M. leidyi (также известный как морской орех) относится к прозрачным и биолюминесцентным пелагическим цетофорам, категории хищного макропланктона. Несмотря на рудиментарный внешний вид и нервную систему, цетофоры (или гребневики) не относятся к медузам, поскольку не имеют стрекательных щупалец и легко распадаются при извлечении из воды.
Цетофоры — одни из самых необычных морских существ. Их примитивность позволяет отнести их к самым ранним предкам животных. Некоторые виды, в том числе M. leidyi, обладают способностью к быстрой регенерации, что делает их отличными моделями для исследований в области регенеративной медицины. Предыдущие исследования также показали, что ткани морского ореха легко приживаются друг к другу.
Во время рутинного изучения M. leidyi исследователи нового исследования, опубликованного в журнале , случайно обнаружили еще одну интригующую особенность. Они заметили, что одна из особей, содержавшихся в неволе, как будто исчезла. При ближайшем рассмотрении они заметили, что одна особь была аномально крупнее остальных.
Выделив ее, они поняли, что на самом деле это два отдельных животных, но спутанных без видимого разделения. Они пришли к выводу, что это было новое адаптивное слияние, вызванное травмами, полученными двумя особями. «Одно из потенциальных преимуществ заключается в том, что слияние позволяет гораздо быстрее восстанавливаться после травмы, чем регенерация», — рассказал ScienceAlert ведущий автор исследования Кей Джокура из Эксетерского университета, Национального института естественных наук и Национального института фундаментальной биологии в Окадзаки (Япония).
Нервные системы синхронизированы через 2 часа после слияния
В отличие от других гребневиков в аквариуме исследователей, у этого необычно большого экземпляра было два спинных конца, два апикальных органа (сенсорные структуры) и два ануса. Чтобы подтвердить, что это действительно слияние, вызванное травмой, исследователи отобрали 20 других особей и разделили их на пары в изолированных аквариумах. Они попытались воспроизвести процесс слияния, удалив небольшую часть тела каждого животного (незначительная травма по сравнению с теми, которые они могли бы получить в дикой природе).
Они с удивлением обнаружили, что 9 из 10 пар успешно срослись на следующий день и прекрасно выжили в течение как минимум трех недель. Более детальные наблюдения показали, что пары демонстрировали спонтанные движения с первого часа после слияния, но их конечности по-прежнему двигались независимо.
Однако через два часа большинство их движений были идеально синхронизированы. Когда исследователи прикладывали механическую стимуляцию к одной стороне тела, 95 % мышечных сокращений, производимых животным, распространялись на оба сросшихся тела. «Мы были удивлены, когда заметили, что механическая стимуляция одной стороны сросшегося тела ктенофора приводила к синхронному сокращению мышц на другой стороне, — говорит Джокура в пресс-релизе Эксетерского университета. Это говорит о том, что их нервные системы также были полностью слиты».
Чтобы оценить уровень синхронизации пищеварительных систем сросшихся пар, биологи кормили их флуоресцентно мечеными артемиями (мелкими ракообразными), вводимыми через один рот. Они обнаружили, что пища перемещается из одного пищеварительного тракта в другой. После переваривания в обоих желудках пища выводилась через оба ануса, но не одновременно.
Нераспознавание «себя» и «не-себя»
Команда предполагает, что такая удивительная способность к слиянию обусловлена отсутствием механизмов распознавания «себя» и «не-себя». Учитывая эволюционное положение цетофоров, возможно, что у них отсутствует ген аллорекогниции (распознавания Т-лимфоцитом связанного с ним аллогенного пептида). Исследователи также считают, что аллорекогниция тесно связана с эволюцией многоклеточных животных.
Однако исследование не смогло подтвердить, может ли эта способность к слиянию проявиться в природе. Морские орехи живут в океанах среди множества другого зоопланктона, поэтому маловероятно, что они часто оказываются в непосредственной близости от других особей, с которыми они могли бы слиться. Более того, хотя слившиеся животные ведут себя как одна особь, они не представляют собой единый организм, поскольку по-прежнему обладают разной ДНК. Поэтому они не смогут передать свою нетипичную морфологию следующему поколению.
Также неясно, является ли слияние между особями стратегией выживания или адаптации. Исследователи считают, что дальнейшие исследования могут заполнить эти пробелы, а также повлиять на исследования в области регенеративной медицины. «Механизмы аллораспознавания связаны с иммунной системой, а слияние нервных систем тесно связано с исследованиями в области регенерации», — объясняет Джокура. «Расшифровка молекулярных механизмов, лежащих в основе такого слияния, может способствовать развитию этих важнейших областей исследований», — заключает он.