doc. dr. sc. Marko Ćaleta

Komparativna biologija – ribe, vodozemci i gmazovi

• kralješnjaci se u nekom obliku “istraživanja” koriste još od stare Grčke i Rima

• u svijetu se u lab. istraživanjima koristi više od 100 milijuna jedinki kralješnjaka – od riba do primata

• u najvećoj mjeri - miševi (>70%), ribe (> 10%), štakori (oko 8%), a zatim ostale skupine

• dominiraju istraživanja imunološkog sustava, živčanog sustava i bolesti

• izvor životinjskog materijala prilično varira između zemalja i ovisno o kojoj se skupni odnosno vrsti radi

KRALJEŠNJACI

KRALJEŠNJAC

I

• organizmi koji ne održavaju stalnu temperaturu tijela – ovise o temperaturi okoliša

• POIKILOTERMNI (poikilos - raznolik) – srodan pojam – tzv. “hladnokrvni”

• ribe, vodozemci i gmazovi

• uvelike utječe na biologiju i ponašanje

• aktivnost u pravilu manja

• energetski zahtjevi i do 10 x manji

EKTOTERMNI ORGANIZMI

RIBE

• “RIBE” - taksonomski nepostojeća skupina - ??? • najbrojniji kralješnjaci > 30 000 sp. • koštunjače - najbrojnija i najraznolikija skupina • slatkovodne ribe – > 40% svih vrsta • korištenje riba – potrebna znanja o biologiji,

etologiji, akvakulturi i akvaristici • sve više u različitim istraživanjima i kao hrana (akvakultura)

RIBE

crayfish

silverfish

jellyfish

cutllefish

starfish

NISU RIBE

PREDNOSTI KORIŠTENJA RIBA: • raznolikost vrsta, oblika, ponašanja, građe… • jednostavnije razmnožavanja i držanje • taksonomski “niža” skupina = niži troškovi držanja • velik broj jaja – brza izmjena generacija • jaja prozirna – praćenje razvojnih stadija • brza reakcija na stres – negativni utjecaji

PREDNOSTI RIBA

• ribe se sve više koriste kao alternativni organizmi za miševe i štakore – ekonomski i “etički” razlozi (manje “vrijedne” skupine) – regulativa blaža

• sve više u istraživanjima bolesti (posebno karcinogenost), u razvojnoj biologiji, ponašanju, genetici, procjeni onečišćenja (indikatorske vrste), testovima toksičnosti, ali i u akvakulturi

RIBE U ISTRAŽIVANJIMA

ZEBRA FISH

odabir vrste – definira većinu uvjeta držanja • hladnovodne toplovodne utječe na temperaturu vode i prostora • morske slatkovodne vrste tip akvarija, opskrba vodom, održavanje • iz uzgoja iz divljine karantena – tretiranje protiv bolesti i parazita • autohtona (endemska) unesena (translocir.) dozvole za sakupljanje ili unos • grupno pojedinačno broj i veličina akvarija

ODABIR MODELNOG ORGANIZMA

• maks. stabilni sustavi – minimalizirati stres • bazeni (akvariji) – jednostavni – lakše održavanje,

korištenje i manipuliranje • slično prirodnim uvjetima – fizikalno-kem. znač. vode

– KVALITETA VODE – vodovod ili ne, karbonatni ili silikatni

– TEMPERATURA VODE – uvelike utječe na mnoge procese

– SVJETLOST – CIRKADIANI ritam

• kopirati prirodne stanišne strukture • tip hrane – živa ili peletirana – ovisno o vrsti

UVJETI DRŽANJA

protočni ili recirkulacijski sustav PROTOČNI – jednostavniji uz stalni dotok vode –

kvaliteta vode ključna

RECIRKULACIJSKI – složeniji uz filtriranje i aeriranje, faza stabilizacije, bolesti

UVJETI DRŽANJA

laboratorijska istraživanja

- pastrvske vrste (Salmonidae) – losos, potočna pastrva, kalifornijska pastrva

- ciklidi (Cichlidae) – Tilapia, Archocentrus - šaranske vrste (Ciprinidae) – zebrice, zlatna ribica,

šaran, Platyfishes, Swordtails

- morske ribe – bakalar, komarča, lubin

NAJČEŠĆE VRSTE swordtail

platyfish

Tilapia

• kalifornijska pastrva - “water lab rat” • prilično otporna - iako pastrvska vrsta • relativno lako se uzgaja – ekonomski isplativije • 1 štakor = 100 riba • u istraživanjima genotoksičnosti, onečišćenja, ali

i kancerogeneze te imunologije

Oncorhynchus mykiss

• zlatna ribica – ponekad šaran, karas… • vrlo popularna za neurološka istraživanja i istr.

reprodukcije, toksičnosti, regeneracije • može živjeti i do 40 godina • vrlo izdržljiva i otporna vrsta • prehrana omnivorna • vrlo lako se drži i razmnožava • partenogeneza

Carassius auratus

linjak

šaran

karas

cat - fish

JAPANSKA NAPUHAČA • vrlo zanimljiv modelni organizam • najkraći genom među kralješnjacima - samo 400 mil.

parova baza – 1/4 genoma zebrice ili 1/10 čovjeka • međutim broj gena je otprilike podjednak • zanimljivo - napuhače otrovne – tetraodotoksin

Fugu rubripes

MORSKE RIBE ISTRAŽIVANJA Elasmobranchii – prečnouste

morski psi i raže se koriste radi lakog držanja, dostupnosti i “primitivne” anatomije

raže Istraživanja živčanog i osjetnog sustava Torpedo Istraživanja električnih organa i biokemijskih značajki Scyliorhinus, Squalus, Mustelus

mali psi i mačke – istraživanja živčanog i osjetnog sustava, neuromuskularna istraživanja; vrlo često za disekciju na vježbama

Gingliostoma, Negaprion

veliki psi – fiziološka istraživanja i ponašanje

Teleostei – prave koštunjače

velika raznolikost vrsta – lako se drže i nabavljaju; najčešće priobalne vrste; snažno komercijalno iskorištavanje

Lophius – grdobina aglomerularni bubrezi – fiziologija mokraćnog sustava Fundulus razvojna biologija, ponašanje i fiziologija osjetnog sustava Pleuronectidae – iverci razvojna biologija i akvakultura; istraživanja prehrane

male vrste babice, glavoči, usnače i peševi – ekološka i etološka istraživanja

Gadidae – tovari ponašanje u jatu i prehrana Schooling and nutritional studies Scombridae – skuše Komercijalno vrlo zanimljiva skupina – složeno držanje Conger – ugor istraživanja osjeta vida i plovnosti (održavanja u stupcu vode )

VODOZEMCI

• HERPETOLOGIJA – vodozemci i gmazovi • AMPHIBIA – “amphi bios” – dvostruki život • “prijelazna” skupina – prvi tetrapodni kralješnjaci • velik broj vrsta > 7000 - samo tri reda Anura, Caudata i

Gymnophiona – dominantne žabe • u najvećoj mjeri - upravo žabe (frogs, toads) - bezrepci • žabe se koriste u “istraživanjima” već tisućama godina

VODOZEMCI

• najmanji kralj. – prosj. 65% repaša i 50% bezrepaca < 5 g

• ličinke i METAMORFOZA – obvezna ili ne ?

• oviparija, ovoviviparija

• detritivori predatori – pomični plijen

• kanibalizam - problem držanje

• regeneracija – udova, očiju, repa

• ektotermnost i propusna koža – osnovne značajke

• disanje – škrgama, plućima, kožom, usnom šupljinom

• kožne žlijezde – sluzne i otrovne (obojenje, ponašanje)

ZNAČAJKE VODOZEMACA

Bufo viridis

Salamandra salamandra Dendrobates auratus

Phyllobates terribilis

OBOJENOST • KRIPTIČKA - zaštitna obojenost

• APOSEMATIČKA – upozoravajuća obojenost

• PSEUDOAPOSEMATIČKA

• DIMANTIČKA i UNKEN reflex

• fiziologija (mišićnog, koštanog, kardiovaskularnog, dišnog i reproduktivnog , osjetnog sustava), histologija, embriologija, genetika, evolucija (izlaska na kopno), ponašanje, toksičnost, indikatorske vrste,

• regeneracija • prirodni “antifriz”

VODOZEMCI U ISTRAŽIVANJIMA

Rana sylvatica smrznuta žaba

PREDNOSTI KORIŠTENJA VODOZEMACA:

• raznolikost vrsta (6200 sp. žaba) i staništa (prilagodbi)

• jednostavno držanje i razmnožavanje (široka valencija)

• rel. velik broj jaja – brza izmjena generacija

• jaja prozirna – praćenje razvojnih stadija – najbliža

skupina čovjeku bez ljuske oko jajeta

• brza reakcija na stres – utjecaje (indikatori)

– i u vodi i na kopnu – jaja-punoglavci-odrasli

PREDNOSTI VODOZEMACA

odabir vrste – definira većinu uvjeta držanja • kopnene (arborealne) vodene (poluvodene) utječe na odabir i uređenje prostora • repaši bezrepci utječe na odabir i uređenje prostora • iz uzgoja iz divljine karantena – bolesti, paraziti; dozvole • autohtona (endemska) unesena (translocir.) dozvole za sakupljanje ili unos

ODABIR MODELNOG ORGANIZMA

• dovoljno vlage – terarij, akva-terarij ili akvarij • kvaliteta i čistoća vode - tanka koža, osjetljiva jaja • temperatura – vode i zraka – utječe na aktivnost i

metabolizam - temperaturni gradijent - ponašanjem • svjetlost (fotoperiod) • hiberniraju - držati u hladnjaku - dovoljno vlage • minimalno dodirivanje - koža nježna, vlažna, sluz • ruke oprati i navlažiti - rukavice ili vlažna krpa

DRŽANJE VODOZEMACA

BEZREPCI • najčešće korišteni rodovi - Xenopus, Rana i Bufo REPAŠI • Ambystoma, Necturus …. BEZNOŠCI – ne koriste se

NAJČEŠĆE VRSTE Bufo

Apoda

Ambystoma

Necturus

afrička pandžašica - najčešće korištena vrsta - vrlo prilagodljiva i lako se drži - akvatička (vodena) - istraživanja embriogeneze i ranog razvoja, obrazovne svrhe - u laboratoriju – živi i do 25 godina - tamne, rožnate izrasline - unutrašnjost nogu - panđašica - toplija, stajaća voda - 18-25°C - omogućiti uzimanje zraka na površini – ili utapljanje - 1-2 litre vode po jedinki – dubine najmanje 30 cm - manje grupe - 2-3 jedinke (može i do 20)

Xenopus laevis

- čista voda bez klora - mjesta za skrivanje - umjetno UV svijetlo – vitamin D - hraniti 2-3 puta tjedno – ličinke kukaca, zrikavci,

šturci, jetra ili peleti - punoglavci biljojedi - ženke veće od mužjaka – veće analne papile - mužjaci "palčane žuljeve” - ampleksus - u laboratoriju se pare tijekom cijele godine

Xenopus laevis

- polu-kopnene žabe - smeđe ili zelene (Pelophylax)

- potrebna vlaga – najbolje akva-terarij

- ženke veće od mužjaka - 7,5 - 9 centimetara

- osigurati mjesto za skrivanje, grijanje i pristup vodi

- srednje velik terarij (30x60 cm) - šest jedinki

- može i vodovodna voda - temperatura 15-20°C

- moraju hibernirati barem tri mjeseca - hladna, deklarirana voda – aeracija ili izmjena vode

Rana sp.

- punoglavci biljojedi (detritivori) – odrasli mesojedi - gujavice, ličinke i odrasli kukci

- parenje sezonski (u proljeće), spolna zrelost s 3-4 g. - Rana pipiens - jednostavnije se razmnožava - Rana temporaria - teže razmn. u zarobljeništvu

Rana sp.

Rana temporaria

Rana pipiens

VODOZEMCI HRVATSKE

Rana arvalis mužjak

GMAZOVI

• REPTILIA – dio herpetofaune (Herpetologija)

• kornjače, krokodili, premosnici, ljuskaši

• ptice gmazovi? (leteći dinosauri)

• vrlo raznolika i brojna skupina ~ 9500 sp.

• od 1 g do > od 100 kg

GMAZOVI

• prvi pravi kopneni kralješnjaci – kleidoično jaje • debela, nepropusna koža – ljuske i ploče • ektotermija – termoregulacija

• reprodukcija – kopulatorni organi – parni ili neparni • oviparija i viviparija • prehrana – mesožderi (beskralješnjaci i kralješnjaci),

biljke, strvine • otrovne vrste – zmije i 2 vrste guštera

ZNAČAJKE GMAZOVA

Gila sp.

PREDNOSTI KORIŠTENJA GMAZOVA • raznolikost – ljuskaši (5600 guštera i 3300 zmija) najčešće se i koriste • raznolikost oblika, prilagodbi, ponašanja, kretanja • ishodišna skupina pticama i sisavcima - evolucija • autotomija i regeneracija • jednostavno držanje i održavanje – ne masovno • mnogo malih vrsta – ljuskaši

PREDNOSTI GMAZOVA Tuatara

odabir vrste – definira većinu uvjeta držanja • gušteri zmije utječe na način držanja i veličinu terarija • pojedinačne grupne broj jedinki i potrebnih terarija • otrovne neotrovne rizici za zdravlje (život) • iz uzgoja iz divljine karantena – bolesti, paraziti; dozvole (zaštićeni) • autohtona (endemska ?) unesena dozvole za sakupljanje ili unos

ODABIR MODELNOG ORGANIZMA

riđovka

Amphisbenia

• genetska istraživanja, embriologija, razvojna biologija, etologija (ponašanje), endokrinologija i imunologije

• također i agresija, fiziologija stresa, reprodukcija i toksikologija

• regeneracija • najčešće – gušteri i zmije

GMAZOVI U ISTRAŽIVANJIMA

• veličina terarija - fizičke, socijalne i fiziološke potr. • onemogućiti bijeg sustav zatvaranja (zaključavanja) • terariji – lako čišćenje, dezinfekcija i sušenje • temperatura (ektotermni) - prilagoditi vrsti –

etologiji i fiziologiji • grijaće trake ili svjetiljke – paziti na fotoperiod i

potrebna UV svjetlost – vitamin D • temperaturni gradijent - samostalna termoregulacija sunčanje i skrivanje

ODABIR MODELNOG ORGANIZMA

• vlaga (voda) – vrlo važna za presvlačenje (ecdysis) i za odrasle i za jaja • prehranu prilagoditi vrstama (kopirati prirodnu), ali i veličini te potrebama - uz vitaminske dodatke • gustoća jedinki – ovisi o vrsti • agresivnost – obrambeno ponašanje – otrovni !!!

• ugrizi – “nervozne” vrste

• grebanje – kornjače, gušteri

• neugodni mirisi – npr. bjelouška

DRŽANJE GMAZOVA

svlak

• zeleni (crvenogrli) anolis - odličan modelni organizam

• lako se razmnožava i održava

• simulirati sezonalnost - parenje i izvan sezone parenja

• osnovni čimbenici - fotoperiod i temperatura (dan/noć)

pomoću UVB svjetiljki

• relativna vlažnost - oko 70%

• paziti na autotomiju – prilikom baratanja

• ili pojedinačno ili u grupama (1 mužjak)

• prehrana brašnarima i šturcima

Anolis carolinensis

GMAZOVI HRVATSKE

Dalmatolacerta oxycephala

oštroglava gušterica

KRAJ