Якщо дати маленькому плоскому черв'яку багато їжі, його тіло швидко подовжується, і нові голови з'являються одна за одною. За кілька днів один черв'як перетворюється на ланцюг з чотирьох або п'яти з'єднаних клонів.
Ця трансформація не є результатом нової генетичної мутації. Вона відбувається, коли звичайні репродуктивні цикли черв'яка накладаються один на одного.
По суті, черв'як випереджає сам себе в їдальному божевіллі, починаючи вирощувати наступний клон до того, як останній відокремиться.
Вчені з Варшавського університету в Польщі виявили, що достатня кількість їжі може спровокувати цю вражаючу трансформацію у чотирьох мікроскопічних видів плоских черв'яків Stenostomum, які живуть переважно у прісній воді.
Дослідження доступне як препринт на bioRxiv і ще не пройшло рецензування.
Плоскі черв'яки - це м'якотілі, безхребетні тварини, які часто розмножуються без спарювання, виробляючи потомство, генетично ідентичне собі.
Зазвичай плоский черв'як розвиває нову голову та супутню частину тіла в межах свого існуючого тіла. Як тільки нова частина завершить своє розвиток, вона зазвичай відокремлюється і продовжує жити самостійно.
Ця форма безстатевого розмноження відома як паратомія, і в Stenostomum вона включає сплеск генетичної активності, що призводить до сплеску росту та необхідної організації осі тіла.
У нових експериментах надмірна їжа змінила час розмноження. Черв'яки росли так швидко, що новий репродуктивний цикл починався до завершення попереднього.
В результаті кілька розвиваючих клонів залишалися з'єднаними, формуючи тимчасовий ланцюг з кількома головами.
"Ми підозрювали з самого початку, що їжа може бути відповідальною за формування ланцюгів", - сказав зоолог Варшавського університету Людвік Гасіоровський.
"Однак я особисто очікував, що скоріше якість їжі (тобто види здобичі), а не кількість їжі, спровокує цей процес".
Команда спочатку запропонувала сім видів мікроскопічної здобичі шести видів Stenostomum.
Чотири види постійно росли та розмножувалися, коли їх годували одноклітинним прісноводним організмом, що містить зелені водорості.
Дослідники потім варіювали кількість цієї здобичі, і формування ланцюгів значно зросло, коли їжі ставало більше.
"Що мене найбільше здивувало, так це те, наскільки надійним і відтворювальним є цей ефект", - сказав Гасіоровський.
"Якщо ми хочемо отримати черв'яків у ланцюгах, достатньо помістити їх у відомій високій концентрації специфічної здобичі на три дні, і ми завжди побачимо ланцюги".
Коли черв'яки ковтали зелені клітини здобичі, їхні травні системи ставали яскраво-зеленими, а тіла швидко подовжувалися.
"Протягом приблизно двох днів перша з нових голів стає видимою", - пояснив Гасіоровський.
Спочатку розвиваюча голова з'являється як дві прозорі плями посередині черв'яка, оскільки формуючийся мозок виштовхує темнішу тканину кишечника всередину.
Додаткові голови починають з'являтися вздовж подовжуючогося тіла.
Приблизно через чотири дні після початку годування найдовші ланцюги містять чотири або п'ять зооїдів, з'єднаних хвостом до голови.
Ланцюги не є постійними. Як тільки найстарша розвиваюча голова завершена, черв'яки відокремлюються на менші ланцюги або незалежні особини. Якщо їжі залишається багато, вони ростуть, формують ланцюги і знову діляться.
Дослідники називають ці ланцюгові структури "параколоніями", оскільки вони нагадують тварин, які формують клональні колонії, але врешті-решт розпадаються.
Команда також перевірила, чи дає залишення в ланцюзі черв'якам якісь переваги. Вони не знайшли доказів того, що з'єднані частини ділили роботу з травлення.
Однак ланцюги одного з видів Stenostomum були менш імовірними, ніж самотні черв'яки, щоб бути обраними хижаком в експериментах, хоча не в іншого виду.
Це не обов'язково тому, що ланцюги Stenostomum мали більше розуму, щоб якось обдурити хижаків.
Гасіоровський зазначив, що навіть якщо перевага існує, вона може бути результатом збільшення розміру тіла (а отже, більше війок для просування черв'яків у воді), а не присутності кількох з'єднаних голів.
"Ми все ще знаємо дуже мало про екологію цих мікроскопічних безхребетних – ми навіть не знаємо, хто їх основні хижаки в природному середовищі, що обмежує нашу здатність тестувати деякі екологічні механізми", - сказав він.
"Навіть якщо черв'яки обираються за здатність збільшувати свій розмір тіла, формування ланцюгів залишається випадковим розвитковим побічним продуктом".
Хоча це лише тимчасова фаза для Stenostomum, деякі родинні плоскі черв'яки відомі тим, що формують постійні ланцюги, що свідчить про те, що вони можуть вважати таку форму корисною.
Catenula lemnae, наприклад, може виробляти ланцюги, що містять більше 15 з'єднаних частин, тоді як інший родинний вид плоского черв'яка спостерігався з аж до 50.
Цікавий факт
Дослідження показало, що плоскі черв'яки можуть регенерувати свої голови, навіть якщо їх ДНК не змінюється, що робить їх унікальними в царстві тварин.