Znajdź zawartość

Już 150 lat temu Darwin próbował dociec, kiedy i jak w toku ewolucji powstały flądrokształtne (Pleuronectiformes), do których należy m.in. sola, ale na rozwiązanie zagadki trzeba było poczekać do teraz. To bardzo ciekawy rząd ryb morskich, ponieważ podczas przeobrażania dochodzi u nich do deformacji czaszki, a potem całego ciała, tak że jedno oko i bok przesuwają się na drugą stronę. Dzięki kolekcji skamieniałych okazów można było zbadać budowę czaszki gatunków częściowo przekształconych we flądrokształtne. Okazało się, że zmiany anatomiczne pojawiały się na przestrzeni milionów lat. Flądrokształtne ze swoimi wysoce niesymetrycznymi czaszkami były wymieniane na liście argumentów przeciwko stopniowym zmianom ewolucyjnym, gdyż trudno sobie wyobrazić, w jaki sposób formy pośrednie mogłyby być przystosowawcze – tłumaczy dr Matt Friedman z Uniwersytetu Chicagowskiego. Ponieważ nie dysponowano skamielinami z okresu przejściowego, przyjęto, że dziwaczny plan ciała pojawił się nagle wskutek mutacji. Amerykański paleobiolog wykazał, że flądrokształtne ewoluowały małymi kroczkami, a nie w pojedynczym skoku. U skamielin sprzed 50 mln lat czaszki stały się asymetryczne, lecz oczy nadal znajdowały się po dwóch stronach głowy. Jedno oko było większe od drugiego i u niektórych okazów zbliżyło się do szczytu głowy, co uwidacznia proces jego stopniowego przemieszczania przez pysk. Okazy znaleziono w XVIII wieku w północnych Włoszech, ale wcześniej zakładano, że nietypowa budowa czaszek to skutek zmiażdżenia. Dzięki obrazowaniu komputerowemu o wysokiej rozdzielczości Friedman udowodnił, że zaskakująca anatomia to nie wynik "wypadku", ale działania natury. Skamieliny należały do dwóch rodzajów: Amphistium i Heteronectes. Akademik z Chicago uważa, że asymetryczne oczy ułatwiały wypatrzenie i schwytanie ofiary. Inne wyjaśnienie jest takie, iż asymetryczna budowa pozwalała leżeć na dnie na jednym boku, unikając wpadania do dolnego oka piasku i uszkadzania go.

Żaden z ludzi nie pamięta chwil spędzonych w łonie matki. Okazuje się jednak, że ćmy są w stanie przechować przynajmniej część swoich wspomnień z okresu życia larwalnego aż do momentu, kiedy są dojrzałymi osobnikami. Dzieje się tak pomimo stosunkowo prymitywnej budowy larwy oraz ogromnej złożoności procesów, które zachodzą w czasie jej przeobrażenia w postać dorosłą owada (imago). Ćma, którą wykorzystano do badań, to zmierzchnica (łac. Manduca sexta). Jej gąsienica jest znanym pasożytem niektórych roślin, m.in. tytoniu. Po trzech tygodniach życia (i kilkukrotnym zrzucaniu powłok ciała, czyli linieniu) larwa wytwarza wokół własnego ciała osłonę, noszącą wdzięczną łacińską nazwę pupa, w której spędza kolejne 18-24 godziny życia. Przez ten czas ćma, nazywana na tym etapie życia poczwarką, pozornie nie wykazuje oznak życia, choć we wnętrzu jej osłonki zachodzą niezwykle intensywne procesy. Przeobrażeniu ulega niemal cały organizm, a większość tkanek zmienia swoją strukturę. Ostatecznie, gdy proces ten jest zakończony, z osłony wychodzi owad gotowy do dorosłego życia, czyli imago. Naukowcy postanowili zbadać, jak trwała jest pamięć owada podczas tej niezwykłej metamorfozy. Mówiąc precyzyjniej, chcieli oni sprawdzić, czy ćma jest w stanie "utrzymać" wspomnienia zachowane w mózgu, a następnie wykorzystać je jako dorosłe zwierzę. Zaobserwowali bowiem, że dorosłe osobniki M. sexta zachowują preferencje do odżywiania się pokarmem, który przyjmowały w największych ilościach jako larwy. Nie byli jednak pewni, czy "nośnikiem wspomnienia" nie były np. resztki pożywienia pozostawione pod pupa. Martha Weiss, ekolog ewolucyjny z Uniwersytetu Georgetown, postanowiła zbadać sprawę dokładniej. Umieściła 2-tygodniowe larwy ćmy w naczyniu zawierającym dwie komory. Jedna zawierała czyste powietrze, druga zaś - powietrze z domieszką octanu etylu. Jest to nieszkodliwy, choć posiadający zapach, prosty związek organiczny. W normalnych warunkach zwierzęta nie wykazywały żadnych preferencji odnośnie pobytu w którymkolwiek pomieszczeniu. Po pewnym czasie prof. Weiss atakowała owady prądem, gdy te wybierały komorę wypełnioną związkiem zapachowym. W ten sposób nauczyła je unikania komory zawierającej octan etylu. Na dalszym etapie eksperymentu zauważono, że ćmy "zapamiętywały" negatywne skojarzenia zapachu octanu etylu z cierpieniem spowodowanym przepływem prądu. Owady nawet 50 dni po osiągnięciu postaci dojrzałej unikały bowiem przebywania w naczyniu, w którym był rozpylony ten związek. Owady, które nie były wcześniej "nauczone" takiego zachowania poprzez rażenie prądem, nie wykazywały jakichkolwiek preferencji pod tym względem. Aby potwierdzić słuszność swoich domniemań, prof. Weiss przeprowadziła kolejny eksperyment. Wyglądał on niemal identycznie, lecz tym razem użyto do niego larw jednotygodniowych, posiadających znacznie bardziej prymitywną budowę mózgu. Okazało się, że tym razem ćmy nie były w stanie przechować wspomnień, więc jako dorosłe osobniki nie wykazywały strachu przed specyficznym zapachem powietrza. Kolejnym czynnikiem, który należało sprawdzić, był wpływ samego octanu etylu na zachowanie larw. W tym celu larwy hodowano bez jakiejkolwiek "tresury", za to w czasie, gdy były zamknięte w pupa, spryskano je tym związkiem bez wywoływania szoku elektrycznego. Wykonano też odwrotny eksperyment: usunięto resztki octanu etylu z otoczki w czasie, gdy ukryty w jej wnętrzu "wytresowany" owad dojrzewał. Na podstawie tych dwóch eksperymentów wykazano, że same cząsteczki octanu etylu nie mają wpływu na zachowanie owadów, gdy nie są skojarzone z bólem wywołanym przepływem prądu elektrycznego. Inni naukowcy oceniają pracę prof. Weiss bardzo pozytywnie. Neurolog Mark Stopfler mówi na przykład: Wykonała kawał świetnej roboty, wyeliminowała wszelkie alternatywne wytłumaczenia tego zjawiska. Nie jest jeszcze znana część mózgu odpowiadająca za przechowywanie wspomnień w czasie przepoczwarzania. Kolejne badania skupią się najprawdopodobniej właśnie na tym problemie. Są one potrzebne, gdyż mogą okazać się źródłem istotnych informacji na temat sposobu zapisu oraz przechowywania danych w układzie nerwowym. Mogą także dostarczyć wartościowego modelu badawczego z dziedziny neurobiologii.