Nicienie są najliczniejszym zwierzęciem na Ziemi, ale kiedy czasy stają się twarde, te małe robaki mają trudności z poruszaniem się w górę i na wychodzenie. Tak więc grają w siłę swojego kladu. Jeśli jedzenie się skończy, a konkurencja staje się zacięta, wślizgną się w kierunku ich licznych krewnych. Wspinają się na siebie i nad sobą, dopóki ich ciała nie wyrobi żywej wieży, która skręca nieba, gdzie mogą zaczepić się do przejeżdżającego zwierzęcia na zielone i bardziej pokojowe pastwiska.
Przynajmniej tak zakładali naukowcy. Przez dziesięciolecia te struktury robaków były bardziej mityczne niż materialne. Takie agregacje, w których zwierzęta łączą ciała do ruchu grupowego, mają rzadki charakter. Wiadomo, że tylko formy śluzowe, mrówki i roztocza pająka poruszają się w ten sposób. W przypadku nicieni nikt nawet nie widział agregacji – zwanych wieżami – formującymi się w dowolnym miejscu, ale w sztucznych granicach laboratoriów i komn wzrostu; I nikt tak naprawdę nie wiedział, po co są. Czy wieże istniały w prawdziwym świecie?
Teraz naukowcy z Konstanz w Niemczech nagrali film wideo z Worms Gorosing w upadłych jabłkach i gruszkach z lokalnych sadów. Zespół z Maxa Plancka Institute of Animal Behavior (MPI-AB) i University of Konstanz połączył prace terenowe z eksperymentami laboratoryjnymi, aby przedstawić pierwsze bezpośrednie dowody, że wysokie zachowanie występuje naturalnie i działa jako środek transportu zbiorowego.
Naturalne wieże
„Byłem zachwycony, kiedy po raz pierwszy zobaczyłem te naturalne wieże”-mówi starsza autorka Serena Ding, lider grupy w MPI-AB, w chwili, gdy współautor Ryan Greenway wysłał jej nagranie wideo z pola. „Dla tak długich naturalnych wież robakowych istniały tylko w naszej wyobraźni. Ale przy odpowiednim sprzęcie i dużej ciekawości stwierdziliśmy, że ukrywają się na widoku”.
Greenway, asystent techniczny w MPI-AB, spędził miesiące z cyfrowym mikroskopem przeczesującym rozkładające się owoce w sadach w pobliżu uniwersytetu, aby zanotować naturalne wystąpienia i zachowanie wież robaków. Niektóre z tych całych wież zostały sprowadzone do laboratorium. To, co było w wieżach, zaskoczyło zespół. Chociaż owoce czołgały się z wieloma gatunkami nicieni, naturalne wieże zostały wykonane tylko z jednego gatunku, wszystkie na twardym etapie larwalnym znanym jako „dauer”.
„Wieża nicieni to nie tylko stos robaków”-mówi pierwsza autorka Daniela Perez, badacz doktora w MPI-AB. „To skoordynowana struktura, superorganizm w ruchu”.
Funkcja wież
Zespół zaobserwował naturalne wieże dauer machające zgodnie, podobnie jak poszczególne nicienie, stojąc na ogonach, aby zatrzasnąć na przejeżdżającym zwierzęciu. Ale ich nowe ustalenia pokazały, że całe wieże robaków mogą reagować na dotyk, odłączanie się od powierzchni i łącznie przyczepić się do owadów, takich jak muchy owocowe – autostop na masie do nowych środowisk.
Aby zbadać głębiej, Perez zbudował kontrolowaną wieżę za pomocą kultur laboratoryjnych C. elegans. Po umieszczeniu na agarie bez żywności z małym pionowym słupkiem-włosia szczoteczki do zębów-głodne robaki zaczęły się samodzielnie się schowić. W ciągu dwóch godzin pojawiły się wieże żywe, stabilne przez ponad 12 godzin i zdolne do rozszerzenia eksploracyjnych „ramion” na otaczającą przestrzeń. Niektóre utworzyły nawet mosty na szczelinach, aby dotrzeć do nowych powierzchni.
„Wieże aktywnie wyczuwają i rosną” – mówi Perez. „Kiedy ich dotknęliśmy, natychmiast zareagowali, rosnąc w kierunku bodźca i przywiązując się do niego”.
Okazuje się, że takie zachowanie nie jest ograniczone do tak zwanego etapu larwalnego „dauera” widocznego z dzikich próbek. Dorosy C. elegans i wszystkie stadia larwalne w laboratorium również wzniosły – nieoczekiwany zwrot, który sugeruje, że wysokie może być bardziej uogólniona strategia ruchu grupowego niż wcześniej zakładano.
Jednak pomimo złożoności architektonicznej tych wież robaki wewnątrz nie wykazywały oczywistego zróżnicowania ról. Osoby z bazy i wierzchołka były równie mobilne, żyzne i silne, wskazując na formę egalitarnej współpracy. Ale jak dotąd tylko autorzy wskazują, w kontrolowanych warunkach laboratorium. „C. elegans jest kulturą klonalną, więc ma sens, że w wieży nie ma różnicowania. W naturalnych wieżach możemy zobaczyć oddzielne kompozycje genetyczne i role, co skłania fascynujące pytania o to, kto współpracuje, a kto oszukuje”.
W miarę jak naukowcy starają się zrozumieć, w jaki sposób zachowania grupowe ewoluuje – od rojów owadów po migracje ptaków – te mikroskopijne wieże robaków mogą wzrosnąć, aby udzielić niektórych odpowiedzi.
„Nasze badanie otwiera zupełnie nowy system zbadania, w jaki sposób i dlaczego zwierzęta poruszają się razem”, mówi Ding, który prowadzi program badawczy na temat zachowań i genetyki nicieni. „Wykorzystując narzędzia genetyczne dostępne dla C. elegans, mamy teraz potężny model do badania ekologii i ewolucji zbiorowego rozproszenia”.