Niezwykła anomalia w hodowli UW. Dwie głowy u płazińców

• W hodowli Stenostomum brevipharyngium powstały osobniki z drugą głową zamiast ogona.
• Dwugłowe robaki funkcjonowały i regenerowały ogony po cięciu, a oś ciała u części odwracała się.
• Zespół UW opisał odkrycie w czasopiśmie "Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences".

Badacze z Instytutu Biologii Ewolucyjnej Uniwersytetu Warszawskiego natrafili na anomalię podczas rutynowych obserwacji hodowli mikroskopijnych płazińców Stenostomum. Już w pierwszych tygodniach zauważyli, że część osobników rozwija się nietypowo: w miejscu ogona pojawiała się druga, w pełni uformowana głowa. Jak podaje PAP, zjawisko utrzymywało się przez kilka miesięcy, co pozwoliło przeprowadzić szczegółowe analizy morfologiczne i molekularne.

Główny fakt, który zaskoczył zespół, to stabilne pojawianie się dwugłowych form obok typowych osobników. Nowa głowa posiadała gardziel i prawidłowo funkcjonujące struktury, a robaki pobierały pokarm i rosły, choć poruszały się niezdarnie. Odkrycie opisano w publikacji w "Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences", gdzie autorzy wskazali na wyjątkowy charakter tej obserwacji w świecie zwierząt.

Rozwinięcie badań objęło analizę procesu rozmnażania bezpłciowego, tzw. paratomii, charakterystycznego dla Stenostomum. Zwykle nowy ogon tworzy się w tylnym końcu przedniego segmentu, a nowa głowa w przednim końcu tylnego segmentu, po czym oba segmenty się rozdzielają. Tu mechanizm zawiódł: zamiast ogona wykształcała się kolejna głowa, a dorosły osobnik pozostawał dwugłowy.

Kulminacyjnym etapem eksperymentów były próby regeneracyjne. Po przecięciu osobników obie głowy odtwarzały brakujące ogony, potwierdzając silne zdolności naprawcze. Co więcej, u fragmentów z odwróconą głową po regeneracji utrwalała się odwrócona oś przód–tył, czyli nowy ogon wyrastał po dotychczasowej przedniej stronie.

Czyli to, co wcześniej było przodem robaka, stawało się jego tyłem. Takie zjawisko nie ma precedensu wśród zwierząt, bo zazwyczaj orientacja ciała jest ustalana raz, na etapie rozwoju zarodkowego i pozostaje niezmienna przez całe życie — podkreślił PAP dr Ludwik Gąsiorowski.

Ciekawostką jest, że dwugłowym płazińcom brakowało tylnego fragmentu jelita i ujścia układu wydalniczego, a także ekspresji części markerów genetycznych typowych dla tkanek ogonowych. Mimo tego osobniki funkcjonowały i odżywiały się, co wskazuje na znaczną elastyczność planu ciała u tych zwierząt. Badacze opisali też łańcuchowy układ segmentów, gdy następne pokolenie dojrzewało wzdłuż osi ciała dorosłego robaka.

Skąd wzięła się anomalia? Zespół UW rozważał kilka przyczyn zjawiska. Klonalne potomstwo dwugłowych osobników było prawidłowe, co osłabia hipotezę mutacji na poziomie całego organizmu. Szeroki wpływ środowiska również wydaje się mało prawdopodobny, bo nie dotyczył większości populacji.

Najbardziej prawdopodobny wydaje się więc błąd rozwojowy. W niektórych komórkach macierzystych mogło dojść do błędnej reakcji na gradient morfogenów, wynikającej na przykład z mutacji na poziomie pojedynczych komórek - wyjaśnił PAP dr Gąsiorowski.

Anomalie utrzymywały się przez ok. dwa miesiące i samoistnie ustąpiły. Naukowcy kontynuują prace nad identyfikacją genów aktywnych w kolejnych etapach paratomii oraz sprawdzają, czy da się sterować powstawaniem głowy lub ogona poprzez manipulację ekspresją. Ich zdaniem zrozumienie, jak komórki rozpoznają kierunek przód–tył u prostych płazińców, może poszerzyć wiedzę o podstawach regeneracji u bardziej złożonych zwierząt.