Когда планарии приспичит размножаться, она делает это по-быстрому. Попыжившись минутку-другую, она делится надвое – вот головная половинка, а вон хвостец. А вы подумали, мы про секс будем рассказывать? Не сегодня. У некоторых планарий секса вообще не бывает, размножение исключительно бесполое, путем деления. У головы потом вырастает хвост, а у хвоста – представьте себе – голова. Разводить таких планарий одно удовольствие: положил побольше корма – и они делятся, потом отращивают недостающие половинки и снова делятся. А если совсем уж невтерпеж, можно просто скальпелем разрезать – и будет две планарии. Они «практически бессмертны под лезвием ножа», писал в 1814 году один шотландский натуралист.

Застать планарию за делением непросто: мало того что оно длится считаные минуты, так еще и происходит раз в месяц, причем обычно в темноте и уюте, а чуть что побеспокоит червячка – сразу останавливается. Чтобы изучить явление, биологу Еве-Марии Коллинз из Суортмор-колледжа (США) и ее студентам пришлось снимать планарий Dugesia japonica непрерывно месяцами. Выяснилось, что в начале процесса червь сокращает мышцы так, что посередке образуется талия, затем он прикрепляет голову и хвост к субстрату (в природе это камень под водой, в лаборатории – чашка Петри) и, пульсируя мышцами, многократно растягивает плоть талии, пока не происходит разрыв.

Отделившиеся друг от дружки части «обладают свойствами совершенного животного, двигаясь в воде в той же скользящей манере, как и до разделения», писал в 1822 году другой шотландский натуралист. Двести лет спустя Коллинз со студентами и одним старшеклассником показали, что фрагменты планарии даже более автономны, чем представляли раньше. Если взять целую планарию и ткнуть ее в голову, то она отвернется, если тыкнуть в середину – вытянется, если в хвост – сожмется. Но если планарию разрезать на три части – головную, среднюю и хвостовую, – то каждая из них ведет себя как целая планария: ткни любую из частей в передний конец – и она повернется, а тыкнешь в задний – сократится!

По всей видимости, нейронные контуры, контролирующие данные типы поведения, многократно повторяются по всей длине тела планарии, так что любая ее часть может вести себя как голова, туловище и хвост. Если голова на месте, остальные части себя как голова не ведут, но обезглавь червя – и передний конец оставшегося тела примет на себя все функции пропавшей головы. Такова стратегия выживания планарии: любой ее кусочек может уползти в укромное местечко и там, не торопясь, восстановиться в полного червя.

При естественном делении передняя часть планарии обычно больше задней, у нее есть рот, а также голова с глазами, щупальцами и прочими полезными вещами, в том числе и мозгом (парой нервных узлов). «Головному куску надо всего-то залечиться – и можно ползти дальше», – улыбается Коллинз. Хвостовой же должен это все отрастить с нуля – иначе как безо рта питаться, без глаз смотреть красивое, без щупалец ощупывать, без мозга размышлять о судьбах червовечества? Часть клеток задней половинки разрушается, предоставляя сырье для новой плоти, происходит перемоделирование задка в уменьшенную версию исходного животного. Вероятность гибели заднего фрагмента в десять раз выше в сравнении с передним, и тем не менее в семи из восьми случаев он выживает, утверждает Ева-Мария.

Способности планарий к регенерации впечатляют даже гидру. Бывает, если пищи недостаточно, они уменьшаются в размерах за счет отмирания части клеток, а если покормить – клеточное деление усиливается и червь растет обратно. Они противятся старению, регулярно обновляя старые ткани и органы. Они могут восстановиться после практически любого увечья, порой даже с лихвой: так, если планарию разрезать промеж глаз, у нее могут регенерировать две головы. На рубеже XIX–XX веков американский биолог Томас Хант Морган – будущий генетик (один из основоположников этой научной дисциплины) – определил минимальную дольку, способную восстановиться в полную планарию, как 1/279 объема ее тела. Не многие другие животные регенерируют нервную систему, а мозг – едва ли еще кто.

Эти сверхспособности планариям обеспечивают особые клетки необласты, которые есть только у них. Необласты распределены по всему телу червя и составляют около 25–30% его клеток. Десять лет назад биологи из Массачусетского технологического института заморили червячка Schmidtea mediterranea смертельной дозой радиации, после чего пересадили на ее убитый хвостовой фрагмент один-единственный необласт с другой, живой-здоровой особи, и эта донорская клетка не только надстроила все недостающее спереди, но и заменила своим потомством все мертвое сзади – через две недели полностью обновленная планария поплыла по Средиземноморью, словно корабль Тесея.

Вы скажете: и что, я тоже народился весь из одной лишь клетки – оплодотворенной яйцеклетки по имени зигота. И все же в процессе формирования зародыша ваши клетки обретают специализацию: к примеру, клетка кожи нейроном стать не сможет, адипоцит не станет миоцитом тоже. Более лабильны клетки стволовые, но даже у них есть свои ограничения: так, стволовая клетка крови взрослого человека не превратится в клетку сердца или печени. А вот у необластов нет таких ограничений, эти клетки могут породить любую ткань и орган взрослой планарии, даже сисю, будь она млекопитающим.

Это, конечно, не означает, что массачусетский необласт после пересадки на хвостец тут же смог бы вырастить глаза. Всему свое место, а в каком месте находится клетка, может подсказать концентрация определенных молекул, которая меняется спереди назад и сверху вниз по всему телу планарии, – своего рода система координат для правильной регенерации. Головная часть отращивает хвост, хвостовая – голову, а средняя – и голову, и хвост. И новонаращенный червяк, с какой бы части он ни нарастился, обязательно помнит что-нибудь из опыта своей предшествующей сущности.

В 1959 году биолог Джеймс Макконнелл из Мичиганского университета продемонстрировал, что планарии Dugesia dorotocephala, отрастившие себе новую голову, воспроизводили поведение, которому обучились до обезглавливания. В последовавшей работе он скармливал планариям кусочки обученных сородичей и не без восторга наблюдал, как каннибалы воспроизводили их поведение, хотя сами ему не были обучены. Современники Макконнелла критиковали его эксперименты, утверждая, что он видел то, что хотел увидеть, а попытки воспроизвести их приводили к неоднозначным результатам. В конце концов эти опыты остались в научных анналах в качестве курьеза.

Но уже в нашем веке Майкл Левин, специалист по регенерации из Университета Тафтса (США), при помощи специально разработанного аппарата для автоматического обучения (это позволяет минимизировать влияние человеческого фактора) показал, что планарии D. japonica, научившиеся распознавать шероховатую текстуру чашек Петри, узнавали ее и через две недели после обезглавливания с последующей регенерацией головы. Обычно планариям требуется время, чтобы убедиться в безопасности новой обстановки, прежде чем принять предложенную пищу, и у наученных червей с новыми головами этой задержки не наблюдалось – в отличие от свежеголовых особей, не сталкивавшихся с шероховатостью.

Все это как минимум заставляет усомниться в том, что память – это функция исключительно мозга с его синаптическими связями между нейронами. Нервная система могла эволюционировать не для кодирования памяти, а для ее интерпретации, подозревает Левин, ну а кодирование происходит, возможно, за счет каких-то еще не выявленных клеточных аспектов. Конечно, все это пока лишь спекуляции. «У нас есть только одно исследование, и оно далеко от завершения, – говорит ученый. – Но это один из многих кусочков данных, которые указывают на то, что мы не понимаем память от слова совсем».

Другие простые, на первый взгляд, концепции тоже внезапно усложняются, когда приползают планарии. После того как разделившаяся планария регенерирует в двух особей, кем червь, возникший из хвоста, приходится червю, восстановившемуся из головы? Близнецом? Дитятей? Самим собой себе же? Ответ неочевиден, ведь эти понятия придуманы людьми, а люди, насколько нам известно, делением не размножаются.

---

Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: Current Biology (Le et al., 2021)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент с активной ссылкой на эту статью. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Как черви фехтуют пенисами и делают селфинг
Мозги сумчатых оказались пластичны, как зубная паста
Зеленые черви объединяются в черводоросль и водят хороводы