Wreszcie o rozwielitkach

8 czerwca 2019
Blog szalonych naukowców

W jednym z komentarzy pojawiła się sugestia, żebym zmienił temat i wrócił do rozwielitek. Co prawda nie za bardzo mogę wracać do czegoś, o czym jeszcze nie było, ale mogę poruszyć ten temat.

Kiedy studiowałem, system „trzy lata studiów licencjackich plus dwa lata magisterskich” dopiero był awangardą. Mój wydział pozostawał w systemie pięcioletnim. Niemniej zakładano, że owszem, rzucanie studentów od razu na pracę magisterską bez doświadczenia w pracy naukowej lżejszej wagi, to nie najlepszy pomysł. Na czwartym roku mieliśmy nie tylko proseminaria, ale też prace zwane promagisterskimi. Właściwie więc to było jak licencjat.

Na specjalizację wybrałem Zakład Hydrobiologii, gdzie prawie połowa badań dotyczyła rozwielitek, więc nic dziwnego, że przydzielony mi temat właśnie na nie trafił. W tym czasie wśród gorących zagadnień, łącznie z artykułami w „Nature”, był efekt matczyny. Kilka lat wcześniej pojawił się ważny artykuł Winfrieda Lamperta, czołowego specjalisty od hydrobiologii w ogóle, a rozwielitek w szczególności. Zjawisko badano z kolejnych stron, więc i jeden z doktorów zakładu chciał je podrążyć, a moja praca była tego elementem.

W czym właściwie rzecz? Otóż rozwielitki zwykle rozmnażają się partenogenetycznie. Technicznie – biorą w tym udział samice i wytwarzane są gamety, więc w podręcznikach uznawane jest za rozmnażanie płciowe, ale skutek jest taki jak w pączkowaniu – nowy osobnik jest genetycznie identyczny ze starym. Stąd całe stadko rozwielitek jest klonem. Taka terminologia obowiązywała w czasach mojej edukacji i pewnie nadal genetycy ją promują, choć w języku potocznym raczej powiedziano by, że wszystkie osobniki stadka są klonami. Córki są klonami matki, wnuczki są klonami babki itd.

W pewnych okolicznościach z gamet rozwijają się samce, a nie samice, i sprawa przybiera bardziej bliski nam obrót z seksem i tasowaniem genów, ale to w skali populacji rzadkość. Może być tak, że wszystkie rozwielitki danego gatunku w zbiorniku to jeden klon. Osobniki klonu są identyczne jednak tylko na poziomie genotypu. Wbrew popularnym wyobrażeniom (w stylu filmów science fiction, gdzie neonaziści klonują Hitlera, żeby mieć dokładną kopię führera) na poziomie fenotypu mogą istnieć całkiem zauważalne różnice.

Pomijam fakt, że klonowanie klonowaniem, a mutacje mutacjami. To się zdarza, ale w badaniach najczęściej zakłada się nawet bez grzebania w genomach, że jest zaniedbywalne. Nawet przy stuprocentowej identyczności genomów rozwój nowego osobnika nie podąży dokładnie tą samą drogą. Czynniki środowiskowe oddziałujące na rozwijający się organizm będą inne i zadziałają na innych etapach. W granicach określonych genotypem, konstytucji genetycznej organizmu, można oczekiwać praktycznie losowego rozkładu cech.

Ramy genotypowe będą ograniczone ramami ekologicznymi. Gdy wszystkie partenogenetyczne córki, wnuczki itd. trafią do ubogiego siedliska, będą podobnie głodować i żadna nie urośnie do maksimum potencjału. Gdy trafią do siedliska z rybami, co większe osobniki zostaną upolowane i w populacji też ich nie będzie. Z tą poprawką jednak nadal można spodziewać się rozkładu bliskiego losowemu.

Tak jednak czasem nie jest. Zaobserwowano, że przynajmniej niektóre cechy matki dzielą z nią córki z częstotliwością ponadlosową. Mechanizmy mogą być różne, o czym mówi szeroko rozumiana epigenetyka. Nie ma oczywiście mowy o karykaturalnie lamarckistowskim dziedziczeniu np. braku odnóża, gdy straciła je matka, ale np. córki większej z sióstr także mogą być większe od identycznych genetycznie kuzynek. To może być trywialne – większa matka może produkować jaja z większym żółtkiem, więc potomstwo ma lepszy start. Inne przypadki, gdy np. córki młodziej rozmnażającej się osobniczki same wytwarzają jaja wcześniej od kuzynek, też zaobserwowane, są mniej banalne.

W każdym razie efekt matczyny u rozwielitek jest znany i wydawało się, że moja praca promagisterska będzie nieprzesadnie ambitnym jego potwierdzeniem w kolejnym aspekcie. Hodowałem trzy pokolenia jednego klonu i mierzyłem długość ich kolca ogonowego. Wszyscy się spodziewali, że im dłuższy kolec w pierwszym pokoleniu, tym dłuższy będzie w kolejnych. Nie w sensie trendu rodem z Lamarcka i ortogenezy, tak że wnuczki będą miały kolce dłuższe od długokolcych babek albo przeciwnie – krótsze od krótkokolcych – oczywiście. W sensie takim, że wnuczki będą miały długość kolca podobną do babcinych, a więc wnuczki długokolcych będą średnio bardziej długokolce niż kuzynki. Badałem też rozmiar ciała przy pierwszej reprodukcji.

Tymczasem rozrzut był taki, że nic takiego nie dało się stwierdzić. Przy rozmiarze ciała wyszedł nawet paradoks statystyczny, bo o ile bezpośrednio pomiędzy pokoleniami to słabo, bo słabo, ale nawet lekko się zarysowywało, o tyle między babkami a wnuczkami wyszło wręcz odwrotnie (oczywiście, nic istotnego statystycznie). Przy długości kolca zależność między pokoleniem 1 i 2 była dodatnia, a między 2 i 3 ujemna. Ostatecznie wyszło, że najdłuższe kolce mają wnuczki średniokolcych babek, a najkrótsze zarówno krótkokolcych, jak i długokolcych. Coś tam z opiekunem pracy wymyśliliśmy jako próbę wyjaśnienia ad hoc, ale najwyraźniej oczekiwanego efektu matczynego nie udało się stwierdzić.

Praca była wykonana poprawnie, więc proseminarium zaliczyłem i na piątym roku mogłem się zająć pracą magisterską na całkiem inny temat hydrobiologiczny. Mój opiekun jednak stracił okazję na pociągnięcie badań i publikację. Ile by się nie mówiło o tym, że wynik negatywny to też wartościowy wynik, to opublikowany, zwłaszcza w perspektywicznym piśmie, nie będzie. W publikacjach znajdziemy przykłady, jak efekt matczyny działa. Informacji o tym, że próbowano go znaleźć dla długości kolca ogonowego u Daphnia magna, klon z Binensee, ale się nie udało, w żadnym podręczniku ani artykule przeglądowym nie ma.

ilustracja. Piotr Panek, licencja CC-BY-4.0