В океанах и морях не найти даже двух одинаковых червей

Животный мир, как оказалось, — это великое множество «личностей» в биологическом смысле слова, каждая из которых ведёт свой образ жизни. В исследовании, опубликованном в журнале PLOS Biology, его авторы из Германии, Австрии и Бельгии сообщили об удивительных выводах.


Суть открытия такова: даже относительно простые морские черви-полихеты существенно отличаются друг от друга благодаря индивидуальным биологическим ритмам. Причём такое разнообразие представляет интерес не только для биологов и экологов, но и для медицины.

На первый взгляд, герой исследования Platynereis dumerilii ничем не впечатлят. Этот вид многощетинковых червей из семейства нереид достигает в длину лишь несколько сантиметров и встречается по всему миру, в прибрежных водах от умеренного до тропического климатов. В общем, отнюдь не редкое, не особенно сложное и далеко не самое симпатичное существо. Но Platynereis dumerilii — это важное лабораторное животное, оно считается живым ископаемым и служит модельным организмом для многих исследований.

В первую очередь учёных интересовали внутренние часы Platynereis dumerilii, которые определяют биоритмы. Биолог Кристин Тесмар-Райбл объяснила, что разные виды животных зависят от времени так же сильно, как и от биохимических процессов на клеточном уровне.

Но как реагируют внутренние часы животных, если климат отклоняется от температурной нормы или при искусственном освещении, когда люди превращают ночь в день? Главный автор исследования Серен Хефкер отметил, что о биологии морских организмов в этом смысле наука знает всё ещё очень мало.

Но точно известно, что биоритмы особенно важны для обитателей морей. Температура среды, доступность света, количество пищи и другие факторы меняются в течение суток. А организмы должны реагировать на условия вокруг соответствующим образом. Животные приспосабливают своё поведение, обмен веществ и генетическую активность к внешним ритмам. Но смогут ли их внутренние часы соответствовать окружающей среде в случае экологических изменений? Вот почему для хронобиологии, которая фокусируется на внутренних часах организмов, Platynereis dumerilii стал одним из важнейших модельных видов.

В прошлых экспериментах те же исследователи заметили, что у морских тварей совершенно разные суточные ритмы. Среди людей это знакомое явление, причём «жаворонки» редко превращаются в «сов», и наоборот. Но как насчёт морских многощетинковых червей? Являются ли их поведенческие различия просто случайными вариациями или у них также есть личный ритм?

Чтобы выяснить это, биологи систематически наблюдали за повседневной жизнью Platynereis dumerilii в новолуние. И увидели, что некоторые особи становились активными каждую ночь в одно и то же время. Но другие оказались аритмичными «домоседами», которые проявляли активность лишь изредка. К тому же между этими двумя крайностями были различные «оттенки серого», то есть особенности и нюансы биоритмов от особи к особи.

Несколько недель спустя поведение тех же самых червей практически не изменилось. Так стало понятно, что «домоседы» всегда будут «домоседами». И учёные были очень удивлены, увидев, насколько индивидуальны биоритмы даже у червей.



Чтобы лучше понять различия в поведении, учёные систематически сравнивали генетическую активность в головах червей, склонных к ярко выраженному ритмичному или аритмичному поведению. И опять-таки с удивлением обнаружили, что суточные внутренние часы работали совершенно нормально у всех особей, даже у аритмичных «домоседов». А также поняли, что количество генов с ритмичной подвижностью у «вялых» было почти таким же высоким, как у «пунктуальных» червей.

Эксперты предположили, что широкий спектр используемых Platynereis dumerilii биоритмических стратегий может давать червям эволюционное преимущество. В конце концов, эти животные обитают в прибрежной среде с весьма изменчивыми условиями. Так что образ жизни А может быть лучшим выбором для одного места, а поведение В на участке неподалёку может соответствовать иным условиям. Кроме того, индивидуальность в этом смысле должна повышать устойчивость к серьёзным изменениям. Если люди или климат слишком изменят среду обитания, хотя бы у части червей будет шанс справиться с новыми обстоятельствами.

Исследование не просто обновило понимание наукой биоритмов морских существ. Наблюдения биологов также показали, что происходящее внутри организма необязательно отражается на поведении. Так, у червей, которые ведут себя, как «лежебоки», генетическая активность подразумевает ежедневные биоритмы, даже если внешне это не проявляется.

Если это верно также для людей, то открытие может повлиять на отрасль, которая называется хрономедициной. В последние годы медики предпринимают, и не без успеха, много усилий, чтобы понять, как индивидуальные суточные ритмы пациентов связаны с лечением. Например, больные могут по-разному реагировать на лекарства в зависимости от времени укола или приёма пилюли.

При хрономедицинском анализе логично предположить: если даже черви могут быть настолько индивидуальны, то наш вид, вероятно, не будет исключением.