Z dedykacją dla M. – mojego
niesporczaka.
Potrafią spędzić 12 dni na
orbicie ziemi bez specjalnego skafandra, zniosą ekstremalne zmiany temperatury
i ciśnienia, radiację, toksyny, olbrzymie stężenie soli, a także całkowite
odwodnienie, i to nawet przez 100 lat. Poza tym nie mają dróg oddechowych i
mogą pozyskiwać materiał genetyczny od innych organizmów. Gdyby Chuck Norris
hodował zwierzątka domowe, byłyby to niesporczaki.
Te malutkie, kosmopolityczne
bezkręgowce nazywane są w fachowej literaturze także niedźwiedziami wodnymi.
Odkrył je prawdopodobonie w XVIII w. wynalazca mikroskopu – Antoni van
Leeuwenhoek. Włoski naukowiec Lazzaro Spallanzani nazwał je „tardigrada” czyli wolnokroczące. Wszystko
dlatego, że poruszają się raczej powoli i niezdarnie. 11 centymetrów w godzinę
nie brzmi może oszałamiająco, ale jeśli dodamy, że dla tego maleństwa to jest
dystans 1166 długości własnego ciała, to zaczyna imponować. Najstarsze
skamieniałości niesporczaków, odnalezione na Syberii, pochodzą
najprawdopodobniej sprzed 500 milionów lat. Oznacza to, że bezkręgowce pojawiły
się już w kambrze i przetrwały wszystkie masowe wymierania, które nastąpiły od
tego czasu. Ich ciało przypomina walec o rozmiarach wahających się od 0,01 do
1,2 milimetrów. Mają słabo wyodrębnione głowy i zwykle 3 lub 4 pary grubych
odnóży zakończonych pazurkami lub przylgami. Są wszędobylskie, choć najbardziej
lubią środowiska wodne i wilgotne. Znajdziemy je na mchach i porostach, w ściółce
leśnej i glebie, w stawach, jeziorach i na łąkach, a nawet w skałach. Do tej
pory poznano ponad 1100 gatunków, które preferują najróżniejsze siedliska.
Niesporczaki to najbardziej odporne na zewnętrzne warunki organizmy
wielokomórkowe, dlatego odkrywano je już w gorących źródłach, błotnych
wulkanach i lodowcach, od głębin oceanów po szczyty Himalajów, od tropików po
Antarktydę. Spotkamy je na każdym kontynencie i w każdych warunkach
klimatycznych. Aha, no i jeszcze w przestrzeni kosmicznej. Jeśli zechcesz
osobiście poznać niesporczaka, wystarczy że weźmiesz kępkę mchu z lasu i włożysz
próbkę pod mikroskop. Możesz też ułamać kawałek trzciny – uwielbiają się po
niej wspinać. A kiedy już ujrzysz te słodziaki na własne oczy, zrozumiesz,
dlaczego nawet w podręcznikach akademickich piszą o nich „wodne misie”.
Pasjonujące szczegóły anatomiczne
Ciało niesporczaków pokrywa
chitynowy oskórek, przez który przeprowadzają wymianę gazową.
Wodne niedźwiadki są oryginalnie
bezbarwne, przybierają kolor tego, co zjadły. Podobnie jak owady, z którymi są
dość blisko spokrewnione, przechodzą regularnie linienie, to znaczy zrzucają
zbyt małą powłokę ciała – wylinkę, która nie rośnie razem z nimi, odsłaniając
uformowany pod spodem nowy, większy oskórek. Niektóre z nich robią to w swoim
życiu nawet 12 razy. W tym miejscu warto wspomnieć o zjawisku eutelii –
niesporczaki mają przez całe życie stałą liczbę komórek somatycznych w
organizmie. Ich rozwój nie odbywa się więc poprzez podział komórek, ale rozrost
tych już istniejących. Euteliczne gatunki pozbawione są możliwości regeneracji,
ale za to nie grożą im nowotwory. Wodne misie mogą być zarówno roślino- jak i
mięsożerne. W przedniej części gardzieli niesporczaki mają wapienne sztylety –
struktury przypominające zęby, którymi przebijają komórki roślin, glony lub
małe bezkręgowce, by następnie wyssać ich zawartość. Oprócz tego nie pogardzą
bakteriami i pierwotniakami. Część preferuje żywe jedzenie, ale są wśród nich
też padlinożercy. Gardziel przez przełyk łączy się u nich z jelitami; na
granicy środkowego i tylnego u niektórych niesporczaków znajdują się cewki
Malphigiego obecne też u stawonogów, a na końcu jelit znajduje się odbyt.
Ciekawostka: niesporczaki są zaliczane do pierwoustych, to znaczy że w ich
rozwoju zarówno jama ustna, jak i odbyt znajdują się cały czas w tych samych
miejscach. Czyli odwrotnie niż u ludzi. My jako płody mieliśmy bowiem pragębę w
miejscu, w którym obecnie kończą nam się plecy. Wiem, że Twoje życie, drogi
Czytelniku, było niekompletne bez tej informacji. A wracając do niesporczaków:
wydalanie jest u tych stworzeń zróżnicowane w zależności od gatunku; niektóre
pozbywają się zbędnych metabolitów także ze śliną lub dopiero wraz z wylinką.
Rozmnażanie niesporczaków nie jest szczególnie pasjonujące. Niektóre samce
zostawiają swoje nasienie w szczelinie pomiędzy wylinką i nowym oskórkiem w
trakcie linienia samicy. Następnie ona składa jaja i pozbywa się starej powłoki
ciała z nimi w środku, a wylinka staje się kołyską dla ich dzieci. Czasami
zapłodnienie wygląda nieco inaczej – najpierw samica linieje, a dopiero później
samiec zalewa plemnikami komórki jajowe pozostawione na wylince. Są też takie
samice, które preferują składanie jaj bezpośrednio do wody, a część z nich tak
bardzo nie przepada za płcią przeciwną, że rozmnaża się partenogenetycznie –
bez zapłodnienia przez samców. Młode wykluwają się zwykle po 14 dniach, ich
średnia długość życia to 9 miesięcy, ale, jak już wyżej wspomniałam, mogą
przetrwać nawet wiek. Rolę układu krążenia pełni u niesporczaków płyn
wypełniający miksocel, czyli jamę ich ciała. Te maleńkie bezkręgowce mają mózg,
a właściwie kilka skupisk neuronów połączonych z dużym zwojem nerwowym –
nadprzełykowym. Poza tym występują u nich jeszcze: obrączka okołoprzełykowa,
zwój podprzełykowy i 4 zwoje brzuszne. Przez całą długość ich ciała biegnie
podwójny nerw, który odpowiada za poruszanie ich grubiutkimi kończynami,
połączonymi z nim włóknami nerwowymi. Widzą dzięki omatidiom – oczom złożonym,
które mają też owady. Znajdują się w nich światłoczułe plamki oczne o czarnym
lub czerwonym pigmencie. Oprócz tego ich głowę i tułów porastają szczecinki
sensoryczne.
Supermoce
A teraz przechodzimy do
najciekawszego – spekuluje się, że niesporczaki przybyły do nas z kosmosu na
asteroidzie, i zaraz pokażę, dlaczego niezależnie od tego, czy jest to prawdą,
śmiało można nazywać te stworzenia kosmicznymi. Ich zdolności najlepiej opisze
zdanie: zniosą wszystko. Ciśnienie 6000 atmosfer? Nie ma problemu. Niektóre
gatunki nic sobie nie zrobią ze smażenia ich w temperaturze 150 stopni
Celsjusza, a są i takie, które zamknięcie na dobę w temperaturze zera
absolutnego (–273,15 stopni Celsjusza) potraktują beztrosko jako krioterapię.
My, ludzie, mamy swoje ograniczenia, już dawka 500 rentengów zakończy się dla
nas chorobą popromienną i w konsekwencji śmiercią. Niesporczak na
promieniowanie 570 tysięcy rentengów
zareaguje wzruszeniem odnóży. To około 100 razy więcej niż jest w stanie
przyjąć karaluch, uważany przez wielu za szczyt przystosowania. Niesporczaki ze
śmiechem odpowiedzą też na kąpiel w kwasie, czystym spirytusie, toksynach, a
nawet w śmierdzącym siarkowodorze. To jeszcze nie wszystko. Choć normalnie woda
stanowi około 80% objętości ciała niesporczaka, potrafi on przetrwać w stanie
kryptobiozy – życia utajonego, czerpiąc jedynie wodę z powietrza i to w
stężeniu nie przekraczającym 3%, jednocześnie zachowując pełną sprawność i
wszystkie funkcje życiowe. Może też zahibernować w stanie totalnej suszy nawet
na ponad 100 lat. Po wszystkim wystarczy kropla wody, żeby przywrócić go do
żywych. Mało tego, wciąż będzie w stanie się rozmnażać!
Najbardziej doniosłą zdolnością tych
niesamowitych stworzonek jest jednak umiejętność przetrwania w kosmicznej
próżni i to bez żadnego wspomagania. Podczas misji FOTON M3 wysłano kilkadziesiąt
niesporczaków na 10 dni w przestrzeń kosmiczną na tak zwanej niskiej orbicie.
Wszystkie wróciły żywe i zdolne do prokreacji. Ingemar Jönsson przeprowadził
nieco szerszy eksperyment. Również wysłał w kosmos grupę tych wysuszonych
zwierzaków. Część z nich jednak dodatkowo naświetlił promieniowaniem UV, w
podziale na dwie grupy: pierwszą smażyło całe spektrum ultrafioletu, drugą
tylko to, które normalnie przebija się przez ziemską atmosferę. Spośród
bezkręgowców poddanych działaniu całego spektum przeżyła tylko garstka, a i one
po kilku dniach odeszły. Z drugiej grupy obudziła się ponad połowa, a przeżyło
12%. Zaczęły składać jaja, co zaskoczyło naukowca,. Przewidywania były nieco
inne, bo jeśli nawet dawano „misiom” jakieś szanse na przetrwanie, tak silne
dawki promieniowania powinny pozbawić je możliwości rozmnażania się. A teraz
jeszcze jeden powód, żeby zachwycić się niesporczakami – po zbadaniu ich genomu
okazało się, że są zdolne do tak zwanego poziomego transferu genów. Jest to
zjawisko, kiedy geny wędrują pomiędzy organizmami różnych gatunków. U
niesporczaków do pobierania obcych genów prawdopodobnie dochodzi wtedy, gdy
pobierają ponownie wodę po dłuższym przebywaniu w stanie kryptobiozy (czyli
kiedy całkiem wysuszone ponownie się nawadniają). Pozwala na to otoczka ich
jądra komórkowego, która wtedy staje się porowata, tak więc może wpuścić obcy
materiał genetyczny oraz rozbicie ich DNA, które następnie może zostać
odbudowane, uzupełnione o obce geny. Poziomy, czy też horyzontalny transfer
genów ( w skrócie HTG) nazywany jest tak w odróżnieniu od klasycznego przepływu
pionowego, czyli od rodziców do dzieci. Podstawową korzyścią z tego procesu
jest możliwość nabycia odporności na różne niesprzyjające, czasami skrajne
warunki zewnętrzne. HTG jest zjawiskiem obserwowanym niezwykle często u
bakterii, ale występuje również u ludzi. Tylko że w naszym genomie liczba
obcych genów to maksymalnie 0,5%, a u niesporczaków... prawie tysiąc z 6 tysięcy
ogółem, czyli 17,5%!
Morał na koniec
Myślę, że nie masz już wątpliwości,
że w razie apokalipsy (pod postacią np. wojny jądrowej) na świecie pozostaną nie
karaluchy czy Wielka Orkiestra Świątecznej Pomocy, ale właśnie niesporczaki.
Życie czasem jest koszmarne, więc jeśli czegoś możemy nauczyć się od tych
uroczych bezkręgowców, to może właśnie tej postawy – przetrwać wszystko, na
przekór wszystkiemu.
Elżbieta Szarner
ela.szarner@gmail.com
Źródła:
1.
R. Kotarski: Niesporczak
– superman przyrody
(http://polimaty.pl/2013/04/niesporczak-superman-przyrody/);
2.PAP: Te
mikroskopijne bezkręgowce mają »gen Supermana«
(http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C411247%2Cniesporczaki-maja-gen-supermana.html);
3.
Redakcja DinoAnimals.pl: Niesporczaki – niezniszczalne zwierzęta (http://dinoanimals.pl/zwierzeta/niesporczaki-tardigrada-niezniszczalne-zwierzeta/);
4. M. Rolecki: Niesporczaki
mają zaskakująco dużo obcego DNA (http://wyborcza.pl/1,75400,19258735,niesporczaki-maja-obce-dna.html);
5. H. Taler: Gdy
ludzie wyginą, na Ziemi zostaną one. Niesporczaki przeżyją nas o miliony lat
(https://www.spidersweb.pl/2017/07/niesporczaki-nas-przezyja.html);
6. H. Taler: Niezwykły
zwierzak, który przeżyje wszystko, skrywa jeszcze jedną tajemnicę (https://www.spidersweb.pl/2015/11/zabic-niesporczaka.html).