ŠtudentEdini pravi spletni portal za mlade

Žive niti veljajo v živalskem svetu za ene najbolj čudnih bitij. So parazitski črvi, ki lahko manipulirajo z vedenjem svojih gostiteljev. Kar pa je presenetilo biologe je, da jim manjka približno 30% genov, za katere so pričakovali, da jih imajo. Še več, manjkajoči geni so odgovorni za razvoj cilij, las podobnih struktur, ki so prisotne v vsaj nekaterih celicah vseh drugih znanih živali.

Žive niti lahko »nadzorujejo misli«

Žive niti (razred Nematomorpha) so živali nitaste oblike, dolžine 0,5 do 1 m in premera 1 – 3 mm. Spadajo med valjaste črve (Aschelminthes). Izgledajo kot špageti. Že preprosta zgradba telesa namiguje na parazitski način življenja. Nimajo namreč izločevalnega, dihalnega ali krvožilnega sistema in skoraj vse življenje preživijo v telesih drugih živali. »Ena najbolj kul stvari, morda stvar, po kateri so najbolj znani, je, da lahko vplivajo na vedenje svojih gostiteljev in jih prisilijo, da počnejo stvari, ki jih sicer ne bi,« pravi Tauana Cunha, podoktorska raziskovalka na Chicago's Field Museum in vodilna avtorica študije.

Odrasle živali prosto živijo v vlažni zemlji ali vodi, ličinke pa so notranji paraziti žuželk npr. kobilic, čričkov, hroščev, bogomoljk … Odrasle živali lahko najdemo v vodi v cisternah, koritih za napajanje živine, mlakah ipd. Slučajen pojav žive niti v pitni vodi običajno povzroči pri ljudeh precej vznemirjenosti in zaskrbljenosti, vendar je strah odveč. Žive niti niso paraziti ljudi, živine in drugih domačih živali in za človeka in domače živali niso nevarne.

Zanimiv krog razmnoževanja

Obstaja nekaj sto vrst sladkovodnih živih niti. Njihova jajčeca se izležejo v vodi in ličinke živih niti pojedo drobni plenilci, ki živijo v vodi. To so lahko ličinke majske muhe, ki jih pojedo večji plenilci, ki živijo na kopnem, kot so črički. Ko odrastejo v telesu svojih novih gostiteljev, žive niti manipulirajo z vedenjem gostiteljev in povzročijo, da ti skočijo v vodo. Tam črvi priplavajo iz zadnjic svojih gostiteljev in si iščejo partnerje, da začnejo cikel znova.

Obstaja tudi pet vrst lasnih črvov, ki živijo v morskih okoljih in parazitirajo na bitjih, ki živijo v vodi, kot so jastogi, vendar ni jasno, ali imajo tudi te zmožnosti manipulacije z gostiteljem. Njihovi gostitelji namreč že živijo v vodi, ki je tudi glavno razmnoževalno območje živih niti.

Raziskovalce je bolj zanimal DNK

Vendar se je doktorica Cunha bolj osredotočila na njihovo raziskovanje DNK. »Načrtovali smo sekvenciranje njihovih genomov, ker nič podobnega še ni bilo sekvencirano na tej ravni,« pravi o študiji. »Cilj je bil izdelati te genome in jih sčasoma uporabiti za razumevanje evolucijskih odnosov med lasnimi črvi in ​​drugimi vrstami živali.«

Vzeli so vzorce DNK iz dveh vrst dlačic – ene sladkovodne in ene slane – in jih določili. Toda ko so primerjali genetske kode lasnih črvov z genetskimi kodami drugih živali, so ugotovili nekaj osupljivega. »Ugotovili smo, kar je bilo zelo presenetljivo, da je obema genomoma lasnega črva manjkalo približno 30 % nabora genov, za katere se pričakuje, da bodo prisotni v skoraj vseh skupinah živali,« pravi Cunha. Zaradi takšnih rezultatov se znanstveniki pogosto sprašujejo, ali so naredili napako. Toda obstajala je povezava med manjkajočimi geni v obeh vrstah črvov. »Velika večina manjkajočih genov je bila med obema vrstama povsem enaka. To je zmanjšalo možnost, da gre za naključje,« pravi Cunha.

Geni kodirajo migetalke

Geni, ki so manjkali imajo nalogo kodiranja cilij. »Cilia so organele, majhne strukture na celični ravni, ki so v bistvu prisotne pri vseh živalih in še širše, pri protistih ter nekaterih rastlinah in glivah. Torej so prisotne v veliki raznolikosti življenja na Zemlji,« pravi Cunha. Prisotni so v številnih celicah v človeškem telesu: na primer, repi celic semenčic so migetalke in celice v mrežnici naših oči imajo prav tako migetalke.

Pred tem so znanstveniki ugotovili, da se zdi, da živim nitim manjkajo migetalke, kjer bi jih običajno našli. Na primer, njihove semenčice nimajo repkov. Toda čeprav nihče nikoli ni videl migetalkaste celice pri živih nitih, to ni moglo veljalo za dokončen dokaz, da jih nimajo. Težko je nekaj dokazati z negativnimi dokazi. »Glede na prejšnja opazovanja se je zdelo, da žive niti nimajo migetalk, vendar v resnici nismo vedeli zagotovo,« pravi Cunha. »Zdaj z genomi smo videli, da dejansko nimajo genov, ki proizvajajo migetalke, kot pri drugih živalih – torej sploh nimajo strojev za izdelavo migetalk.«

Še več, dejstvo, da sta tako sladkovodna kot morska vrsta laskov izgubila gene za migetalke, kaže, da se je ta evolucijska sprememba zgodila v globoki preteklosti pri skupnem predniku obeh vrst. »Verjetno se je izguba zgodila zgodaj v razvoju skupine in tako so samo nadaljevali,« pravi Cunha.

Raziskovalci iščejo še več odgovorov

Ugotovitev odpira vrata številnim novim vprašanjem. Ni jasno, kako je pomanjkanje cilij vplivalo na žive niti in ali je parazitsko vedenje le teh lahko povezano z manjkajočimi migetalkami. »Obstaja veliko drugih parazitskih organizmov, ki jim ne manjkajo ti specifični geni, zato ne moremo reči, da geni manjkajo zaradi njihovega parazitskega načina življenja,« pravi Cunha. »Toda parazitskim organizmom na splošno pogosto manjka veliko genov. Domneva se, da zaradi tega, ker paraziti ne uporabljajo določenih struktur in se namesto tega zanašajo na svoje gostitelje, na koncu izgubijo nekatere strukture.«

Dlačni črvi niso edini paraziti, ki so sposobni »nadzora uma« – to je vedenje, ki se pojavi pri praživalih. Organizem, odgovoren za toksoplazmozo, zmanjša strah glodalcev pred mačkami.

»Nadzor misli« je prisoten tudi pri glivi Ophiocordyceps, ki je zaslovela po video igrici in seriji The Last of Us, ta manipulira z mravljami, da širijo spore glive. Čeprav so ti organizmi le v daljnem sorodstvu z dlačicami, Cunha pravi, da bi lahko nova študija znanstvenikom pomagala najti skupne vzroke za to, kako to vedenje deluje. »S to primerjalno analizo med organizmi v prihodnosti bomo morda lahko iskali podobnosti. Morda pa so ti organizmi razvili podobno vedenje na povsem različne načine drug od drugega,« pravi Cunha.

Na žive niti opozarja tudi NIJZ

»Žive niti so razširjene po vsem svetu, živijo tudi v Sloveniji. Pri ljudeh običajno vzbudijo neprijetne občutke in odpor, še zlasti, ko jih zasledimo v pitni vodi, vendar za človeka niso nevarne,« so o živih nitih zapisali pri NIJZ.

Svetovali so, da ob pojavu žive niti na interni vodovodni napeljavi, obvestimo upravljavca vodovoda. Sami pa lahko ukrepamo tako, da preprečimo dostop žuželk, ki so znani gostitelji žive niti (npr. kobilic, čričkov, bogomolk, hroščev…), v notranjost hiše (zamrežimo okna; poskrbimo, da okna in vrata dobro tesnijo…) in preverimo ali so potrebna popravila interne vodovodne napeljave in morebitne nepravilnosti odpravimo. O ukrepih se posvetujemo z upravljavcem vodovoda.

Vsaka ptica je živi dinozaver. Ptice so edina skupina dinozavrov, ki je preživela množično izumrtje, ki ga je povzročil asteroid pred 66 milijoni let. Toda vsem pticam, ki so takrat živele, ni uspelo.

Zakaj so predniki sodobnih ptic preživeli, medtem ko je toliko njihovih sorodnikov umrlo, je bila uganka, ki so jo paleontologi poskušali razrešiti že desetletja. Dve novi študiji kažeta na enega od možnih dejavnikov: razlike med tem, kako si sodobne ptice in njihovi starodavni bratranci talijo perje.

Kako nam odgovor prikaže perje?

Perje je ena ključnih lastnosti, ki je skupna vsem pticam. Izdelane so iz beljakovine, imenovane keratin, enakega materiala kot naši nohti in lasje, in ptice se zanašajo na njih, da letijo, plavajo, se prikrivajo, privabljajo partnerje, se grejejo in ščitijo pred sončnimi žarki. Toda perje je zapletena struktura, ki je ni mogoče popraviti, zato ptice, da bi jih ohranile v dobri formi, odvržejo perje in zrastejo nadomestke v procesu, imenovanem levitev. Ptičji mladiči se levijo, da bi zrasli v odrasle ptiče; odrasle ptice se še naprej levijo približno enkrat na leto.

»Levitev je nekaj, o čemer mislim, da veliko ljudi ne razmišlja, vendar je v bistvu tako pomemben proces za ptice, saj je perje vključeno v toliko različnih funkcij,« pravi Jingmai O'Connor, pridruženi kustos za fosilne plazilce v muzeju Field v Chicagu. »Želimo vedeti, kako se je ta proces razvil? Kako se je razlikoval med skupinami ptic? In kako je to oblikovalo evolucijo ptic, oblikovalo preživetje vseh teh različnih kladov?«

Danes so ptičji mladiči zelo raznoliki glede na to, kako razviti so ob rojstvu in koliko pomoči staršev potrebujejo. Altricialne ptice se izvalijo gole in nemočne; njihovo pomanjkanje perja pomeni, da lahko njihovi starši učinkoviteje prenašajo telesno toploto neposredno na kožo mladičev. Predkocialne vrste pa se rodijo s perjem in so dokaj samozadostne.

Vsi ptiči gredo skozi levitev, ki ni enostaven postopek

Vsi ptičji mladiči gredo skozi zaporedno levitev – obdobja, ko izgubijo perje, ki ga imajo, in jim zraste novo perje, preden sčasoma dosežejo perje odrasle osebe. Levitev vzame veliko energije in ptica, ki izgubi veliko perja naenkrat, težko ohranja toploto. Posledica tega je, da se predkocialni mladiči običajno levijo počasi, tako da ohranjajo enakomerno zalogo perja, medtem ko so mladiči, ki se lahko zanašajo na starše za hrano in toploto, podvrženi hkratni levitvi, pri čemer izgubijo vse perje približno ob istem času.

Perje v tej študiji je prvi dokončni fosilni dokaz levitve mladičev in razkrivajo ptičjega mladiča, katerega življenjska zgodovina se ne ujema z nobeno danes živo ptico. »Ta primerek kaže popolnoma bizarno kombinacijo predkocialnih in altričnih značilnosti,« pravi O'Connor, ki je bil prvi avtor prispevka skupaj z višjim avtorjem Shundongom Bijem z Univerze Indiana v Pensilvaniji.

»Vsa telesna perja so v bistvu na povsem enaki stopnji razvoja, kar pomeni, da so vsa perja začela rasti istočasno ali skoraj istočasno.« Vendar pa je bila ta ptica skoraj zagotovo del zdaj izumrle skupine, imenovane enantiorniti, za katero je O'Connorjevo prejšnje delo pokazalo, da je bila zelo zgodnja.

O'Connor domneva, da so bili pritiski zaradi tega, ker je bil ptičji mladič, ki se je moral ogrevati, medtem ko je bil podvržen hitri levitvi, morda dejavnik dokončne pogube enantiornitov. »Enantiorniti so bili najbolj raznolika skupina ptic v kredi, vendar so izumrli skupaj z vsemi drugimi neptičjimi dinozavri,« pravi O'Connor. »Ko bi asteroid zadel, bi globalne temperature strmo padle in viri bi postali redki, zato ne samo, da bi imele te ptice še večje potrebe po energiji, da bi se ogrele, ampak tudi niso imele virov, da bi jih zadovoljile.«

Se sodobne ptice razlikujejo od ptic preteklosti?

Medtem dodatna študija, ki sta jo objavila O'Connor in podoktorski raziskovalec Yosef Kiat iz muzeja Field, preučuje vzorce pri sodobnih pticah, da bi bolje razumeli, kako se je proces najprej razvil.

Pri sodobnih odraslih pticah se levitev običajno zgodi enkrat letno v zaporednem procesu, v katerem v nekaj tednih zamenjajo le nekaj svojih peres naenkrat. Na ta način lahko še vedno letijo ves čas levitve. Hkratna levitev pri odraslih pticah, pri katerih vsa letalna peresa izpadejo hkrati in ponovno zrastejo v nekaj tednih, so redkejša in se običajno pojavijo pri vodnih pticah, kot so race, ki jim ni nujno treba leteti, da bi našle hrano in se izogibale plenilcem.

Zelo redko je najti dokaze o levitvi pri fosilnih pticah in drugih pernatih dinozavrih, zato sta O'Connor in Kiat želela vedeti, zakaj. »Imeli smo to hipotezo, da bodo ptice s sočasno levitvijo, ki se zgodi v krajšem časovnem obdobju, manj zastopane v fosilnem zapisu,« pravi O'Connor – manj časa, porabljenega za levitev, pomeni manj možnosti, da poginete med levitvijo in postanete fosil, ki kaže znake levitve. Da bi preverili svojo hipotezo, so se raziskovalci poglobili v zbirko sodobnih ptic muzeja Field.

Testirali so več kot 600 ptičev, da bi prišli do odgovorov

»Testirali smo več kot 600 kož sodobnih ptic, shranjenih v ornitološki zbirki muzeja Field, da bi poiskali dokaze o aktivni levitvi,« pravi Kiat, prvi avtor študije. »Med pticami, ki se zaporedoma levijo, smo našli na desetine osebkov v aktivni levitvi, med sočasnimi levitvami pa skoraj nobenega.«

Čeprav so to sodobne ptice, ne fosili, so koristen približek. »V paleontologiji moramo biti ustvarjalni, saj nimamo popolnih podatkovnih nizov. Tukaj smo uporabili statistično analizo naključnega vzorca, da bi ugotovili, kaj nam odsotnost nečesa dejansko sporoča,« pravi O'Connor. V tem primeru odsotnost levitvenih se fosilnih ptic kljub temu, da je aktivna levitev tako razširjena v vzorcu sodobnih primerkov ptic, nakazuje, da se fosilne ptice preprosto niso levile tako pogosto kot večina sodobnih ptic. Morda so bile podvržene sočasni levitvi ali pa se niso levile vsako leto, kot to počne večina ptic danes.

Tako primerek kot študija levitve pri sodobnih pticah kažeta na skupno temo: prazgodovinske ptice in pernati dinozavri, zlasti tisti iz skupin, ki niso preživele množičnega izumrtja, so se levili drugače od današnjih ptic.

»Vse razlike, ki jih lahko najdete med kronskimi in stebelnimi pticami, v bistvu postanejo hipoteze o tem, zakaj je ena skupina preživela, ostale pa ne,« je dejal O'Connor. »Mislim, da ni nobenega posebnega razloga, zakaj so pavi, skupina, ki vključuje sodobne ptice, preživeli. Mislim, da gre za kombinacijo značilnosti. Vendar menim, da postaja jasno, da je bila levitev morda pomemben dejavnik, kateri dinozavri so lahko preživeli.«