Ten robak nie ma uszu, ale słyszy. I to lepiej od niektórych kręgowców

Naukowcy z laboratorium Instytutu Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu w Michigan od 15 lat badają Caenorhabditis elegans pod kątem zmysłów. Kiedy zaczynano badania, sądzono, że nicień ma tylko trzy główne zmysły: dotyk, węch i smak. Od tego czasu naukowcom udało się ustalić, że zwierzęta te mają zdolność do wyczuwania światła, pomimo braku narządu wzroku, a także zdolność do orientacji ułożenia własnego ciała podczas ruchu (tak zwana propriocepcja).

- Brakowało jeszcze jednego podstawowego zmysłu - słuchu - powiedział Shawn Xu, profesor na Uniwersytecie i główny autor badań. - Ale słuch jest niepodobny do innych zmysłów, które występują powszechnie u innych typów zwierząt. Tak naprawdę został odkryty tylko u kręgowców i niektórych stawonogów. Dlatego zdecydowana większość gatunków bezkręgowców jest uważana za niewrażliwą na dźwięki - dodał.

Naukowcy odkryli, że nicienie reagowały na dźwięki w zakresie od 100 herców do 5 kiloherców. To szerszy zakres niż ten, który wychwytują niektóre kręgowce. Kiedy odtwarzano dźwięk w tym zakresie, zwierzęta szybko oddalały się od jego źródła, co dowodzi, że nie tylko słyszą dźwięk, ale potrafią wyczuwać, skąd on dochodzi.

Naukowcy przeprowadzili kilka eksperymentów, aby upewnić się, że zwierzęta reagują na fale dźwiękowe w powietrzu, a nie na drgania powierzchni, na której spoczywały. Xu uważa, że zamiast "odczuwać" wibracje za pomocą zmysłu dotyku, nicienie wyczuwają te tony, działając podobnie jak ślimak - czyli spiralna, wypełniona płynem część ucha wewnętrznego u kręgowców.

Caenorhabditis elegans posiadają dwa rodzaje słuchowych neuronów czuciowych, które są ściśle połączone ze skórą. Kiedy fale dźwiękowe uderzają w skórę robaków, wprawiają ją w drgania, co z kolei może powodować drgania płynu wewnątrz robaka - dokładnie w taki sam sposób, w jaki płyn drga w ślimaku ucha wewnętrznego. Wibracje aktywują neurony słuchowe związane ze skórą robaków, które następnie oddziałują na impulsy nerwowe.

Ponieważ oba typy neuronów są zlokalizowane w różnych częściach ciała nicienia, może on wykryć źródło dźwięku w zależności od tego, które neurony zostały aktywowane. Zmysł ten może pomóc w wykrywaniu i unikaniu drapieżników, którzy podczas poruszania się i polowania generują słyszalne dźwięki.

Dzięki tym badaniom zaczęto także spekulować, czy inne typy zwierząt, takie jak pierścienice, płazińce i mięczaki potrafią odbierać dźwięki.

- Nasze badania pokazują, że nie możemy po prostu założyć, że organizmy pozbawione uszu nie są w stanie wyczuwać dźwięku - powiedział Xu.

Podczas gdy zmysł słuchu nicieni wykazuje pewne podobieństwo do działania układu słuchowego u kręgowców, nowe badania ujawniają istotne różnice w stosunku do wyczuwania dźwięków.

- Na podstawie tych różnic, które istnieją aż do poziomu molekularnego, uważamy, że zmysł słuchu prawdopodobnie ewoluował niezależnie i wielokrotnie u różnych typów zwierząt - powiedział Xu.

Jak dodał, dla naukowców jasne było, że kręgowce i stawonogi inaczej odbierają bodźce słuchowe.

- Teraz, dzięki Caenorhabditis elegans, znaleźliśmy jeszcze inną ścieżkę dla tej funkcji sensorycznej, która wskazujące na zbieżną ewolucję. Stoi to w ostrym kontraście do ewolucji wzroku, która, według Karola Darwina, nastąpiła dość wcześnie i prawdopodobnie tylko raz u jednego, wspólnego przodka - dodał.

Teraz, gdy wszystkie główne zmysły zostały zaobserwowane u Caenorhabditis elegans, Xu i jego współpracownicy planują badać mechanizmy genetyczne i neurobiologiczne, które napędzają te doznania.

- To otwiera zupełnie nowe pole do badań nad zmysłem słuchu. Z tym nowym dodatkiem, jakim jest "czucie słuchowe", udało nam się w pełni ustalić, że wszystkie zmysły pierwotne występują u Caenorhabditis elegans. To czyni je wyjątkowym gatunkiem modelowym do badania biologii zmysłów - stwierdził Xu.

Wyniki badań opublikowano w ubiegłym tygodniu w czasopiśmie akademickim "Neuron".