Vědecký a zábavný časopis Batrachospermum (oficiální web)
Když mají planáři náladu na rozmnožování, dělají to rychle. Po minutě nebo dvou nadouvání se rozdělí na dvě části – zde je polovina hlavy a tam je ocas. Myslel sis, že budeme mluvit o sexu? Dnes ne. Někteří planárníci nemají sex vůbec, rozmnožování je výhradně asexuální, štěpením. Z hlavy pak naroste ocas a z ocasu – jen si to představte – naroste hlava. Chov takových planárů je radost: dejte do nich více potravy a oni se rozdělí, pak jim dorostou chybějící půlky a zase se dělí. A pokud to opravdu nesnesete, můžete to jednoduše řezat skalpelem a máte dvě planária. Jsou „pod čepelí nože prakticky nesmrtelní,“ napsal v roce 1814 jeden skotský přírodovědec.
Není snadné chytit dělení planária: nejen že to trvá několik minut, ale také se to stane jednou za měsíc, obvykle ve tmě a pohodlí, a jakmile to červa vyruší, okamžitě se zastaví. Aby mohla bioložka Eva Maria Collinsová z Swarthmore College (USA) tento fenomén studovat, musela natočit planární Dugesia japonská nepřetržitě měsíce. Ukázalo se, že na začátku procesu červ stahuje svaly tak, že se uprostřed vytvoří pas, poté připevní hlavu a ocas k substrátu (v přírodě je to kámen pod vodou, v laboratoři – Petriho miska) a pulzující svaly opakovaně natahuje maso v pase, dokud nedojde k prasknutí.
Oddělené části „mají vlastnosti dokonalého zvířete, pohybujícího se po vodě stejným klouzavým způsobem jako před oddělením,“ napsal v roce 1822 jiný skotský přírodovědec. O dvě stě let později Collins a jeho studenti a jeden středoškolský student ukázali, že planární fragmenty jsou ještě autonomnější, než se dříve předpokládalo. Když vezmeš celou planárii a šťouchneš ji do hlavy, odvrátí se, když do ní šťouchneš uprostřed, natáhne se, když ji strčíš do ocasu, scvrkne se. Ale pokud je planaria rozřezána na tři části – hlavu, střední a ocas – pak se každá z nich chová jako celá planaria: šťouchněte kteroukoli z částí na předním konci a otočí se, a šťouchněte na zadním konci a bude zmenšit se!
Nervové okruhy, které řídí tyto typy chování, se zjevně mnohokrát opakují po celé délce planárního těla, takže jakákoli jeho část se může chovat jako hlava, tělo a ocas. Pokud je hlava na svém místě, zbylé části se nechovají jako hlava, ale červovi uříznou hlavu a přední konec zbývajícího těla převezme všechny funkce chybějící hlavy. Toto je strategie přežití planaria: jakýkoli její kousek se může odplazit na odlehlé místo a tam se pomalu regenerovat v plného červa.
Při přirozeném dělení bývá přední část planária větší než zadní, má ústa, dále hlavu s očima, tykadla a další užitečné věci včetně mozku (pár nervových uzlin). “Kousek hlavy se prostě musí zahojit a můžete se plazit dál,” usmívá se Collins. Ocasy si to všechno musí vypěstovat od nuly – jak jinak může jíst bez úst, dívat se na krásu bez očí, cítit se bez chapadel, přemýšlet o osudu červivosti bez mozku? Některé buňky v zadní polovině jsou zničeny a poskytují suroviny pro nové maso a zadek je přemodelován na menší verzi původního zvířete. Pravděpodobnost smrti zadního fragmentu je desetkrát vyšší ve srovnání s předním, a přesto v sedmi z osmi případů přežije, říká Eva-Maria.
Regenerační schopnosti planariánů imponují i hydrě. Stává se, že pokud není dostatek potravy, zmenšují se v důsledku odumírání některých buněk, a pokud je krmíte, zvyšuje se buněčné dělení a červ znovu vyroste. Odolávají stárnutí pravidelnou obnovou starých tkání a orgánů. Dokážou se zotavit z téměř jakéhokoli zranění, někdy dokonce i z více: například když se mezi očima rozřízne planaria, dokáže zregenerovat dvě hlavy. Na přelomu 1. a 279. století určil americký biolog Thomas Hunt Morgan, budoucí genetik (jeden ze zakladatelů této vědní disciplíny), minimální lalok, který lze obnovit do plné planáry, jako XNUMX/XNUMX objemu jeho těla. Ne mnoho jiných zvířat regeneruje svůj nervový systém a jen málokdo jiný dělá svůj mozek.
Tyto superschopnosti poskytují planaristům speciální neoblastové buňky, které mají pouze oni. Neoblasty jsou rozmístěny po celém těle červa a tvoří asi 25–30 % jeho buněk. Před deseti lety biologové z Massachusettského technologického institutu zabili červa Schmidtea mediterranea smrtelná dávka záření, po které transplantovali jediný neoblast z jiného, živého, zdravého jedince na jeho mrtvý ocasní fragment a tato dárcovská buňka nejen vybudovala vše, co vpředu chybělo, ale nahradila svými potomky vše, co bylo. mrtvý v zádech – o dva týdny později plula přes Středozemní moře zcela obnovená planaria jako loď Theseus.
Řeknete si: no a co, i já jsem se celý zrodil jen z jedné buňky – z oplodněného vajíčka zvaného zygota. A přesto během tvorby embrya získávají vaše buňky specializaci: například kožní buňka se nemůže stát neuronem a adipocyt se také nestane myocytem. Kmenové buňky jsou labilnější, ale i ony mají svá omezení: například dospělá krevní kmenová buňka se nezmění na srdeční nebo jaterní buňku. Neoblasty však žádná taková omezení nemají; tyto buňky mohou dát vzniknout jakékoli tkáni a orgánu dospělého planárního jedince, dokonce i prsu, ať už savce.
To samozřejmě neznamená, že by massachusettskému neoblastu po přesazení na ocas okamžitě mohly narůst oči. Všechno má své místo a to, kde se buňka nachází, lze určit podle koncentrace určitých molekul, která se v celém planárním těle mění zepředu dozadu a shora dolů – jakýsi souřadnicový systém pro správnou regeneraci. Z hlavové části roste ocas, z ocasní části roste hlava a ze střední části roste hlava i ocas. A nově vyrostlý červ, bez ohledu na to, z jaké části vyrůstá, si určitě bude pamatovat něco ze zkušenosti své předchozí entity.
V roce 1959 biolog James McConnell z University of Michigan prokázal, že planarians Dugesia dorotocephalaKdyž jim narostla nová hlava, reprodukovali chování, které se naučili před setnutím hlavy. V práci, která následovala, krmil planáry kousky trénovaných příbuzných a ne bez radosti sledoval, jak kanibalové reprodukují jejich chování, ačkoli oni sami v tom nebyli vycvičeni. McConnellovi současníci kritizovali jeho experimenty a tvrdili, že viděl to, co vidět chtěl, a pokusy o jejich reprodukci vedly ke smíšeným výsledkům. Nakonec tyto experimenty zůstaly v análech vědy jako kuriozita.
Ale již v našem století Michael Levin, specialista na regeneraci z Tufts University (USA), pomocí speciálně navrženého aparátu pro automatické učení (to umožňuje minimalizovat vliv lidského faktoru) ukázal, že planari D. japonica, který se naučil rozeznávat hrubou texturu Petriho misek, ji poznal dva týdny po dekapitaci s následnou regenerací hlavy. Planariáni obvykle potřebují čas, aby se ujistili, že nové prostředí je bezpečné, než přijmou nabízené jídlo, a toto zpoždění nebylo pozorováno u cvičených červů s novými hlavami – na rozdíl od jedinců s čerstvou hlavou, kteří se nesetkali s drsností.
To vše minimálně zpochybňuje myšlenku, že paměť je výhradně funkcí mozku s jeho synaptickými spojeními mezi neurony. Nervový systém se možná vyvinul tak, aby nekódoval paměť, ale aby ji interpretoval, předpokládá Levin, a ke kódování může docházet prostřednictvím některých dosud neidentifikovaných buněčných aspektů. To vše jsou samozřejmě zatím jen spekulace. „Máme jen jednu studii a ta není zdaleka dokončena,“ říká vědec. “Ale toto je jeden z mnoha údajů, které naznačují, že nerozumíme paměti ze slov.” docela“.
Jiné zdánlivě jednoduché koncepty se také najednou stanou komplikovanějšími, když se planariáni plazí. Poté, co se rozdělená planaria regeneruje na dva jedince, jak se červ, který se vynořil z ocasu, liší od červa, který se regeneroval z hlavy? Dvojče? Děti? Sám? Odpověď není zřejmá, protože tyto pojmy vymysleli lidé a lidé, pokud víme, se dělením nereprodukují.
text: Viktor Kovylin. Výzkumný článek: Současná biologie (Le et al., 2021)
Všechna práva k tomuto textu patří našemu časopisu. Pokud jste si ho rádi přečetli a chcete se o informace podělit se svými přáteli a sledujícími, můžete použít úryvek s aktivním odkazem na tento článek. S pozdravem, Batrachospermum.
