Dlaczego ślimaki są skręcone w prawo?

Magdalena Kawalec-Segond

|

GN 23/2019

dodane 06.06.2019 00:00

Zarówno za symetrię ciała, jak i za wszystko inne zazwyczaj odpowiadają geny. Za każdym jednak genem kryć się może pokręcona niczym ślimak historia.

Na świecie istnieje kilkadziesiąt tysięcy gatunków ślimaków. Na świecie istnieje kilkadziesiąt tysięcy gatunków ślimaków.
henryk przondziono /foto gość

Błotniarkę stawową znajdziemy w Polsce wszędzie. Ma głowę, skórno-mięśniowy worek zawierający narządy wewnętrzne i nogę. Ma muszlę: długą na 5–7 cm, szeroką na 2–3, brunatną lub niemal czarną u dorosłego osobnika. Muszla jest prawoskrętna, jak u większości ślimaków, u których możemy ją zobaczyć (są bowiem i takie, których muszle ukryte są pod płaszczem). Dwóch uczonych z Tokyo University of Science, Masanori Abe i Reiko Kuroda, uczyniło z tego popularnego ślimaka bohatera opowieści o źródłach czegoś w naturze absolutnie podstawowego: symetrii ciała.

Na pół się nie da

My, ludzie, nie jesteśmy idealnie symetryczni, nasza twarz ma zawsze jakiś maleńki detal, który sprawia, że nie da się jednej połowy nałożyć na drugą. Kto zrobił taki eksperyment w programie graficznym, ten ujrzał na ekranie komputera nie siebie, lecz kogoś innego. Jako reprezentanci gatunku Homo sapiens mamy jednak generalnie, przynajmniej zewnętrznie, tzw. symetrię dwuboczną. Czyli da się nas wzdłuż przeciąć na pół i każda z połówek będzie mniej więcej odbiciem lustrzanym tej drugiej. Oczywiście w środku już nie będzie tak idealnie, bo serce czy aorta, śledziona, trzustka, żołądek etc. występują pojedynczo i nie są dokładnie symetrycznie rozmieszczone tak, aby linia tego wyobrażonego cięcia rozpłatała je idealnie na pół.

Istnieją stworzenia o symetrii promienistej – chociażby rozgwiazdy czy jamochłony. Wtedy takich osi przecięcia zwierzęcia na pół może być znacznie więcej, dają się na ogół podzielić na identyczne kawałki niczym okrągły tort. Określona symetryczność nie powstaje ad hoc, a choć to dość szokujące, podział istot na zwierzęta promieniście symetryczne i dwubocznie symetryczne jest najgłębiej ewolucyjny. Do tej pierwszej grupy – ewolucyjnie znacznie starszej – należą wszelkie zwierzęta życiowo unieruchomione lub niewykazujące ruchu w kierunku „do przodu”. Zatem stułbie i ich meduzy, ukwiały, koralowce, osiadłe wieloszczety i część szkarłupni. Z kolei symetrię dwuboczną rozwinęły ewolucyjnie stworzenia aktywne ruchowo i… posiadające realne tkanki. To bardzo wielki skok ewolucyjny i zdaje się, jakby w królestwie zwierząt nastąpiło jednocześnie: zmiana typu symetrii i zbudowanie organizmu z tkanek, czyli z wyspecjalizowanych komórek tworzących współpracujące ze sobą zespoły.

Mięczaki zatem, w tym ślimaki, są pierwotnie symetryczne dwubocznie. To znaczy był kiedyś dawno w kambrze, czyli ponad 500 mln lat temu, taki ich bezpośredni przodek, który nie pozbył się jeszcze symetrii dwubocznej na rzecz wkręcenia mięciutkiego, delikatnego ciała w bezpieczną muszlę zdolną do nieustannego wzrostu wraz ze zwierzęciem.

To bardzo dobra strategia życiowa. Świadczy o tym sukces ewolucyjny ślimaków, których jest dziś na Ziemi jakieś 65–80 tys. gatunków, zdolnych żyć w wodzie morskiej i słodkiej oraz w wielu wilgotnych siedliskach lądowych. Są w stanie w swojej muszli przetrwać niekorzystne warunki, jak mróz czy susza. Dziś wśród skamieniałości nie da się na pewno odnaleźć tego dwubocznie symetrycznego praojca ślimaków, gdyż najłatwiej – choć też z możliwością błędu – uznać nam za ślimaki organizmy, z których w osadach pozostały skręcone muszle.

Znalazł drugą połówkę

Dlaczego skręcone, i to w dodatku na ogół w prawo? Jak ustalili japońscy uczeni, stosując technikę modyfikowania genomu CRISPR-Cas9 (po raz pierwszy u jakiegokolwiek ślimaka), odpowiada za to jeden jedyny gen. Nazwali go Lsdia1. Gdy go wyłączyć, już od swego zarania, od pierwszej komórki swej larwy, ślimak zamiast skręcać się w prawo, skręca się w lewo. Dla ślimaka taki skręt to pozostałość po jego niegdyś dwubocznej symetrii. A więc to coś niesamowicie głęboko „siedzącego” w jego organizmie. Co więcej, inne zwierzęta, nie tylko mięczaki, mają geny ewolucyjnie spokrewnione z Lsdia1 (tzw. homologi). Zmodyfikowane genetycznie błotniarki z tokijskiego laboratorium, opisane na łamach majowego numeru czasopisma „Development”, mają jak najbardziej naturalnie powstałego dalekiego kuzyna. To słynny przed dwoma laty Jeremy, lewoskrętny mutant ślimaka ogrodowego, Cornu aspersum z University of Nottingham. Dramat Jeremiego polegał na tym, że choć ślimaki są hermafrodytami (czyli zarówno samcami, jak i samicami), do rozmnażania wymagają wymiany komórek rozrodczych. Nawet do tego tanga trzeba zatem dwojga. Jednak ich narządy płciowe – ukryte w muszli – są zależne w swym potencjale od pozycji przy kopulacji. A ta stosowna jest możliwa do osiągnięcia jedynie między ślimakami o takim samym skręcie. Pół świata szukało zatem drugiego lewoskrętnego Cornu aspersum, aż wreszcie znaleziono dwa takie osobniki. Skojarzenie owo dawałoby szansę – o ile powstałe potomstwo byłoby żywe i płodne – na powstanie nowego gatunku lewoskrętnego ślimaka dosłownie w jedno pokolenie. Jeremiemu wreszcie udało się przewalczyć przekleństwo swej lewoskrętności z innym lewoskrętnym ślimakiem swego gatunku. •

Tagi: