Plaukų kirmėlės neturi mažyčių „plaukelių“, atsakingų už ląstelių judėjimą, filtravimą ir jutimą, kurių turi visi kiti žinomi gyvūnai.

Pasaulyje, kuriame gausu egzotiškų gyvūnų, plaukuotosios kirmėlės, be abejo, yra vienos keisčiausių. Tai parazitiniai kirminai, kurie, kaip žinoma, manipuliuoja savo šeimininkų elgesiu – reiškinys kartais vadinamas „proto kontrole“.

Įdomiu posūkiu žurnale pasirodo naujas tyrimas Dabartinė biologija Aš atskleidžiau tą plaukų kirmėlę klasifikuoti Jie turi keistą bruožą: jiems trūksta beveik 30% genų, kuriuos mokslininkai tikėjosi atrasti. Dar įdomiau, kad trūkstami genai yra susiję su blakstienų vystymusi – į plaukus panašiomis struktūromis, kurios randamos beveik visų žinomų gyvūnų rūšių ląstelėse.

Gyvas gėlavandenis plaukų kirmėlė Bruno de Medeiros rankose prie Muir Woods nacionalinio paminklo Kalifornijoje. Kreditas: Bruno de Medeiros

Plaukų kirmėlių, kurios atrodo kaip plonos spagečių sruogos ir yra kelių centimetrų ilgio, galima rasti visame pasaulyje. Pagrindinė jų kūno struktūra rodo jų parazitinį pobūdį, nes jie neturi šalinimo, kvėpavimo ar kraujotakos sistemų ir beveik visiškai gyvena kituose organizmuose. Tawana Cunha, Čikagos lauko muziejaus doktorantė ir pagrindinė tyrimo autorė, pažymi: „Vienas šauniausių dalykų ir galbūt tai, dėl ko jie geriausiai žinomi, yra tai, kad jie gali paveikti savo šeimininkų elgesį ir priversti juos. daryti tai, ko kitaip nedarytų“.

Plaukų kirmėlių gyvavimo ciklas ir manipuliavimas šeimininku

Gėlame vandenyje randama šimtai plaukuotųjų kirmėlių rūšių. Gyvenimo ciklas prasideda, kai vandenyje išsirita jo kiaušinėliai, o lervas suryja maži vandens plėšrūnai, tokie kaip gegužinės lervos. Juos savo ruožtu grobia didesni sausumos plėšrūnai, pavyzdžiui, tarakonai. Subrendusios savo šeimininko viduje, plaukuotosios kirmėlės manipuliuoja šeimininko elgesiu ir priverčia juos šokti į vandenį. Atsidūrę ten, kirminai raizosi nuo savo šeimininkų ir pradeda ieškoti draugų, taip kartodami ciklą.

Nors taip pat yra penkių rūšių jūrinių plaukuotųjų kirmėlių, parazituojančių vandens gyvūnuose, tokiuose kaip omarai, jų gebėjimas manipuliuoti šeimininkais neaiškus, nes nereikia grįžti į vandenį.

Gėlavandenės plaukuotosios kirmėlės gyvena aplinkoje, prie Muir Woods nacionalinio paminklo Kalifornijoje. Kreditas: Bruno de Medeiros

Plaukų kirmėlių genetiniai tyrimai

Kad ir koks keistas būtų plaukuotųjų kirmėlių elgesys, Cunha domėjimasis gyvūnais labiau susijęs su jais. DNR. „Mes nusprendėme sekti jų genomus, nes anksčiau šiame lygmenyje nebuvo sekvenuota nieko panašaus į ją“, – sako ji apie tyrimą, atliktą kartu su jos bendraautoriais Bruno de Medeiros, Ariana Lord, Martin Sorensen ir Gonzalo Gerbet. „Tikslas buvo sukurti tuos genomus ir galiausiai juos panaudoti siekiant suprasti evoliucinius ryšius tarp plaukų kirmėlių ir kitų rūšių gyvūnų.

Gavusi DNR mėginius iš dviejų rūšių plaukuotųjų kirmėlių – vienos gėlavandenės ir vienos jūrinės – ir nustačiusi jų seką, komanda padarė stulbinantį atradimą, lygindama plaukų kirmėlių genetinius kodus su kitų būtybių genetiniais kodais.

Kuruotos tupinčios (mirusios) omarų stiuardesės Monidos S. nuotraukos. , iš Norvegijos, užsikrėtęs jūrine plaukuotu kirmiu. Dabar vaizdas buvo paimtas kaip tikras scenarijus, kaip prieš metus buvo surinktas kirminas, kuris buvo naudojamas genomo sekai nustatyti. Kreditas: Martinas Sorensenas

Atraskite trūkstamus genus

„Mes nustatėme, kas buvo labai stebina, tai, kad plaukuotųjų kirmėlių genomams trūko apie 30 procentų genų, kurių tikimasi iš esmės visose gyvūnų grupėse“, – sako Kuna.

Tokie atradimai dažnai priverčia mokslininkus susimąstyti, ar jie padarė klaidą. Tačiau egzistuoja ryšys tarp genų, kurių nėra abiejų tipų kirminuose. Didžioji dauguma trūkstamų genų buvo visiškai vienodi tarp dviejų rūšių. Tai buvo neįtikėtinas sutapimas“, – sako Cunha.

Cunha ir jos kolegos išsiaiškino, kad šie genai, kurių nėra kituose gyvūnuose, yra atsakingi už blakstienų gamybą.

„Blakstienos yra organelės, mažos struktūros ląstelių lygiu, esančios iš esmės visuose gyvūnuose ir, dar plačiau, protistuose, kai kuriuose augaluose ir grybuose. Taigi jų yra įvairiose Žemės gyvybėse”, – sako Cunha. Jų yra daugelyje žmogaus kūno ląstelių: pavyzdžiui, spermatozoidų uodegos yra blakstienos, o tinklainės ląstelės taip pat turi blakstienas.

Žiūrėti tupinčio (negyvo) omaro šeimininkės Monidos S vaizdą. , iš Norvegijos, užsikrėtęs jūrine plaukuotu kirmiu. Omaro karkasas buvo atidarytas, kad būtų parodyta, kur buvo rastas kirminas. Dabar vaizdas buvo paimtas kaip tikras scenarijus, kaip prieš metus buvo surinktas kirminas, kuris buvo naudojamas genomo sekai nustatyti. Kreditas: Martinas Sorensenas

Pasekmės blakstienų praradimui

Ankstesniuose tyrimuose mokslininkai nustatė, kad plaukų kirmėlėse nebuvo blakstienų ten, kur jos paprastai būtų stebimos. Pavyzdžiui, plaukų kirmėlių spermatozoidams trūksta uodegų. Tačiau vizualinių plaukų kirmėlių blakstienų požymių nebuvimas nebuvo laikomas galutiniu įrodymu, kad jų nėra. „Be genomų reikėtų žiūrėti į visas visų rūšių ląsteles visais gyvenimo etapais“, – sako Bruno de Medeiros, Lauko muziejaus apdulkinančių vabzdžių kuratorius ir straipsnio bendraautoris.

„Remiantis ankstesniais stebėjimais, atrodo, kad plaukų kirmėlės neturi blakstienų, bet mes tikrai nežinojome“, – sako Cunha. „Dabar, kalbant apie genomą, pamatėme, kad jiems iš tikrųjų trūksta genų, kurie gamina blakstienas kitiems gyvūnams – jie iš pradžių neturi blakstienų susidarymo mechanizmo.

Gyvas gėlavandenis plaukų kirmėlė Bruno de Medeiros rankose prie Muir Woods nacionalinio paminklo Kalifornijoje. Kreditas: Bruno de Medeiros

Evoliucijos modelių ir ateities krypčių supratimas

Be to, faktas, kad tiek gėlavandenių, tiek jūrinių plaukų kirmėlių rūšys prarado blakstienų genus, rodo, kad šis evoliucinis pokytis greičiausiai įvyko gilioje jų bendrų protėvių praeityje. „Gali būti, kad praradimas įvyko grupės vystymosi pradžioje, ir jie tai tik tęsė“, – sako Kuna.

Šis apreiškimas sudaro sąlygas daugeliui naujų klausimų. Neaišku, kaip blakstienų nebuvimas veikia plaukuotus kirminus, ar parazitinis plaukų kirmėlių elgesys yra susijęs su trūkstamais blakstienomis. „Yra daugybė kitų parazitinių organizmų, kuriems netrūksta šių specifinių genų, todėl negalime sakyti, kad genų trūksta dėl jų parazitinio gyvenimo būdo“, – sako Kuna. Tačiau parazitiniams organizmams apskritai dažnai trūksta daugelio genų. Daroma prielaida, kad kadangi parazitai nenaudoja tam tikrų struktūrų, o pasikliauja savo šeimininkais, jie galiausiai praranda tas struktūras.

Poveikis būsimiems tyrimams

Plaukų kirmėlės nėra vieninteliai parazitai, pasižymintys „proto kontrolės“ savybėmis. Panašus elgesys stebimas pirmuonių, atsakingų už toksoplazmozę, mažinančią graužikų kačių baimę, ir grybelių. Opiokordicepsaskurį išgarsino vaizdo žaidimas ir televizijos serialas „The Last of Us“, manipuliuoja skruzdėlėmis, kad išsklaidytų grybelių sporas.

Nors šie organizmai yra toli susiję su plaukų kirmėlėmis, Cunha mano, kad naujasis tyrimas gali padėti mokslininkams nustatyti bendrus šio elgesio modelius. Ateityje atlikę šią lyginamąją organizmų analizę, galbūt galėsime ieškoti panašumų. Arba, galbūt, šie organizmai sukūrė panašų elgesį visiškai skirtingais būdais.

Nuoroda: „Siaubingas visuotinių metazoanų genų praradimas, aptiktas parazitinės nematomorfos chromosomos genomo agregato“ autoriai Tauana J.Cunha, Bruno AS de Medeiros, Arianna Lord, Martin V. Sørensen ir Gonzalo Giribet, 2023 m. liepos 18 d. . Dabartinė biologija.
DOI: 10.1016/j.cub.2023.07.003