Miłośnik sportu czy kanapowiec? Zawsze na czas czy często się spóźniasz? Królestwo zwierząt również jest domem dla wielu osobowości, z których każda prowadzi własny styl życia. W badaniu opublikowanym właśnie w czasopiśmie PLOS Biology zespół kierowany przez Sörena Häfkera i Kristin Tessmar-Raible z Instytutu Alfreda Wegenera, Centrum Badań Polarnych i Morskich im. Helmholtza (AWI) oraz Uniwersytetu Wiedeńskiego donosi o zaskakującym odkryciu: nawet proste morskie wieloszczety kształtują swoje codzienne życie w oparciu o wysoce indywidualne rytmy. Ta różnorodność jest interesująca nie tylko dla przyszłości gatunków i populacji w zmieniającym się środowisku, ale także dla medycyny.
Na pierwszy rzut oka gwiazda nowego badania może nie wydawać się szczególnie imponująca: mający zaledwie kilka centymetrów długości Platynereis dumerilii to gatunek wieloszczeta, który można spotkać w wodach przybrzeżnych od umiarkowanego do tropikalnego na całym świecie; jeśli Twoim celem jest znalezienie wybitnych zwierzęcych osobowości, z pewnością są lepiej dopasowani kandydaci. Ale nie to było głównym celem badania, do którego wnieśli wkład eksperci z AWI, Max Perutz Labs w Wiedniu, uniwersytetów w Wiedniu i Oldenburgu oraz Katholieke Universiteit Leuven w Belgii. Przede wszystkim badaczy interesowały wewnętrzne zegary, które dyktują dzienny rytm niezliczonych organizmów.
„Wyczucie czasu biologicznego jest ważne na wielu poziomach” – wyjaśnia Kristin Tessmar-Raible, biolog z AWI. „Więzi ekologiczne między gatunkami zależą od tego w takim samym stopniu, jak od procesów biochemicznych na poziomie komórkowym”. Ale jak reagują wewnętrzne zegary organizmów, gdy ludzie ocieplają klimat lub wykorzystują sztuczne światło, aby zamienić noc w dzień? „Jeśli chodzi o organizmy morskie, nadal wiemy bardzo niewiele” – mówi Sören Häfker, główny autor badania. W związku z tym rytmy są szczególnie ważne w ich życiu: temperatura, dostępne światło i pożywienie oraz różne inne czynniki zmieniają się w ciągu dnia, a organizmy muszą odpowiednio reagować. Dostosowują swoje zachowanie, metabolizm i aktywność genetyczną do tych rytmów zewnętrznych.
Nie jest jednak jasne, czy w przyszłości uda im się osiągnąć taki sam sukces. A kiedy ich wewnętrzne zegary nie dopasowują się już do otoczenia, może to stać się kwestią przetrwania. „W związku z tym potrzebujemy znacznie lepszego zrozumienia, jak zmieniają się rytmy oceanów i jakie będzie to oznaczać dla poszczególnych gatunków i populacji” – podkreśla biolog, co oznacza, że istnieje mnóstwo powodów, aby bliżej przyjrzeć się zmianom codzienne zachowanie Platynereis dumerilii. W rzeczywistości dla chronobiologii, która koncentruje się na wewnętrznych zegarach organizmów, ten odległy krewny rosiczki stał się jednym z najważniejszych gatunków modelowych.
W poprzednich eksperymentach zespół zauważył, że robaki miały zupełnie odmienne rytmy dobowe. Wśród ludzi jest to zjawisko znane: wczesne ptaki rzadko zamieniają się w nocne marki i odwrotnie. Ale co z morskimi robakami wieloszczetowymi? Czy różnice w zachowaniu są jedynie przypadkowymi zmianami, czy też cechuje ich osobisty takt? Aby się tego dowiedzieć, grupa systematycznie obserwowała codzienną aktywność robaków podczas nowiu. Co zobaczyli: niektóre osoby stawały się aktywne dokładnie o tej samej porze każdej nocy. Z kolei inne wydawały się arytmicznymi „kanapowymi ziemniakami”, które były aktywne tylko sporadycznie – a ponadto pomiędzy tymi dwoma skrajnościami istniały różne „odcienie szarości”. Kiedy kilka tygodni później ponownie zaobserwowano te same robaki, ich zachowanie pozostało w dużej mierze niezmienione: kiedyś kanapowiec, zawsze kanapowiec. „Byliśmy bardzo zaskoczeni, widząc, jak odtwarzalne są indywidualne rytmy behawioralne” – mówi Tessmar-Raible. „To pokazuje nam, że nawet robaki mają maleńkie, rytmiczne osobowości, że tak powiem”.
Więcej indywidualności = większa odporność
Aby uzyskać dalszy wgląd w te różnice w zachowaniu, grupa systematycznie porównywała aktywność genetyczną w głowach robaków podatnych na szczególnie rytmiczne i arytmiczne zachowania. Co zaskakujące, odkryli, że wewnętrzny zegar dobowy działał doskonale u wszystkich okazów, nawet u arytmicznych „ziemniaków kanapowych”, a liczba genów o rytmicznej aktywności była prawie tak wysoka jak u „punktualnych” robaków. Jak przypuszczają eksperci, szeroki zakres stosowanych przez nie strategii może zapewnić robakom przewagę ewolucyjną. W końcu żyją w środowisku przybrzeżnym o bardzo zmiennych warunkach; jako taki, styl życia A może być najlepszym wyborem dla danego miejsca, podczas gdy niedaleko, styl życia B może być lepiej dopasowany. Ponadto ta forma indywidualności może zwiększyć ich odporność na poważne zmiany antropogeniczne – w zmieniającym się świecie ta różnorodność zwiększa szanse, że przynajmniej niektóre robaki będą w stanie poradzić sobie w nowych warunkach.
Ale badanie nie tylko oferuje nowy wgląd w rytmy morskie; podkreśla również fakt, że procesy zachodzące w danym organizmie niekoniecznie znajdują odzwierciedlenie w jego zachowaniu: nawet w przypadku robaków kanapowych aktywność genetyczna przebiega według codziennego rytmu, nawet jeśli nie jest to rozpoznawalne z zewnątrz. I prawdopodobnie dotyczy to nie tylko robaków, ale także ludzi. „Dlatego takie odkrycia są ekscytujące także dla dziedzin takich jak chronomedycyna” – mówi Tessmar-Raible.
W ostatnich latach zintensyfikowano i z sukcesem podejmowano wysiłki mające na celu uwzględnienie w procesie leczenia indywidualnego rytmu dobowego pacjentów. Jednak podobnie jak obserwowane robaki, składają się one z różnych elementów, począwszy od zachowania po aktywność genetyczną, które mogą różnie reagować na leki i czas ich podawania. W związku z tym, zwłaszcza jeśli chodzi o ludzi, ważne jest, aby analizy chronomedyczne uwzględniały kilka różnych poziomów – jeśli nawet robaki mogą być tak indywidualistyczne, nasz gatunek prawdopodobnie nie jest wyjątkiem.