Δύο άτομα ζουν μπλέκοντας τον τριχοσκώληκα του γλυκού νερού Gordionus violaceus από τη Γερμανία. Πίστωση: Gonzalo Gerbet
Τα σκουλήκια της τρίχας δεν έχουν τις μικροσκοπικές «τρίχες» που είναι υπεύθυνες για την κίνηση των κυττάρων, το φιλτράρισμα και την αίσθηση που έχει κάθε άλλο γνωστό ζώο.
Σε έναν κόσμο γεμάτο εξωτικά ζώα, τα τριχοειδή σκουλήκια είναι αναμφισβήτητα από τα πιο περίεργα. Πρόκειται για παρασιτικά σκουλήκια που είναι γνωστό ότι χειραγωγούν τη συμπεριφορά των ξενιστών τους, ένα φαινόμενο που μερικές φορές ονομάζεται «έλεγχος του μυαλού».
Σε μια ενδιαφέρουσα ανατροπή, μια νέα μελέτη εμφανίζεται στο περιοδικό Τρέχουσα Βιολογία Αποκάλυψα αυτό το σκουλήκι ταξινόμηση Μοιράζονται ένα περίεργο χαρακτηριστικό: τους λείπει σχεδόν το 30% των γονιδίων που οι ερευνητές περίμεναν να ανακαλύψουν. Ακόμη πιο ενδιαφέρον είναι ότι τα γονίδια που λείπουν συνδέονται με την ανάπτυξη των βλεφαρίδων, των τριχοειδών δομών που βρίσκονται στα κύτταρα σχεδόν όλων των γνωστών ζωικών ειδών.
Ένα ζωντανό σκουλήκι μαλλιών γλυκού νερού στα χέρια του Bruno de Medeiros στο Εθνικό Μνημείο Muir Woods στην Καλιφόρνια. Credit: Bruno de Medeiros
Τα σκουλήκια μαλλιών, τα οποία μοιάζουν με λεπτά νήματα μακαρονιών και έχουν μήκος μερικές ίντσες, μπορούν να βρεθούν σε όλο τον κόσμο. Η βασική δομή του σώματός τους υποδηλώνει την παρασιτική τους φύση, καθώς δεν έχουν απεκκριτικό, αναπνευστικό ή κυκλοφορικό σύστημα και ζουν σχεδόν εξ ολοκλήρου μέσα σε άλλους οργανισμούς. Η Tawana Cunha, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Field Museum στο Σικάγο και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, σημειώνει: «Ένα από τα πιο ωραία πράγματα, και ίσως αυτό για το οποίο είναι περισσότερο γνωστοί, είναι ότι μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά των οικοδεσποτών τους και να κάνουν κάνουν πράγματα που διαφορετικά δεν θα έκαναν».
Κύκλος ζωής και χειραγώγηση του ξενιστή του τριχωτού
Εκατοντάδες είδη σκουληκιών μαλλιών βρίσκονται στο γλυκό νερό. Ο κύκλος ζωής ξεκινά όταν τα αυγά του εκκολάπτονται στο νερό και οι προνύμφες καταναλώνονται από μικρά υδρόβια αρπακτικά όπως οι προνύμφες της μύγας. Αυτά, με τη σειρά τους, θηρεύονται από μεγαλύτερα επίγεια αρπακτικά όπως οι κατσαρίδες. Αφού ωριμάσουν μέσα στον ξενιστή τους, τα τριχοσκώληκες χειραγωγούν τη συμπεριφορά του ξενιστή, αναγκάζοντάς τον να πηδήξει στο νερό. Μόλις φτάσουν εκεί, τα σκουλήκια συστρέφονται από τους ξενιστές τους και αρχίζουν να ψάχνουν για συντρόφους, επαναλαμβάνοντας έτσι τον κύκλο.
Ενώ υπάρχουν επίσης πέντε είδη θαλάσσιων τριχοθυλακίων που παρασιτούν υδρόβια πλάσματα όπως οι αστακοί, η ικανότητά τους να χειραγωγούν τους ξενιστές είναι ασαφής λόγω της έλλειψης ανάγκης να επιστρέψουν στο νερό.
Τα σκουλήκια μαλλιών του γλυκού νερού ζουν στο περιβάλλον, στο Εθνικό Μνημείο Muir Woods στην Καλιφόρνια. Credit: Bruno de Medeiros
Γενετική έρευνα για τα τριχωτά σκουλήκια
Όσο περίεργη κι αν είναι η συμπεριφορά των τριχοσκώληκων, το ερευνητικό ενδιαφέρον του Cunha για τα ζώα έχει να κάνει περισσότερο με αυτά DNA. «Ξεκινήσαμε να αναλύσουμε την αλληλουχία των γονιδιωμάτων τους, γιατί τίποτα σαν το δικό της δεν είχε προσδιοριστεί σε αυτό το επίπεδο στο παρελθόν», λέει για τη μελέτη, που διεξήχθη με τους συν-συγγραφείς της Bruno de Medeiros, Ariana Lord, Martin Sorensen και Gonzalo Gerbet. «Ο στόχος ήταν να παραχθούν αυτά τα γονιδιώματα και τελικά να τα χρησιμοποιήσουμε για να κατανοήσουμε τις εξελικτικές σχέσεις μεταξύ των τριχοθυλακίων και άλλων τύπων ζώων».
Αφού έλαβε δείγματα DNA από δύο είδη σκουληκιών τριχοφυΐας — ένα γλυκού νερού και ένα θαλάσσιο — και την αλληλουχία τους, η ομάδα έκανε μια εκπληκτική ανακάλυψη όταν συνέκρινε τους γενετικούς κώδικες των σκουληκιών μαλλιών με αυτούς άλλων πλασμάτων.
Επιμελημένες φωτογραφίες της οκλαδόν (νεκρής) αεροσυνοδός αστακού Monida S. , από τη Νορβηγία, μολυσμένο με θαλάσσιο σκουλήκι μαλλιών. Η εικόνα έχει ληφθεί τώρα ως αναπαράσταση αληθινού σεναρίου του τρόπου με τον οποίο συλλέχτηκε το σκουλήκι πριν από χρόνια, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της αλληλουχίας του γονιδιώματος. Πίστωση: Μάρτιν Σόρενσεν
Ανακαλύψτε γονίδια που λείπουν
«Αυτό που βρήκαμε, το οποίο ήταν πολύ περίεργο, ήταν ότι τα γονιδιώματα των τριχοθυλακίων έλειπε περίπου το 30 τοις εκατό του συνόλου των γονιδίων που θα αναμενόταν να υπάρχουν σε όλες βασικά τις ομάδες ζώων», λέει ο Kuna.
Τέτοια ευρήματα συχνά οδηγούν τους επιστήμονες να αναρωτιούνται αν έκαναν κάποιο λάθος. Ωστόσο, υπάρχει συσχέτιση μεταξύ γονιδίων που απουσιάζουν και στους δύο τύπους σκουληκιών. Η συντριπτική πλειοψηφία των γονιδίων που λείπουν ήταν ακριβώς τα ίδια μεταξύ των δύο ειδών. Αυτή ήταν μια απίστευτη σύμπτωση», λέει ο Cunha.
Η Cunha και οι συνεργάτες της ανακάλυψαν ότι αυτά τα γονίδια, που λείπουν σε άλλα ζώα, είναι υπεύθυνα για την παραγωγή βλεφαρίδων.
“Τα κιλόνια είναι οργανίδια, μικρές δομές σε κυτταρικό επίπεδο, που βρίσκονται κυρίως σε όλα τα ζώα και ακόμη ευρύτερα, σε πρωτίστες και ορισμένα φυτά και μύκητες. Έτσι υπάρχουν σε μια μεγάλη ποικιλία ζωής στη Γη”, λέει ο Cunha. Υπάρχουν σε πολλά κύτταρα του ανθρώπινου σώματος: για παράδειγμα, οι ουρές των σπερματοζωαρίων είναι βλεφαρίδες και τα κύτταρα στον αμφιβληστροειδή έχουν επίσης βλεφαρίδες.
Δείτε την εικόνα της οκλαδόν (νεκρής) οικοδέσποινας αστακού Monida S. , από τη Νορβηγία, μολυσμένο με θαλάσσιο σκουλήκι μαλλιών. Το καβούκι του αστακού έχει ανοίξει για να δείξει πού βρέθηκε το σκουλήκι. Η εικόνα έχει ληφθεί τώρα ως αναπαράσταση αληθινού σεναρίου του τρόπου με τον οποίο συλλέχτηκε το σκουλήκι πριν από χρόνια, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της αλληλουχίας του γονιδιώματος. Πίστωση: Μάρτιν Σόρενσεν
Επιπτώσεις για την απώλεια των βλεφαρίδων
Σε προηγούμενες μελέτες, οι επιστήμονες είχαν διαπιστώσει ότι τα σκουλήκια τριχοφυΐας φαίνονταν χωρίς βλεφαρίδες στο σημείο που θα παρατηρούνταν κανονικά. Τα σπερματοζωάρια, για παράδειγμα, δεν έχουν ουρές. Ωστόσο, η απουσία οπτικών ενδείξεων βλεφαρίδων σε τριχοσκώληκες δεν θεωρήθηκε οριστική απόδειξη ότι δεν υπήρχαν. «Χωρίς γονιδιώματα, αυτό θα απαιτούσε την εξέταση όλων των κυττάρων σε όλα τα στάδια της ζωής σε όλα τα είδη», λέει ο Bruno de Medeiros, επιμελητής των εντόμων επικονίασης στο Field Museum και συν-συγγραφέας της εργασίας.
«Με βάση προηγούμενες παρατηρήσεις, τα σκουλήκια μαλλιών δεν φαίνεται να έχουν βλεφαρίδες, αλλά δεν γνωρίζαμε πραγματικά με βεβαιότητα», λέει ο Cunha. «Τώρα με το γονιδίωμα, είδαμε ότι στην πραγματικότητα τους λείπουν τα γονίδια που παράγουν βλεφαρίδες σε άλλα ζώα – δεν έχουν εξαρχής μηχανισμό για την παραγωγή βλεφαρίδων».
Ένα ζωντανό σκουλήκι μαλλιών γλυκού νερού στα χέρια του Bruno de Medeiros στο Εθνικό Μνημείο Muir Woods στην Καλιφόρνια. Credit: Bruno de Medeiros
Κατανόηση των εξελικτικών προτύπων και των μελλοντικών κατευθύνσεων
Επιπλέον, το γεγονός ότι τόσο τα είδη σκουληκιών του γλυκού νερού όσο και των θαλάσσιων τριχοθυλακίων έχουν χάσει γονίδια για τις βλεφαρίδες δείχνει ότι αυτή η εξελικτική αλλαγή πιθανότατα συνέβη στο βαθύ παρελθόν των κοινών τους προγόνων. «Είναι πιθανό η απώλεια να συνέβη νωρίς στην ανάπτυξη του ομίλου και απλώς το πήγαιναν έτσι», λέει ο Kuna.
Αυτή η αποκάλυψη θέτει τη βάση για πολλές νέες έρευνες. Δεν είναι σαφές πώς η απουσία βλεφαρίδων επηρεάζει τους τριχοσκώληκες ή εάν η παρασιτική συμπεριφορά των τριχοσκώληκων σχετίζεται με τις βλεφαρίδες που λείπουν. «Υπάρχουν πολλοί άλλοι παρασιτικοί οργανισμοί στους οποίους δεν λείπουν αυτά τα συγκεκριμένα γονίδια, επομένως δεν μπορούμε να πούμε ότι λείπουν γονίδια λόγω του παρασιτικού τρόπου ζωής τους», λέει ο Kuna. Αλλά γενικά στους παρασιτικούς οργανισμούς συχνά λείπουν πολλά γονίδια. Υποτίθεται ότι επειδή τα παράσιτα δεν χρησιμοποιούν συγκεκριμένες δομές και αντ’ αυτού βασίζονται στους ξενιστές τους, καταλήγουν να χάνουν αυτές τις δομές».
Συνέπειες για μελλοντική έρευνα
Τα σκουλήκια της τρίχας δεν είναι τα μόνα παράσιτα που εμφανίζουν χαρακτηριστικά «έλεγχου του νου». Παρόμοια συμπεριφορά παρατηρείται στα πρωτόζωα που ευθύνονται για την τοξοπλάσμωση, η οποία μειώνει τον φόβο των τρωκτικών για τις γάτες, και στους μύκητες Οφιοκορδύκελοςπου έγινε διάσημο από το βιντεοπαιχνίδι και την τηλεοπτική εκπομπή The Last of Us, χειραγωγεί τα μυρμήγκια για να διασπείρουν σπόρια μυκήτων.
Ενώ αυτοί οι οργανισμοί σχετίζονται εξ αποστάσεως με τα σκουλήκια μαλλιών, ο Cunha πιστεύει ότι η νέα μελέτη μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να εντοπίσουν κοινά πρότυπα για το πώς λειτουργεί αυτή η συμπεριφορά. Πραγματοποιώντας αυτή τη συγκριτική ανάλυση μεταξύ των οργανισμών στο μέλλον, μπορεί να είμαστε σε θέση να αναζητήσουμε ομοιότητες. Ή, ίσως, αυτοί οι οργανισμοί εξέλιξαν παρόμοιες συμπεριφορές με εντελώς διαφορετικούς τρόπους μεταξύ τους.
Παραπομπή: “Αχαλίνωτη απώλεια παγκόσμιων μεταζωικών γονιδίων που ανιχνεύθηκε από μια σύνθεση γονιδιώματος σε πλάτος χρωμοσώματος παρασιτικών νηματομορφών” Από Tauana J.Cunha, Bruno AS de Medeiros, Arianna Lord, Martin V. Sørensen και Gonzalo Giribet, 18 Ιουλίου 2023, Διαθέσιμο . Τρέχουσα Βιολογία.
DOI: 10.1016/j.cub.2023.07.003