแมลง หรือ Arthropod นั้นเป็นหัวข้อที่ถูกถกเถียงกันเป็นระยะเวลานานหลายปี โดยสัตว์ในกลุ่มไฟลัม Onychophora และไฟลัม Tardigrada คือหัวข้อที่ถูกกล่าวถึง นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าทั้ง 2 ไฟลัมนี้เกิดขึ้นพร้อมกันในช่วงเวลาหลายล้านปีที่ผ่านมาในยุคที่แมลงเริ่มครองโลก และก็มีคำถามมากมายเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสัตว์ทั้งสองไฟลัมนี้ที่ยากจะเข้าใจ รามัซซอตติ (Ramazzotti, 1962) เป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่จัดอนุกรมวิธานของหมีนํ้า (Tardigrades) โดยจัดให้หมีนํ้าเป็นไฟลัมในรายงานของเขา ซึ่งเมื่อเขาศึกษาในเวลาต่อมาพบว่าหมีนํ้ายังมีความเกี่ยวข้องเชิงวิวัฒนาการกับสัตว์ในกลุ่ม Arthropods และ Aschelminths อีกด้วย (Ramazzotti and Maucci, 1983)

ในปัจจุบัน จากการศึกษาระดับโมเลกุลโดยใช้ RNA ขนาด 18s เป็นโมเดลในการศึกษา พบว่าหมีนํ้านั้นเป็น monophyletic sister group กับ Arthropods (Garey et al., 1996, 1999; Giribet et al., 1996) และจากการศึกษาลักษณะทางสัณฐานวิทยา นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ (e.g., Dewel and Dewel, 1997; Eernisse et al., 1992; Nielsen, 1995; Nielsen et al., 1996) ต่างก็เห็นชอบว่า Tardigrades และ Arthropods นั้นมีความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการที่ใกล้ชิดกัน

พฤติกรรม

อาหาร

หมีนํ้าหลายชนิดเป็นผู้ล่า (predator) ในห่วงโซ่อาหาร และยังสามารถกินอาหารได้หลากหลายชนิด เช่น สาหร่าย รา โรติเฟอร์ โปรโตซัว แบคทีเรีย รากต้นไม้ หรือแม้แต่หมีนํ้าด้วยกันเอง ในการกินอาหาร หมีนํ้าจะใช้อวัยวะพิเศษเรียกว่า Stylet ในการจับเหยื่อ และดูดสารอาหารที่อยู่ภายในตัวเหยื่อผ่านทาง Stylet

การสืบพันธุ์

หมีนํ้าบางชนิดสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศโดยวิธีการ Parthenogenesis ซึ่งเอ็มบริโอจะเจริญและพัฒนากลายเป็นตัวเต็มวัยโดยไม่ผ่านกระบวนการปฏิสนธิ (Fertilization) แต่โดยปกติแล้วหมีนํ้าพบได้ทั้งเพศผู้และเพศเมีย โดยมีอวัยวะสืบพันธุ์ (gonad) อยู่เหนือลำไส้ ในเพศผู้ สเปิร์มจะถูกขับออกมาผ่านทางท่อสองท่อที่ต่อจากอัณฑะ ก่อนจะรวมกันและเปิดออกเป็นท่อเดียวตรงรูด้านหน้าทวาร (anus) ส่วนเพศเมียจะมีท่อเดี่ยวที่เปิดให้ไข่ออกมาตรงสู่ลำไส้ตรง (rectum) เรียกบริเวณส่วนของไส้ตรงตรงนี้ว่า โคลเอกา (cloaca)

หมีนํ้าออกลูกเป็นไข่ และปฏิสนธิภายนอกร่างกาย (external fertilization) การจับคู่ผสมพันธุ์จะเริ่มขึ้นหลังจากที่หมีนํ้าลอกคราบเสร็จแล้ว โดยไข่จะติดอยู่ด้านในของคิวติเคิลและปกคลุมไปด้วยสเปิร์ม หมีนํ้าบางชนิดก็ปฏิสนธิภายใน (internal fertilization) ซึ่งหมีนํ้าเหล่านี้จะจับคู่ผสมพันธุ์กันก่อนตัวเมียลอกคราบ ในหลาย ๆ กรณี ไข่ของหมีนํ้าจะอยู่ใต้เปลือกคิวติเคิลเพื่อเจริญเติบโต แต่บางกรณีเท่านั้นที่หมีนํ้าวางไข่ไว้บนพื้นไม่ใช่ในเปลือกคิวติเคิล

ไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิแล้ว ตัวอ่อนจะออกจากเปลือกในเวลาไม่เกิน 14 วัน โดยมีรูปร่างที่เหมือนตัวเต็มวัยทุกอย่างเพียงแต่ขนาดเล็กกว่า ตัวอ่อนจะเจริญเติบโตขึ้นเรื่อย ๆ โดยกระบวนการแบ่งเซลล์ (cell division) และการลอกคราบ