Czy jesteś larwą gąbki?

10 sierpnia 2020
Blog szalonych naukowców

Takie dość absurdalne pytanie rzuciło mi się w oczy w bibliografii innego tekstu. Praca nie jest najnowsza (2008), ale tytuł ciekawy. Na obronę autora – Clausa Nielsena z Muzeum Zoologicznego w Kopenhadze – dodać trzeba, że pyta w pierwszej osobie: Six major steps in animal evolution: are we derived sponge larvae? (Sześć głównych kroków w ewolucji zwierząt: czy jesteśmy zaawansowanymi ewolucyjnie larwami gąbek?).

Badacz pyta o powstanie zwierząt – zwierząt w ogóle i takich, jakie znamy dziś – stworzeń wielokomórkowych, w większości zdolnych do aktywnego ruchu dzięki kontroli ciała poprzez układ nerwowy. Skąd się wzięły, z jakiej pierwotnej grupy istot wykształciły, jak wyodrębniły swe istotne cechy?

Biolodzy ewolucyjni przodków danej grupy szukają często wśród organizmów przypominających pierwotnych przedstawicieli. Najbardziej pierwotną grupą zwierząt istniejącą do dzisiaj są gąbki. To grupa mało znana wśród niebiologów – do tego stopnia, że będący gąbką bohater popularnej kreskówki dla dzieci jest powszechnie brany za ser. Zostawmy pytanie, czemu ludzie uważają, że ser chodzi po dnie morza i przyjaźni się z rozgwiazdą. W rzeczywistości gąbki żyją w wodzie, ale w dorosłej formie nie przemieszczają się z miejsca na miejsce, właściwie nie poruszają się w ogóle, tworząc rurkowate bądź wazonowate naczynia o wapiennym czy krzemionkowym rusztowaniu. Kiedyś niektórych z nich używano do kąpieli. W oczy rzuca się ich zupełne niepodobieństwo do większości innych zwierząt. Jak nasz wspólny przodek miał powstać z czegokolwiek podobnego do gąbki?

Nielsen szuka najpierw grupy, która dała początek zwierzętom. Zarówno badania morfologiczne, jak i molekularne wskazują na bliskie pokrewieństwo zwierząt i wiciowców kołnierzykowych (Choanoflagellata) – niewielkich jednokomórkowców zaopatrzonych w wić. Większość żyje samotnie, niektóre tworzą kolonie. Samotność niesie problemy: komórka nie może jednocześnie dzielić się i tworzyć wici. Komórki potomne z podziału mogłyby jednak pozostawać razem, a nawet dzielić się pokarmem. Pozwoliłoby to niektórym z nich powielać wspólne geny, gdy inne troszczą się o pokarm i przemieszczają.

Z biegiem czasu mogło dojść do pewnej specjalizacji, podjęcia uzupełniających się ról przez różne komórki. Kolonia mogła osiąść na podłożu, wykształcić na stronie grzbietowej zagłębienie, przez które przepływała woda, z której odfiltrowywany był pokarm. Kolejne komórki zaczęły obsiadać zagłębienia z boków, tworząc tunel.

Stąd blisko już do gąbki, osiadłego stworzenia zbudowanego z nielicznych rodzajów komórek. Woda przepływa przez nie kanalikami. Filtrują ją komórki zwane choanocytami, uzbrojone w wici i przypominające pojedyncze komórki wiciowców kołnierzykowych. Z drugiej strony stworzenia te na pierwszy rzut oka (i nie ukrywajmy, na większość kolejnych rzutów także) nie wydają się przypominać reszty zwierząt. Najwyżej osiadłe koralowce. Badania wskazują jednak pewne grupy gąbek jako najbliższych krewnych pozostałych zwierząt (oznacza to także, że gąbki nie są grupą monofiletyczną, tzn. pochodzącą w całości od jednego przodka). Jak jednak reszta zwierząt mogła powstać z gąbek?

Przedstawiony pogląd na powstanie gąbek uprawdopodabnia obecność w ich cyklu życiowym wolno pływającej w wodzie larwy przypominającej poniekąd kolonie wiciowców. Co więcej, opisano niezwykły model rozrodu, kiedy niedojrzała skądinąd larwa posiada już zdolność rozmnażania się, następnie jej działające gonady przestają wytwarzać komórki rozrodcze, larwa dojrzewa i wtedy gonady ponownie podejmują pracę. Skoro ciągłość gatunku zapewnia już rozród larwy, stadium dorosłe może zostać w końcu wyeliminowane. Powstanie wielokomórkowe zwierzę spędzające większość życia w toni wodnej, zdolne do rozrodu i poruszania się.

To od tego zwierzęcia, niedojrzewającej nigdy larwy gąbki, mają pochodzić wszystkie bardziej zaawansowane ewolucyjnie zwierzęta: mikroskopijne niesporczaki, olbrzymie dinozaury, o których niedawno pisałem, dziwaczne ośmiornice i zastanawiający się nad sensem tego wszystkiego ludzie.

Po przejściu tego etapu Nielsen proponuje kolejne kroki. Wpierw rozwinie się tkanka nabłonkowa i trawienie zewnątrzkomórkowe. Następnie układ nerwowy, obecny w prostej formie u parzydełkowców. Potem pojawi się trzeci listek zarodkowy, mezoderma, powstaną tzw. trójwarstwowce. Następnie symetria dwuboczna, w końcu zaś przewód pokarmowy. Ale to już temat na inną opowieść.

Marcin Nowak

Bibliografia

  • Nielsen, Claus: „Six major steps in animal evolution: are we derived sponge larvae?” Evolution & development 10.2 (2008): 241-257.

Ilustracja: Alexflink, Gąbki z grupy Dictyoceratida, Wikimedia Commons, w domenie publicznej