Znajdź zawartość

Błotniarka stawowa (Lymnaea stagnalis) pomaga naukowcom zrozumieć efekty wpływu metamfetaminy na mózg. Okazuje się, że pod jej wpływem powstają wyjątkowo silne wspomnienia, których niemal nie sposób zapomnieć. Można więc przejść odwyk w ośrodku, ale po powrocie do starego środowiska zapach czy widok czegoś znajomego na nowo sprowadzą na złą drogę (Journal of Experimental Biology). Barbara Sorg z Washington State University wyjaśnia, że wspomniane ślimaki są doskonałym modelem, pozwalającym naukowcom badać wpływ narkotyku na pojedyncze neurony. W tym celu porównano przebieg nauki zadania oddechowego w grupie ślimaków na metamfetaminie i zwierząt z grupy kontrolnej. Błotniarki przechowują wspomnienia dotyczące tego, kiedy oddychać przez otwory oddechowe (pneumostomy), w sieci zaledwie trzech komórek nerwowych. To dużo prostszy układ niż obwody odpowiadające za ludzkie wspomnienia. Na początku Sorg i jej studenci musieli sprawdzić, czy metamfetamina w ogóle wpływa na zachowania oddechowe błotniarek. Wg współpracującego z Amerykanami Kena Lukowiaka z Uniwersytetu w Calgary, który przez większość swojego zawodowego życia zajmował się formowaniem wspomnień u ślimaków, gdy stężenie tlenu w wodzie jest wysokie, mięczaki oddychają przez skórę. Kiedy jednak zmniejsza się ilość życiodajnego gazu, dodatkowo wystawiają nad powierzchnię wody pneumostom. Ponieważ metamfetamina łatwo dostaje się do organizmu błotniarek stawowych przez skórę, zwierzęta zanurzono w pozbawionej tlenu wodzie z rozpuszczonym narkotykiem. Okazało się, że ślimaki przestawały wystawiać pneumostom przy stężeniu metamfetaminy wynoszącym między 1 a 3,3 mmol/l. Było już więc wiadomo, przy jakiej dawce narkotyku L. stagnalis zaczynają się zachowywać inaczej niż zwykle. Zespół nauczył ślimaki zamykania pneumostomu przy niskich poziomach tlenu, stukając je patyczkiem za każdym razem, gdy próbowały go otworzyć. Zwierzęta przeszły dwie sesje treningowe oddzielone godzinną przerwą. Naukowcy wiedzieli, że ślimaki potrafią przechować wspomnienia przez dobę. Zastanawiało ich jednak, co się stanie, gdy nauka będzie przebiegać w wodzie z metamfetaminą. Kiedy po upływie doby badano błotniarki w odtlenowanej wodzie, zdumieni biolodzy stwierdzili, że mięczaki niczego nie pamiętały z treningu i próbowały wystawiać pneumostom na powierzchnię. Lukowiak przypomniał sobie jednak, że ślimak umieszczony w nowym kontekście zachowuje się tak, jakby niczego się nie uczył. Bez metamfetaminy w wodzie zwierzęta ignorowały swoje wspomnienia. Po rozpuszczeniu narkotyku błotniarki nagle odzyskiwały pamięć i nie otwierały pneumostomu. Później przyszła kolej na zbadanie wpływu metamfetaminy na trwałość wspomnień. Najpierw ślimaki zanurzano w wodzie z narkotykiem, a potem umieszczano w zwykłej odtlenowanej wodzie ze stawu i stukano przy próbach skorzystania z otworu oddechowego. Zwykle wspomnienia zanikają po dobie, ale okazało się, że w tym przypadku przetrwały dłużej. Gdy zespół Sorg próbował zamaskować wspomnienia narkotykowe innymi śladami pamięciowymi, nie było to łatwe. Naukowcy przypuszczają, że dzieje się tak, ponieważ narkotyk zaburza w jakiś sposób mechanizmy zapominania.

Charakterystyczny skręt muszli ślimaków jest tylko jedną z wielu cech zewnętrznych zaprogramowanych w genomie tych zwierząt. Okazuje się jednak, że genetyczny program rozwoju skorupy mięczaka można z łatwością odwrócić za pomocą... szklanej pałeczki. Kierunek skrętu ślimaczej skorupy jest cechą dziedziczną. Co więcej, jej kształt determinuje rozłożenie organów wewnętrznych, przez co u wielu gatunków sprzyja on izolacji rozrodczej osobników. Dzieje się tak, ponieważ tylko ślimaki o zgodnym kierunku skrętu skorupy (a więc zwierzęta "lewo-" lub "prawoskrętne") mogą ze sobą efektywnie współżyć. Próby odwrócenia genetycznego programu budowy skorupy podjął się zespół dr Reiko Kurody z Uniwersytetu Tokijskiego. Badacze izolowali bardzo młode zarodki ślimaków Lymnaea stagnalis, a następnie próbowali ręcznie, za pomocą niewielkiej szklanej pałeczki, zmieniać wzajemne położenie jego komórek. Celem eksperymentu było nie tylko samo zaburzenie programu rozwoju zwierzęcia, lecz także ustalenie, na jakim etapie rozwoju osobniczego dochodzi do ostatecznego określenia kierunku skrętów skorupy na późniejszych etapach życia. Jak wykazano na podstawie serii eksperymentów, optymalnym momentem do modyfikacji kierunku przyszłego skrętu skorupy jest stadium, w którym zarodek składa się z ośmiu komórek. Manipulacje na wcześniejszych etapach nie dawały oczekiwanego rezultatu. Łącznie powodzeniem zakończyło się 78% spośród ponad stu prób manipulacji. Nie licząc odwrotnej (tzn. innej od zakodowanej w genach) budowy muszli, zwierzęta były całkowicie zdrowe i płodne (oczywiście, możliwe było spłodzenie tylko potomstwa z innymi "odwróconymi" osobnikami). Ich potomstwo było jednak zbudowane w sposób charakterystyczny dla poprzednich pokoleń, co dodatkowo potwierdza istnienie genetycznego mechanizmu dziedziczenia kształtu twardej powłoki ciała. Dokonane odkrycie pozwala nie tylko na zrozumienie budowy ciała ślimaków. Analogiczne mechanizmy mogą funkcjonować także u człowieka, dzięki czemu zdobywamy w ten sposób cenną wiedzę, która może pomóc m.in. w zrozumieniu zjawisk towarzyszących zniekształceniom ciała u dzieci chorych na różne zaburzenia o podłożu genetycznym.