W skrócie
- Naukowcy odkryli mechanizm, dzięki któremu rozwielitki wykrywają obecność drapieżników i bardzo szybko zmieniają kształt swojego ciała.
- Specjalne receptory IR25a i IR93a pozwalają rozwielitkom odbierać chemiczne sygnały zagrożenia w wodzie.
- Badania te mają znaczenie dla zrozumienia, jak zmiany klimatu i skład chemiczny wód mogą wpływać na reakcje obronne rozwielitek i stabilność ekosystemów słodkowodnych.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Rozwielitki, znane także jako dafnie, to niewielkie skorupiaki żyjące w wodach słodkich niemal na całym świecie. Choć mają zaledwie kilka milimetrów długości, pełnią ogromną rolę w ekosystemach jezior i stawów. Stanowią ważny element łańcucha pokarmowego i są pożywieniem dla ryb, owadów oraz innych organizmów wodnych. Ich niezwykłą cechą jest zdolność do błyskawicznej adaptacji.
Gdy wyczują zagrożenie, potrafią zmienić kształt swojego ciała, tworząc kolce, powiększone głowy lub charakterystyczne "hełmy", które utrudniają drapieżnikom połknięcie ofiary. Przez dekady naukowcy wiedzieli, że rozwielitki reagują na chemiczne sygnały obecności drapieżników, ale nie rozumieli, jak dokładnie działa ten biologiczny alarm.
Rozwielitki wyczuwają drapieżniki dzięki chemicznym sygnałom
Jak można przeczytać w Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences badania przeprowadzone przez naukowców z Ruhr University Bochum pozwoliły odkryć, jakie mechanizmy stoją za niezwykłymi zdolnościami rozwielitek. Zespół kierowany przez profesor Linda Weiss skupił się na tym, w jaki sposób te mikroskopijne organizmy odbierają sygnały ostrzegawcze emitowane przez drapieżniki.
Naukowcy od dawna wiedzieli, że drapieżniki wydzielają do wody specjalne substancje chemiczne zwane kairomonami. Dla drapieżników są one skutkiem procesów biologicznych, ale dla rozwielitek stają się ostrzeżeniem przed niebezpieczeństwem. Gdy dafnie wykryją takie związki chemiczne, zaczynają przebudowywać swoje ciało.
W zależności od gatunku zagrożenie wywołuje zupełnie inne reakcje obronne. Daphnia magna staje się bardziej kulista i trudniejsza do połknięcia. Daphnia longicephala powiększa głowę, przez co drapieżne pluskwiaki mają problem z jej uchwyceniem. Z kolei Daphnia lumholtzi rozwija długie kolce na głowie i ogonie, które działają jak biologiczna zbroja.
Naukowcy chcieli rozwiązać zagadkę, która od lat fascynowała biologów
Największą tajemnicą pozostawało jednak to, jak rozwielitki rozpoznają chemiczne sygnały zagrożenia. Właśnie dlatego naukowcy postanowili zbadać receptory odpowiedzialne za wykrywanie kairomonów.
Badacze podejrzewali, że kluczową rolę odgrywają tzw. receptory jonotropowe, czyli specjalne struktury znajdujące się w błonach komórkowych. To one mogą reagować na obecność określonych substancji chemicznych i przekazywać sygnał do organizmu.
Eksperyment przeprowadzono na trzech gatunkach rozwielitek. Naukowcy zastosowali metodę interferencji RNA. Polega ona na blokowaniu działania wybranych genów odpowiedzialnych za produkcję receptorów chemicznych. Dzięki temu można sprawdzić, co stanie się z organizmem, gdy określone receptory przestaną działać.
Badacze skupili się na dwóch współreceptorach nazwanych IR25a i IR93a. To właśnie one miały odpowiadać za odbieranie chemicznych sygnałów od drapieżników.
Zobacz również:
Wyniki eksperymentu zaskoczyły naukowców
Kiedy rozwielitkom zablokowano możliwość produkcji receptorów IR25a i IR93a, organizmy całkowicie przestały reagować na obecność drapieżników. Mimo że w wodzie znajdowały się chemiczne sygnały zagrożenia, dafnie nie tworzyły kolców, nie powiększały głów i nie zmieniały kształtu swojego ciała.
To był kluczowy dowód potwierdzający, że właśnie te receptory odpowiadają za biologiczny system alarmowy rozwielitek. Wyniki okazały się identyczne dla wszystkich trzech badanych gatunków.
Drapieżniki emitują chemiczne sygnały, które dafnie potrafią wykrywać
Drugie ważne spostrzeżenie dotyczyło wpływu zmian środowiskowych na komunikację chemiczną między gatunkami. "Jeśli komunikacja chemiczna zostanie zakłócona, może to osłabić reakcje obronne i zagrozić stabilności całych sieci pokarmowych" - podkreśliła prof. Weiss.
Dlaczego to odkrycie jest tak ważne
Choć badania dotyczą niewielkich organizmów wodnych, ich znaczenie może być ogromne dla zrozumienia funkcjonowania całych ekosystemów. Rozwielitki są jednym z podstawowych elementów słodkowodnych sieci pokarmowych. Jeśli przestaną skutecznie reagować na drapieżniki, konsekwencje mogą odczuć ryby, owady i wiele innych organizmów.
Naukowcy zwracają uwagę, że zmiany klimatu oraz pojawianie się nowych gatunków inwazyjnych mogą zaburzać chemiczną komunikację w wodzie. W praktyce oznacza to, że rozwielitki mogą nie rozpoznawać nowych sygnałów ostrzegawczych lub reagować na nie zbyt późno.
To szczególnie ważne, ponieważ już wcześniejsze badania pokazywały, że dafnie są wyjątkowo wrażliwe na zmiany środowiska. W 2018 r. naukowcy z Bochum odkryli, że sygnały ostrzegawcze pochodzą między innymi z procesów trawiennych drapieżników. Rozwielitki potrafią więc rozpoznawać chemiczne "ślady" pozostawiane przez swoich wrogów w wodzie.
Zobacz również:
Rozwielitki mogą pomóc przewidywać skutki zmian klimatu
Nowe odkrycie może mieć znaczenie nie tylko dla biologii ewolucyjnej, ale również dla badań nad wpływem globalnego ocieplenia na środowisko naturalne. Naukowcy podkreślają, że coraz częściej dochodzi do zmian w składzie chemicznym wód słodkich. Powodem są wyższe temperatury, zanieczyszczenia i migracje nowych gatunków.
Jeśli chemiczne sygnały ostrzegawcze przestaną działać prawidłowo, rozwielitki mogą stać się łatwiejszym celem dla drapieżników. To z kolei wpłynie na liczebność innych organizmów i może zachwiać równowagą całych ekosystemów.
Badacze uważają, że poznanie receptorów odpowiedzialnych za wykrywanie zagrożenia otwiera zupełnie nowy rozdział w badaniach nad komunikacją chemiczną organizmów wodnych. Dzięki temu naukowcy będą mogli sprawdzić, jak różne substancje obecne w środowisku wpływają na zdolność zwierząt do obrony przed drapieżnikami.
Zobacz również:
Maleńkie stworzenia skrywają wielką tajemnicę natury
Historia rozwielitek pokazuje, że nawet najmniejsze organizmy mogą posiadać niezwykle zaawansowane mechanizmy przetrwania. Maleńkie dafnie od milionów lat doskonalą biologiczny system ostrzegania, który pozwala im przeżyć w świecie pełnym drapieżników.
Dzięki najnowszym badaniom naukowcy po raz pierwszy dokładnie poznali elementy molekularnej układanki odpowiedzialnej za ten proces. Odkrycie receptorów IR25a i IR93a może stać się punktem wyjścia do kolejnych badań nad tym, jak zwierzęta odbierają sygnały zagrożenia i jak środowisko wpływa na ich zdolność adaptacji.
