Если дать некоторым микроскопическим плоским червям очень много пищи, с ними начинает происходить нечто странное. Их тело быстро удлиняется, внутри один за другим формируются новые головы, и всего через несколько дней вместо одного червя получается цепочка из четырёх или пяти соединённых между собой клонов.
При этом никаких новых мутаций не возникает. Червь просто начинает размножаться настолько быстро, что один цикл ещё не успевает закончиться, а следующий уже запускается.
Такой эффект обнаружили зоологи Варшавского университета, изучавшие несколько пресноводных видов рода Stenostomum. Работа пока опубликована в виде препринта и ещё не прошла рецензирование.
Эти плоские черви способны размножаться бесполым способом. Внутри тела взрослой особи формируется новая голова и связанная с ней часть тела. После завершения развития новый организм обычно отделяется и начинает жить самостоятельно.
Но при избытке пищи привычный порядок нарушается.
Черви растут настолько быстро, что начинают формировать следующего клона ещё до того, как предыдущий успел отделиться. Затем запускается ещё один цикл. В результате несколько почти сформировавшихся особей остаются соединёнными друг с другом в длинную многоголовую цепочку.
Сначала исследователи предполагали, что решающим может оказаться вид пищи. Шести видам Stenostomum предложили семь разновидностей микроскопической добычи.
Четыре вида особенно хорошо росли и размножались на одноклеточных пресноводных организмах, содержащих зелёные водоросли. Тогда учёные начали менять уже не тип, а количество пищи.
Результат оказался очень чётким: чем больше еды получали черви, тем чаще они образовывали цепочки.
По словам исследователей, эффект оказался удивительно стабильным. Если поместить червей на три дня в среду с высокой концентрацией подходящей добычи, цепочки появляются практически неизбежно.
После поедания зелёных клеток пищеварительная система червей сама становилась ярко-зелёной, а их тела начинали стремительно вытягиваться.
Примерно через два дня внутри червя становилась заметна первая новая голова. Сначала она выглядела как два прозрачных участка в середине тела: формирующийся мозг оттеснял тёмные ткани кишечника.
Затем вдоль удлиняющегося тела начинали возникать следующие головы.
Примерно через четыре дня самые длинные особи уже представляли собой цепочки из четырёх или пяти соединённых частей.
Но такой организм не остаётся многоголовым навсегда.
Когда старейшая из новых голов завершает развитие, цепочка распадается на более короткие цепи или отдельных червей. Если пищи по-прежнему много, они снова быстро растут, формируют новые головы и повторяют весь процесс.
Причина такой странной формы оказалась связана с разной скоростью двух процессов. Избыток пищи сильно ускоряет рост тела в длину, но формирование новой головы всё равно занимает около четырёх дней.
Поэтому червь успевает вырасти достаточно большим для начала следующего цикла размножения раньше, чем закончится предыдущий.
Исследователи назвали такие временные структуры «параколониями». Внешне они напоминают настоящие колонии клонов, однако в конечном итоге распадаются на отдельных животных.
Учёные попытались выяснить, даёт ли такая жизнь в цепочке какое-либо преимущество.
Признаков того, что соединённые черви эффективнее переваривают пищу или распределяют эту работу между собой, обнаружить не удалось.
Однако у одного из изученных видов хищник реже выбирал цепочки, чем одиночных червей. У другого вида такого эффекта не наблюдалось.
И дело необязательно в наличии нескольких голов. Возможное преимущество может быть связано просто с увеличением размера тела. У более крупного животного больше ресничек, с помощью которых оно движется в воде.
Сами исследователи подчёркивают, что об экологии этих крошечных беспозвоночных известно очень мало. Учёные даже не знают точно, кто является их основными хищниками в природе, поэтому проверить многие возможные преимущества цепочек пока трудно.
Не исключено, что образование многоголовых цепей вообще не несёт самостоятельной пользы и представляет собой случайный побочный эффект ускоренного роста и размножения.
Тем не менее у родственных плоских червей встречаются уже постоянные цепочки.
Например, Catenula lemnae способна образовывать структуры более чем из 15 соединённых частей, а у другого родственного вида наблюдали цепочки почти из 50.
Исследователи допускают, что постоянные колонии таких червей могли когда-то возникнуть из механизма, похожего на тот, который сейчас наблюдается у Stenostomum: быстрый рост и новые циклы размножения начинались раньше, чем успевал завершиться предыдущий.
Пока это остаётся гипотезой. Но сам эксперимент показывает, насколько радикально даже простое изменение количества пищи способно перестроить развитие организма — без каких-либо изменений его ДНК.
Исследование опубликовано на сервере препринтов bioRxiv и пока не прошло научное рецензирование.
