Jak šneci komunikují?

Ve vývoji živého organismu z oplodněného vajíčka je stále mnoho záhad. Až donedávna se vědci domnívali, že k němu dochází podle přísně definovaného programu a u zvířat, u kterých se snesená vajíčka vyvíjejí ve vnějším prostředí, nejsou embrya nijak spojena se svými rodiči. Nedávný výzkum ruských biologů ale ukázal, že tomu tak není. Ukazuje se, že dospělí sladkovodní měkkýši komunikují se svými larvami a mohou zpomalit nebo urychlit jejich vývoj.

Objekty, které studovali přední vědci z Ústavu vývojové biologie Ruské akademie věd, doktorka biologických věd Elena Voronezhskaya, doktorka biologických věd Leonid Nezlin, stejně jako docentka Pedagogické univerzity v Tule, kandidátka biologických věd Marina Khabarova, jsou nejběžnější plži našich nádrží: plži měkkýši velký rybniční hlemýžď ​​a šnek. Mají podobný vývojový cyklus. Kladou oplozená vajíčka v podobě lepkavých zámotků na listy a stonky vodních rostlin. Ve vajíčku se vytvoří trochoforová larva, která roste, mutuje a postupně se mění v maličkého šneka. Kromě toho všechna stádia vývoje larev procházejí uvnitř skořápky vajíčka a živí se zásobou živin v něm obsažených. Pak hlemýžď ​​vykousne díru ve vejci, vylíhne se a přejde do „dospělého“ života.

Tady není jídlo. Posaďte se do vajíčka!

Jak biologové řekli korespondentovi Infox.ru, pracovali s „kultivovanými“ měkkýši, kteří se narodili a vyrostli v laboratoři a ochotně jedli listy salátu nebo pampelišky. Pro experiment byla jedna skupina rybničních šneků krmena jako obvykle, zatímco druhá byla udržována o hladu po dobu tří dnů. Potom odebrali vzorky vody z pod dobře krmených a zpod hladových šneků a filtrovali je od suspendovaných částic. Jak vědci vysvětlili, pro druhou část experimentu je potřeba voda.

Už se na něm nepodílejí samotní měkkýši, ale jejich vajíčka. Opatrně byly vyjmuty z vaječného kokonu a umístěny do tří Petriho misek. První hrnek byl naplněn vodou zpod dobře živených šneků a do druhého – zpod hladových šneků. Do třetího, kontrolního pohárku byla nalita čistá voda.

O devět dní později se biologové podívali na výsledek. Ukázalo se, že ve vodě z dobře krmených jezírkových plžů, stejně jako v kontrole, se larvy vyvinuly do fáze, kdy už vypadají jako opravdoví malincí plži. A ve vodě z hladových rybničních plžů zůstala embrya téměř ve stejném stádiu vývoje jako na začátku experimentu. Vývoj larvy se zpomalil až úplně zastavil.

To znamená, že podle vědců hladoví šneci uvolňují do vody nějakou látku, která brání vývoji larev. “Zdá se, že rodiče svým budoucím dětem říkají: počkej, až se vyvinou a vylíhnou – tady nebudeš mít nic k jídlu!” – vysvětlila Elena Voronezhskaya zpravodaji Infox.ru. Je lepší sedět těžké časy ve vejci – a najednou se to zlepší!

Další pokusy ukázaly: čím déle dospělí měkkýši hladověli, tím více látky uvolňovali do vody a tím silnější byl její účinek na larvy.

Hledejte chemické neviditelné písmeno

Vědci tuto záhadnou látku nazvali RED faktor (od Retarding Embrionic Development – ​​inhibice embryonálního vývoje). Jeho chemickou povahu lze dnes posuzovat pouze nepřímými údaji. Když byla quoda z hladových hlemýžďů ošetřena proteolytickými enzymy, které štěpí bílkoviny, její inhibiční účinek se nezměnil a někdy se dokonce zvýšil. A když se do vody přidaly lipázy, enzymy štěpící tuky, inhibiční účinek zmizel. Vědci proto navrhli, že faktor RED je s největší pravděpodobností lipoprotein. Jeho klíčová část se navíc nachází v lipidové části.

To je důvod, proč larva potřebuje mozek

Bylo nutné pochopit, jak larvy vnímají chemickou zprávu od svých rodičů. Biologové rozhodli, že k tomu dochází kvůli takzvanému apikálnímu orgánu. Nachází se na předním konci larev mnoha bezobratlých živočichů. Obvykle se skládá z hřebene, řasinek a nervových buněk na bázi. U larev hlemýžďů rybníčků není pappus vyjádřen, ale existují dva citlivé (smyslové) neurony. Apikální orgán je druh „larvového mozku“. V pozdějších fázích vývoje vrcholový orgán řídí metamorfózu – přechod z larválního stadia do stadia juvenilního. Nikdo ale nevěděl, proč larva potřebuje mozek v raných fázích vývoje, zvláště uvnitř vajíčka.

Musela být prokázána hypotéza, že je to vrcholový orgán larvy, který vnímá chemické signály o inhibici vývoje. A vědci to dokázali.

Nervové buňky šneka rybničního syntetizují neurotransmiter dopamin a spirální buňky syntetizují serotonin. Pokud jsou jejich neurony stimulovány přidáváním prekurzorových látek těchto neurotransmiterů do vody, vývoj larev se zpomalí. Pokud přidáte blokátory syntézy dopaminu nebo serotoninu, neurony sníží aktivitu a zrychlí se vývoj larev.

Pokud jsou do vody přidány blokátory syntézy neurotransmiterů zpod hladových hlemýžďů, ve kterých sedí larvy, pak jejich neurony ztratí citlivost na RED faktor. A larvy se budou vyvíjet normálně. Z toho je zřejmé, že jsou to neurony apikálního orgánu, které vnímají chemický signál a mění vývojový program.

Spolu s kolegy z Německa našli vědci receptory pro dopamin a serotonin na buněčných membránách různých orgánů a tkání měkkýšů. A rozluštili mechanismus zahrnující signální G proteiny, který inhibuje nebo urychluje vývoj larev. Některé cílové buňky se nacházejí v larválním jícnu a střevech a ovlivňují jejich vývoj regulací výživy.

Počkej nebo uteč

Je zajímavé, že stejný faktor RED může jak inhibovat, tak urychlovat vývoj larvy. „Pokud larva dostane signál od hladových hlemýžďů v raném stádiu vývoje, zpomalí se, takže může ve vejci přečkat těžké časy,“ vysvětluje Leonid Nezlin dopisovateli Infox.ru. – Pokud je v tuto chvíli larva v pozdní fázi vývoje, kdy ve vajíčku nezbývají téměř žádné živiny, nebude možné sedět. V tomto případě RED faktor naopak urychluje vývoj, takže šnek může rychle opustit vajíčko a pokusit se opustit špatnou oblast tam, kde je potrava.“

Šneci varují své sousedy před časem hladu

Dá se říci, že mezi obyvateli stejné vodní plochy existuje vzájemná pomoc. Chemickým signálům měkkýšů rozumí larvy nejen tohoto druhu, ale i dalších druhů žijících v sousedství. Ale ne všichni.

Jak se ukázalo, nejsilněji reagují na signály plže rybniční ty druhy, které se živí stejným způsobem jako on: například plž ušatý, naviják, physa a někteří další plži. Ale mlži – bezzubí měkkýši, dreissena – mají úplně jiný typ výživy: jsou to filtrační krmítka. A jiný je i chemický dorozumívací jazyk, protože nevnímají poselství plže rybničního.

Vědci se domnívají, že tento způsob kontroly vývoje larev využívají nejen sladkovodní měkkýši. Experimentátoři prokázali, že funguje také u mořského mnohoštětinatého červa Platineris a pravděpodobně i u dalších mořských vodních živočichů. Možná je chemická komunikace mezi rodiči a embryi univerzálním mechanismem pro regulaci vývoje.

Pole označená * jsou povinná.