Divi īpatņi dzīvo, sapinot saldūdens matu tārpu Gordionus violaceus no Vācijas. Kredīts: Gonzalo Gerbet
Matu tārpiem trūkst sīko “matiņu”, kas ir atbildīgi par šūnu kustību, filtrēšanu un uztveršanu, kas ir visiem citiem zināmiem dzīvniekiem.
Pasaulē, kurā ir daudz eksotisku dzīvnieku, matu tārpi neapšaubāmi ir vieni no dīvainākajiem. Tie ir parazītiski tārpi, par kuriem zināms, ka tie manipulē ar savu saimnieku uzvedību, un šo parādību dažreiz sauc par “prāta kontroli”.
Interesantā pavērsienā žurnālā parādās jauns pētījums Pašreizējā bioloģija Es atklāju to matu tārpu klasificēt Viņiem ir kopīga dīvaina iezīme: viņiem trūkst gandrīz 30% gēnu, kurus pētnieki plānoja atklāt. Vēl intriģējošāk ir tas, ka trūkstošie gēni ir saistīti ar skropstu, apmatojuma struktūru, kas atrodamas gandrīz visu zināmo dzīvnieku sugu šūnās, attīstību.
Dzīvs saldūdens matu tārps Bruno de Medeiros rokās pie Muir Woods Nacionālā pieminekļa Kalifornijā. Kredīts: Bruno de Medeiros
Matu tārpi, kas izskatās kā plānas spageti šķipsnas un ir dažas collas gari, ir sastopami visā pasaulē. Viņu ķermeņa pamatstruktūra norāda uz to parazitāro raksturu, jo tiem trūkst izvadīšanas, elpošanas vai asinsrites sistēmas un tie gandrīz pilnībā dzīvo citos organismos. Tawana Cunha, pēcdoktorantūras pētniece Field Museum Čikāgā un pētījuma vadošā autore, atzīmē: “Viena no stilīgākajām lietām, un, iespējams, tas, ar ko viņi ir vislabāk pazīstami, ir tas, ka viņi var ietekmēt savu saimnieku uzvedību un likt viņiem darīt lietas, ko viņi citādi nedarītu.”
Matu tārpu dzīves cikls un saimnieka manipulācijas
Saldūdenī ir sastopami simtiem matu tārpu sugu. Dzīves cikls sākas, kad tās olas izšķiļas ūdenī, un kāpurus patērē mazi ūdens plēsēji, piemēram, maijvaboles kāpuri. Tos savukārt plēso lielāki sauszemes plēsēji, piemēram, tarakāni. Pēc nobriešanas savā saimnieka iekšpusē matu tārpi manipulē ar saimnieka uzvedību, liekot tiem ielēkt ūdenī. Nokļuvuši tur, tārpi savijas no saimniekiem un sāk meklēt palīgus, tādējādi atkārtojot ciklu.
Lai gan ir arī piecas jūras matu tārpu sugas, kas parazitē ūdens radījumos, piemēram, omāros, to spēja manipulēt ar saimniekiem nav skaidra, jo nav vajadzības atgriezties ūdenī.
Saldūdens matu tārpi dzīvo vidē Muir Woods National Monument Kalifornijā. Kredīts: Bruno de Medeiros
Matu tārpu ģenētiskie pētījumi
Lai cik dīvaina nebūtu matu tārpu uzvedība, Cunha pētnieciskā interese par dzīvniekiem ir vairāk saistīta ar tiem DNS. “Mēs nolēmām sekvencēt viņu genomus, jo nekas līdzīgs viņai iepriekš šajā līmenī nebija sekvencēts,” viņa saka par pētījumu, ko veica kopā ar saviem līdzautoriem Bruno de Medeirosu, Arianu Lordi, Martinu Sorensenu un Gonsalo Gerbetu. “Mērķis bija ražot šos genomus un galu galā izmantot tos, lai izprastu evolucionārās attiecības starp matu tārpiem un cita veida dzīvniekiem.”
Pēc DNS paraugu iegūšanas no divām matu tārpu sugām – viena saldūdens un viena jūras – un to secības noteikšana, komanda veica pārsteidzošu atklājumu, salīdzinot matu tārpu ģenētiskos kodus ar citu radījumu ģenētiskajiem kodiem.
Kurētas fotogrāfijas, kurās redzama tupoša (mirusi) omāra stjuarte Monida S. , no Norvēģijas, inficēts ar jūras matu tārpu. Attēls tagad ir pieņemts kā patiess scenārijs par to, kā pirms gadiem tika savākts tārps, kas tika izmantots genoma sekvencēšanai. Kredīts: Martins Sorensens
Atklājiet trūkstošos gēnus
“Tas, ko mēs atklājām, kas bija ļoti pārsteidzoši, bija tas, ka matu tārpu genomiem trūka apmēram 30 procentu no gēnu kopas, kas būtu sagaidāms būtībā visās dzīvnieku grupās,” saka Kuna.
Šādi atklājumi bieži liek zinātniekiem aizdomāties, vai viņi ir pieļāvuši kļūdu. Tomēr pastāv saistība starp gēniem, kas nav sastopami abos tārpu veidos. Lielākā daļa trūkstošo gēnu starp abām sugām bija tieši tādi paši. Tā bija neticama sakritība,” saka Cunha.
Cunha un viņas kolēģi atklāja, ka šie gēni, kas trūkst citos dzīvniekos, ir atbildīgi par skropstu veidošanos.
“Cilijas ir organoīdi, nelielas struktūras šūnu līmenī, kas galvenokārt atrodamas visos dzīvniekos un, vēl plašāk, protistos, kā arī dažos augos un sēnēs. Tātad tās ir sastopamas visdažādākajos dzīvības veidos uz Zemes,” saka Cunha. Tie atrodas daudzās cilvēka ķermeņa šūnās: piemēram, spermas šūnu astes ir skropstas, un tīklenes šūnās ir arī skropstas.
Skatīt tupoša (beigta) omāra saimnieka Monidas S. attēlu. , no Norvēģijas, inficēts ar jūras matu tārpu. Omāra karkass ir atvērts, lai parādītu, kur tika atrasts tārps. Attēls tagad ir pieņemts kā patiess scenārijs par to, kā pirms gadiem tika savākts tārps, kas tika izmantots genoma sekvencēšanai. Kredīts: Martins Sorensens
Ietekme uz skropstu zudumu
Iepriekšējos pētījumos zinātnieki atklāja, ka matu tārpiem nebija skropstu, kur tos parasti varētu novērot. Piemēram, matu tārpu spermai trūkst astes. Tomēr vizuālu pierādījumu trūkums par cilijām matu tārpiem netika uzskatīts par galīgu pierādījumu tam, ka to nav. “Bez genomiem būtu jāaplūko visas šūnas visos dzīves posmos visās sugās,” saka Bruno de Medeiros, Lauka muzeja apputeksnētāju kukaiņu kurators un darba līdzautors.
“Pamatojoties uz iepriekšējiem novērojumiem, šķiet, ka matu tārpiem nav skropstu, taču mēs īsti nezinājām droši,” saka Cunha. “Tagad, izmantojot genomu, mēs esam redzējuši, ka viņiem faktiski trūkst gēnu, kas rada cilpas citos dzīvniekos – viņiem nav mehānisma skropstu veidošanai.”
Dzīvs saldūdens matu tārps Bruno de Medeiros rokās pie Muir Woods Nacionālā pieminekļa Kalifornijā. Kredīts: Bruno de Medeiros
Izpratne par evolūcijas modeļiem un nākotnes virzieniem
Turklāt fakts, ka gan saldūdens, gan jūras matu tārpu sugas ir zaudējušas skropstu gēnus, norāda, ka šīs evolūcijas izmaiņas, visticamāk, notika to kopīgo senču dziļā pagātnē. “Iespējams, ka zaudējums notika grupas attīstības sākumā, un viņi to tikai turpināja,” saka Kuna.
Šī atklāsme rada pamatu daudziem jauniem jautājumiem. Nav skaidrs, kā skropstu neesamība ietekmē matu tārpus un vai tārpu parazitārā uzvedība ir saistīta ar trūkstošajām skropstām. “Ir daudz citu parazītisko organismu, kuriem netrūkst šo specifisko gēnu, tāpēc mēs nevaram teikt, ka gēnu trūkst to parazītiskā dzīvesveida dēļ,” saka Kuna. Bet parasti parazītiskajiem organismiem bieži trūkst daudzu gēnu. Tiek pieņemts, ka, tā kā parazīti neizmanto noteiktas struktūras un tā vietā paļaujas uz saviem saimniekiem, viņi galu galā zaudē šīs struktūras.
Ietekme uz turpmākajiem pētījumiem
Matu tārpi nav vienīgie parazīti, kuriem piemīt “prāta kontroles” īpašības. Līdzīga uzvedība ir novērojama vienšūņiem, kas ir atbildīgi par toksoplazmozi, kas mazina grauzēju bailes no kaķiem, un sēnēm Opiokordicepskuru slavenu padarīja videospēle un TV šovs The Last of Us, manipulē ar skudrām, izkliedējot sēnīšu sporas.
Lai gan šie organismi ir tālu saistīti ar matu tārpiem, Cunha uzskata, ka jaunais pētījums var palīdzēt zinātniekiem noteikt šīs uzvedības kopīgus modeļus. Veicot šo organismu salīdzinošo analīzi nākotnē, mēs, iespējams, varēsim meklēt līdzības. Vai, iespējams, šie organismi attīstīja līdzīgu uzvedību pilnīgi atšķirīgi viens no otra.
Atsauce: “Rampant Loss of Global Metazoan Genes Detected by a Chromosome-Wide Genome Assembly of Parasitic Nematomorpha” Autori Tauana J.Cunha, Bruno AS de Medeiros, Arianna Lord, Martin V. Sørensen un Gonzalo Giribet, 2023. gada 18. jūlijs, pieejams šeit. Pašreizējā bioloģija.
DOI: 10.1016/j.cub.2023.07.003
