Secretion of dermal glands in freshwater mites (acariformes, parasitengonina, hydrachnidia) and its structural characteristics

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Freshwater mites, single possessors of dermal glands in Parasitengonina, demonstrate production of special filamentous substance, which may be characterized as silk. The silk secretion and silk stricture in water mites are described and analyzed in comparison with other arthropods. A single silk thread has the simplest organization among that of other arthropods - it is an infinitely long unbranched uniform hollow tube, the walls of which are composed of fine fibrils crossing at different angles to each other. Although silk in water mites does not form a structural organized web as in spiders, it is highly likely that in mass production it serves for capturing prey - small water arthropods. This kind of silk - is a new discovered type of arthropod silk, and the ability of silk production has elaborated in water mites after their ancestors have invaded and mastered the aquatic environment. This property greatly expands the possibilities in the competition for resources.

作者简介

A. Shatrov

ФГБУН Зоологический институт РАН

Email: andrey.shatrov.1954@mail.ru

参考

  1. Вайнштейн Б.А. 1978. Определитель обитающих в почве клещей. Trombidiformes. М., Наука, 269 с.
  2. Vainshtein B.A. 1878. Opredelitel' obitayushchikh v pochve kleshchei Trombidiformes. Moscow, Nauka, 269 pр. (In Russian).
  3. Шатров А.Б. 2000. Краснотелковые клещи и их паразитизм на позвоночных животных. Санкт-Петербург, Изд-во СПбГУ, 276 с.
  4. Shatrov A.B. 2000. Krasnotelkovye kleshchi i ikh parasitism na pozvonochykh zhivotnykh. SPb GU, 276 pр. (in Russian).
  5. Шатров А.Б. 2013. Дермальные железы водяных клещей (Acariformes: Parasitengona: Hydrachnidia) и их возможное эколого-физиологическое значение. Паразитология 47 (3): 235-244.
  6. Shatrov A.B. 2013. Dermals glands of aquatic mites (Acariformes: Parasitengona: Hydrachnidia) and their possible ecological and physiological significance. Parazitologiya 47 (3): 235-244. (In Russian).
  7. Akai H. 1984. The ultrastructure and functions of the silk gland cells of Bombyx mori. In: King R.C., Akai H. (eds). Insect Ultrastructure, v. 2. New-York, London, Plenum Press, 323-364.
  8. Akai H., Hakim R.S., Kristensen N.P. 2003. Labial glands, silk and saliva. In: Niels P. Kristensen (ed.). Lepidoptera, Moth and Butterflies. Vol. 2: Morphology, Physiology, and Development. Berlin, New York, Walter de Gruyter, 377-388.
  9. Alberti G., Coons L.B. 1999. Acari: Mites. In: Harrison F.W., Foelix R.F. (eds.). Microscopic Anatomy of Invertebrates, v. 8C. New York, Wiley-Liss, 515-1217.
  10. Alberti G., Ehrnsberger R. 1977. Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen zum spinnvermögen der Bdelliden und Cunaxiden (Acari, Prostigmata). Acarologia 19: 55-61.
  11. Ashton N.N., Taggart D.S., Stewart R.J. 2011. Silk tape nanostructure and silk gland anatomy of Trichoptera. Biopolymers 97: 432-445. https://doi.org/10.1002/bip.21720
  12. Annamalai M., Jayaprakash K. 2012. Structural studies on silk protein fibre from pseudoscorpion. International Journal of Life Science & Pharma Research 2: 49-54.
  13. Blackledge T.A. 2013. Spider silk: molecular structure and function in webs. In: Nentwig W. (ed.). Spider Ecophysiology. Berlin, Heidelberg, Springer Verlag, 267-280.
  14. Blackledge T.A., Scharffb N., Coddington J.A., Szütsb T., Wenzeld J.W., Hayashie C.Y., Agnarsson I. 2009. Reconstructing web evolution and spider diversification in the molecular era. PNAS 106: 5229-5234. https://doi.org/10.1073_pnas.0901377106
  15. Bakker De D., Beatens K., Van Nimmen E., Gellynck K., Mertens J., Van Langenhove L., Kiekens P. 2006. Description of the structure of different silk threads produced by the water spider Argyroneta aquatica (Clerck, 1757) (Araneae: Cybaeidae). Belgien Journal of Zoology, 136: 137-143.
  16. Bolland H.R. 1983. A description of Neophyllobius aesculi n. sp. and its developmental stages (Acari: Camerobiidae). Entomologische Berichten 43: 42-47.
  17. Böttger K. 1962. Zur Biologie und Ethologie der einheimischen Wassermilben Arrenurus (megaluracarus) globator (Müll.), 1776, Piona nodata nodata (Müll.), 1776, und Eylais infundibulifera meridionalis (Thon), 1899 (Hydrachnellae, Acari). Zoologische Jahrbücher. Abteilung für Systematik, Geographie und Biologie der Tiere 89: 501-584.
  18. Büsse S., Hörnschemeye T., Hohu K., McMillan D., Edgerly J.S. 2015. The spinning apparatus of webspinners - functional-morphology, morphometrics and spinning behavior. Scientific Report 5: 9986. https://doi.org/10.1038/srep09986
  19. Clotuche G., Mailleux A.-C., Astudillo F.A., Deneubourg J.-L., Detrain C., et al. 2011. The formation of collective silk balls in the spider mite Tetranychus urticae Koch. PLoS ONE 6: e18854. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0018854
  20. Craig C.L. 1997. Evolution of arthropod silks. Annual Revue of Entomology 42: 231-267.
  21. Craig C.L. 2003. Spiderwebs and silk: Tracing evolution from molecules to genes to phenotypes. Oxford, Oxford University Press Inc.256 pp.
  22. Craig C.L., Riekel C., Herberstein M.E., Weber R.S., Kaplan D., Pierce N.E. 2000. Evidence for diet effects on the composition of silk proteins produced by spiders. Molecular Biology and Evolution 17: 1904-1913. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a026292
  23. Dabert M., Proctor H., Dabert J. 2016. Higher-level molecular phylogeny of the water mites (Acariformes: Prostigmata: Parasitengonina: Hydrachnidiae). Molecular Phylogenetics and Evolution 101: 75-90. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2016.05.004
  24. Edwards D.D., Vidrine M. F. 2006. Host specificity among Unionicola spp. (Acari: Unionicolidae) parasitizing freshwater mussels. Journal of Parasitology, 92 (5): 977-983.
  25. Engster M.S. 1976. Studies on silk secretion in the Trichoptera (F. Limnefilidae). I. Histology, histochemistry, and ultrastructure of the silk glands. Journal of Morphology 150: 183-212.
  26. Foelix R.F. 1996. Biology of Spiders. Oxford, Oxford University Press Inc.326 pp.
  27. Fernandez A.A., Hance T., Clotuche G., Mailleux A-C., Deneubourg J.L. 2012. Testing for collective choices in the two-spotted spider mite. Experimental and Applied Acarology 58: 11-22. https://doi.org/10.1007/s10493-012-9558-5
  28. Gerson U. 1985. Webbing. In: Helle W., Sabelis M.W. (eds.) Spider mites. Their biology, natural enemies and control, v. 1A. Amsterdam, Elsevier, 223-232.
  29. Hatano T., Nagashima T. 2015. The secretion process of liquid silk with nanopillar structures from Stenopsyche marmorata (Trichoptera: Stenopsychidae). Scientific Reports 5: 9237. https://doi.org/10.1038/srep09237
  30. Hunt S. 1970. Amino acid composition of silk from the pseudoscorpion Neobisium maritimum (Leach): a possible link between the silk fibroins and the keratins. Comparative Biochemistry and Physiology 34: 773-776.
  31. Johnson M-L., Merritt D.J., Cribb B.W., Trent C., Zalucki M.P. 2006. Hidden trails: visualizing arthropod silk. Entomologia Experimentalis et Applicata 121: 271-274. https://doi.org/10.1111/j.1570-8703.2006.00447.x
  32. Kakui K., Hiruta C. 2014. Diverse pereopodal secretory systems implicated in thread production in an apseudomorph tanaidacean crustacean. Journal of Morphology 275: 1041-1052. https://doi.org/10.1002/jmor.20281
  33. Kanazawa M., Sahara K., Saito Y. 2011. Silk threads function as an 'adhesive cleaner' for nest space in a social spider mite. Proceedings of the Royal Society - biological sciences 278: 1653-1660. https://doi.org/10.1098/rspb.2010.1761
  34. Kerfoot W.C. 1982. A question of taste: crypsis and warning coloration in freshwater zooplankton communities. Ecology 63 (2): 538-554.
  35. Kerkam K., Viney C., Kaplan D., Lombardi S. 1991. Liquid crystallinity of natural silk secretion. Nature 349: 596-598.
  36. Kirstein K-G., Martin P. 2009. Die glandularien der Wassermilben (Hydrachnidia, Acari) - ihre Funktion als Wehrdrüsen. Deutsche Gesellschaft für Limnologie (DGL), Erweiterte Zusammenfassungen der Jahrestagung 2008 (Konstanz), Hardegsen, 2009: 571-575.
  37. Kirstein K-G., Martin P. 2010. Die glandularien der Wassermilben (Hydrachnidia, Acari) - Die Wehrdrüsensekrete im Vergleich. Deutsche Gesellschaft fur Limnologie (DGL), Erweiterte Zusammenfassungen der Jahrestagung 2009 (Oldenburg), Hardegsen, 2010: 433-437.
  38. Knight D.P., Vollrath F. 2002. Spinning an elastic ribbon of spider silk. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, B, 357: 219-227. https://doi/org/10.1098/rstb.2001.1026
  39. Kovoor J. 1987. Comparative structure and histochemistry of silk-producing organs in Arachnids. In: Nentwig W. (ed.). Ecophysiology of Spiders. Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 160-186.
  40. Kovoor J., Zylberberg L. 1980. Fine structural aspects of silk secretion in a spider (Araneus diadematus). I. Elaboration in the pyriform glands. Tissue and Cell 12: 547-556.
  41. Kovoor J., Zylberberg L. 1982. Fine structural aspects of silk secretion in a spider. II. Conduction in the pyriform glands. Tissue and Cell 14: 519-530.
  42. Kronenberger K., Moore P.G., Halcrow K., Vollrath F. 2012. Spinning a marine silk for the purpose of tube-building. Journal of Crustacean Biology 32: 191-202. https://doi.org/10.1163/193724011X615532
  43. Le Goff G.J., Hance T., Detrain C., Deneubourg J.-L., Clotuche G., Mailleux A.-C. 2011. Impact of starvation on the silk attractiveness in a weaving mite, Tetranychus urticae (Acari: Tetranychidae). Journal of Ethology 30: 125-132. https://doi.org/10.1007/s10164-011-0305-x
  44. Manson D.C.M., Gerson U. 1996. Web spinning, wax secretion and liquid secretion by eriophyoid mites. In: Lindquist E.E., Sabelis M.W., Bruin J. (eds) Eriophyoid mites - their biology, natural enemies and control. BV, Elsevier, 251-258.
  45. Osborn Popp T.M., Addison J.B., Jordan J.S., Damle V.G., Rykaczewski K., Chang S.L.Y., Stokes G.Y., Edgerly J.S., Yarger J.L. 2016. Surface and wetting properties of embiopteran (webspinner) nanofiber silk. Langmuir. 32: 4681-4687. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b00762
  46. Proctor H.C. 1991. Courtship in the water mite Neumania papillator: males capitalize on female adaptations for predation. Animal Behavior 42: 589-598.
  47. Proctor H.C. 1992. Mating and spermatophore morphology of water mites (Acari: Parasitengona). Zoological Journal of Linnean Society 106: 341-384.
  48. Proctor H., Garga N. 2004. Red, distasteful water mites: did fish make them that way? Experimental and Applied Acarology 34: 127-147.
  49. Rudall K.M., Kenchington W. 1971. Arthropod silks: the problem of fibrous proteins in animal tissues. Annual Review of Entomology 16: 73-96.
  50. Schaller F. 1971. Indirect sperm transfer by soil arthropods. Annual Review of Entomology 16: 407-446.
  51. Sehnal F., Akai H. 1990. Insect silk glands: their type, development and function, and effects of environmental factors and morphogenetic hormones on them. Internal Journal of Insect Morphology and Embryology 19: 79-132.
  52. Shatrov A.B. 2008. Organization of unusual idiosomal glands in a water mite, Teutonia cometes (Teutoniidae). Experimental and Applied Acarology 44 (5): 249-263.
  53. Shatrov A.B. 2013. Anatomy and ultrastructure of dermal glands in an adult water mite, Teutonia cometes (Koch, 1837) (Acariformes: Hydrachnidia: Teutoniidae). Arthropod Structure and Development 42: 115-125. https://doi.org/10.1016/j.asd.2012.10.006
  54. Shatrov A.B., Soldatenko E.V. 2016. Dermal glands in freshwater mites Limnesia undulata (O.F. Müller, 1776) and L. fulgida (C.L. Koch, 1836) (Acariformes, Limnesiidae). Arthropod Structure and Development 45: 341-355. https://doi.org/10.1016/j.asd.2016.05.003
  55. Shatrov A.B., Soldatenko E.V. 2022. Organization of dermal glands and characteristic of secretion in the freshwater mite, Limnesia maculata (O.F. Muller, 1776) (Acariformes, Limnesiidae). Journal of Morphology 283: 346-362. http://doi.org/10.1002/jmor.21447
  56. Shatrov A.B., Soldatenko E.V., Gavrilova O.V. 2014. Observation on silk production and morphology of silk in water mites (Acariformes: Hydrachnidia). Acarina 22: 133-148.
  57. Shatrov A.B., Soldatenko E.V., Gavrilova O.V. 2016. Morphology of tube-like threads related to Limnochares aquatica (L., 1758) (Acariformes: Hydrachnidia: Limnocharidae) in the laboratory. Journal of Natural History 50: 2199-2214. https://doi.org/10.1080/00222933.2016.1193643
  58. Shatrov A.B., Soldatenko E.V., Stolbov V.A., Smirnov P.A., Petukhova O.A. 2019. Ultrastructure and functional morphology of dermal glands in the freshwater mite Limnochares aquatica (L., 1758) (Acariformes, Limnocharidae). Arthropod Structure and Development 49: 85-102. https://doi.org/10.1016/j.asd.2018.11.010
  59. Smith B.P., Hagman J. 2002. Experimental evidence for a female sex pheromone in Arrenurus manubriator (Acari: Hydrachnida; Arrenuridae). Experimental and Applied Acarology 27: 257-263. https://doi.org/10.1023/a:1023328428716
  60. Sponner A., Vater W., […], Weisshart K. 2007. Composition and hierarchical organisation of a spider silk. PLoS ONE 2: e998. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000998
  61. Stubbs D.G., Tillinghast E.K., Townley M.A. 1992. Fibrous composite structure in a spider silk. Naturwissenschaften 79: 231-234.
  62. Sutherland T.D., Young J.H., Weisman S., Hayashi C.Y., Merritt D.J. 2010. Insect silk: one name, many materials. Annual Revue of Entomology 55: 171-188. https://doi.org/10.1146/annurev-ento-112408-085401
  63. Vollrath F. 2000. Strength and structure of spiders' silks. Biotechnology and Molecular Biology Reviews 74: 67-83. https://doi.org/10.1016/s1389-0352(00)00006-4
  64. Vollrath F., Knight D.P. 2001. Liquid crystalline spinning of spider silk. Nature 410: 541-548. https://doi.org/10.1038/35069000
  65. Vollrath F., Holtet T., Thøgersen H.C., Frische S. 1996. Structural organization of spider silk. Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences 263: 147-151.
  66. Wallace M.M.H., Mahon J.A. 1972. The taxonomy and biology of Australian Bdellidae (Acari). I. Subfamilies Bdellinae, Spinibdellinae and Cytinae. Acarologia 14: 544-580.
  67. Wiles P.R. 1997. The homology of glands and glandularia in the water mites (Acari: Hydrachnidia). Journal of Natural History 31: 1237-1251.
  68. Witte H. 1991. Indirect sperm transfer in prostigmatic mites from a phylogenetic viewpoint. In: Schuster R., Murphy P.W. (eds). The Acari: Reproduction, Development and life history strategies. London, Chapman & Hall, 173-178.
  69. Witte H., Döring D. 1999. Canalized pathways of change and constraints in the evolution of reproductive modes of microarthropods. Experimental and Applied Acarology 23: 181-216.
  70. Yano S. 2012. Cooperative web sharing against predators promotes group living in spider mites. Behavioral Ecology and Sociobiology. Available from: http://hdl.handle.net/2433/153051
  71. Yonemura N., Sehnal F., Mita K., Tamura T. 2006. Protein composition of silk filaments spun under water by caddisfly larvae. Biomacromolecules 7: 3370-3378. https://doi.org/10.1021/bm060663u
  72. Young J.H., Merritt D.J. 2003. The ultrastructure and function of the silk-producing basitarsus in the Hilarini (Diptera: Empididae). Arthropod Structure and Development 32: 157-165. https://doi.org/10.1016/S1467-8039(03)00006-9

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».