Wissenschaftler überfütterten einen winzigen Wurm... und dieser begann, eine Kette von Klonen zu produzieren.

Wenn man einen winzigen Plattwurm mit viel Nahrung füttert, verlängert sich sein einzelner Körper schnell, da nacheinander neue Köpfe entstehen.

Innerhalb weniger Tage entwickelt sich aus einem einzelnen Wurm eine Kette von vier oder fünf miteinander verbundenen Klonen, die vorübergehend miteinander verbunden sind.

Diese Transformation ist jedoch nicht das Ergebnis einer neuen genetischen Mutation. Sie tritt auf, wenn sich die normalen Fortpflanzungszyklen des Wurms überschneiden.

Im Wesentlichen verfällt der Wurm in einen Fressrausch und beginnt bereits mit dem Wachstum des nächsten Klons, noch bevor sich der zuletzt erzeugte Wurm abgetrennt hat.

Wissenschaftler der Universität Warschau in Polen haben entdeckt, dass ein reichhaltiges Nahrungsangebot diese erstaunliche Transformation bei vier mikroskopischen Plattwurmarten auslösen kann. Stenostomum , die hauptsächlich im Süßwasser leben.

Diese Studie ist als Preprint auf bioRxiv verfügbar und wurde noch nicht von Fachkollegen begutachtet.

Plattwürmer sind weichhäutige, wirbellose Tiere, die sich oft ohne Paarung fortpflanzen und Nachkommen hervorbringen, die genetisch mit ihnen identisch sind.

Normalerweise entwickelt ein Plattwurm innerhalb seines bestehenden Körpers einen neuen Kopf und ein entsprechendes Körperteil. Nachdem sich das neue Körperteil vollständig entwickelt hat, löst es sich in der Regel ab und lebt selbstständig weiter.

Diese Methode der ungeschlechtlichen Fortpflanzung wird als Paratomie bezeichnet und Stenostomum Dabei handelt es sich um eine Flut von Genaktivitäten, die zu einem Wachstumsschub und einer dringend benötigten Organisation der Körperachse führen.

Plattwürmer sind auch für ihre außergewöhnliche Entwicklungsflexibilität bekannt. Unter Laborbedingungen können einige Arten dazu gebracht werden, Köpfe in der Form anderer Arten zu entwickeln, ohne dass Veränderungen an ihrer DNA vorgenommen werden müssen, oder sie können auf natürliche Weise an jedem Ende einen Kopf nachwachsen lassen.

In neuen Experimenten veränderte ein reichliches Nahrungsangebot den Zeitpunkt der Fortpflanzung. Die Würmer wuchsen so schnell, dass der nächste Fortpflanzungszyklus begann, noch bevor der vorherige abgeschlossen war.

Anschließend blieben mehrere sich entwickelnde Abschnitte des Klons miteinander verbunden und bildeten eine temporäre Kette mit mehreren Köpfen.

«Von Anfang an hatten wir den Verdacht, dass Lebensmittel die Ursache der Infektionskette sein könnten», sagte Ludwik Gasiorowski, Zoologe an der Universität Warschau, gegenüber ScienceAlert.

«Ich persönlich hatte jedoch erwartet, dass dieser Prozess eher durch die Qualität der Nahrung (d. h. die Art der Beute) als durch deren Menge ausgelöst würde.».

Ursprünglich schlug das Team sechs Arten mikroskopischer Beutetiere für sechs Pilzarten der Gattung vor. Stenostomum .

Vier Arten wuchsen und vermehrten sich stabil, wenn sie mit einem einzelligen Süßwasserorganismus gefüttert wurden, der Grünalgen enthielt.

Anschließend variierten die Forscher die Menge dieser Beute, und mit zunehmender Nahrungsverfügbarkeit stieg die Bildung von Beuteketten deutlich an.

«Am meisten überrascht hat mich, wie zuverlässig und reproduzierbar dieser Effekt war», sagte Gasiorowski.

«Wenn wir Würmer bekommen wollen, die aneinandergekettet sind, setzen wir sie einfach drei Tage lang in eine Umgebung mit bekanntermaßen hoher Konzentration einer bestimmten Beute, und wir werden immer diese Ketten sehen.».

Als die Würmer die grünen Zellen ihrer Beute aufnahmen, färbten sich ihre Verdauungssysteme leuchtend grün und ihre Körper verlängerten sich rasch.

«Nach etwa zwei Tagen wird der erste der neuen Köpfe sichtbar», erklärte Gasiorowski.

Anfangs erscheint der sich entwickelnde Kopf als zwei helle Flecken in der Mitte des Wurms, da das sich entwickelnde Gehirn das dunklere Darmgewebe nach innen drückt.

Dann erscheinen weitere Köpfe entlang des sich verlängernden Körpers, wie auf dem Bild unten zu sehen ist.

Etwa vier Tage nach Beginn der Nahrungsaufnahme enthalten die längsten Ketten vier oder fünf Zooide, die mit dem Schwanz an den Kopf verbunden sind.

Diese Ketten sind nicht von Dauer. Sobald sich der älteste Kopf gebildet hat, teilen sich die Würmer in kleinere Ketten oder einzelne Würmer. Bei ausreichendem Nahrungsangebot wachsen sie, bilden neue Ketten und teilen sich erneut.

Durch die zusätzliche Nahrungsaufnahme wird das Längenwachstum des Wurms beschleunigt, es dauert aber immer noch etwa vier Tage, bis sich ein neuer Kopf bildet – der Wurm ist also schon groß genug, um einen weiteren Fortpflanzungszyklus zu beginnen, bevor er den ersten abgeschlossen hat.

Forscher nennen diese kettenartigen Strukturen «Parakolonien», weil sie Tieren ähneln, die klonale Kolonien bilden, sich aber schließlich auflösen.

Das Team untersuchte auch, ob die Zugehörigkeit zur Nahrungskette den Würmern einen direkten Vorteil brachte. Sie fanden keine Hinweise darauf, dass die verbundenen Bereiche die Verdauungsarbeit aufteilten.

In Experimenten wurden jedoch Ketten von Würmern derselben Art untersucht. Stenostomum Sie wurden seltener von einem Fressfeind ausgewählt als einzelne Würmer, obwohl diese Tendenz bei den anderen Arten nicht zu beobachten war.

Dies liegt nicht unbedingt daran, dass die Ketten Stenostomum Er besaß eine hohe Intelligenz, die es ihm ermöglichte, die Raubtiere irgendwie auszutricksen.

Gasiorowski merkte an, dass selbst wenn ein Vorteil bestünde, dieser eher auf eine größere Körpergröße (und damit mehr Zilien zur Fortbewegung der Würmer im Wasser) zurückzuführen sei als auf mehrere miteinander verbundene Köpfe.

«Über die Ökologie dieser mikroskopisch kleinen Wirbellosen wissen wir noch immer sehr wenig – wir wissen nicht einmal, wer ihre Hauptfeinde in freier Wildbahn sind, was unsere Möglichkeiten, einige der ökologischen Mechanismen zu untersuchen, einschränkt», sagte er.

«Selbst wenn Würmer aufgrund ihrer Fähigkeit, ihre Körpergröße zu vergrößern, selektiert werden, bleibt die Kettenbildung ein zufälliges Nebenprodukt der Entwicklung.».

Obwohl für Stenostomum Dies ist nur eine vorübergehende Phase, und es ist bekannt, dass einige verwandte Plattwürmer dauerhafte Ketten bilden, was darauf hindeutet, dass diese Form für sie von Vorteil sein könnte.

Zum Beispiel, Catenula lemnae Sie können Ketten bilden, die mehr als 15 miteinander verbundene Abschnitte enthalten, während bei einer anderen verwandten Plattwurmart bis zu 50 solcher Abschnitte beobachtet wurden.

Gasiorovskys Team konnte sich jedoch nicht behaupten. C. lemnae unter Laborbedingungen, daher wissen sie nicht, ob die Reproduktionsstrategie C. lemnae eine etabliertere Form von Lebensmittelketten Stenostomum .

Siehe auch: Ein neu entdeckter Mikroorganismus hat sich zu einem kannibalischen «Superriesen» entwickelt.»

«Wir können nicht direkt testen, ob der Wechsel zwischen ungeschlechtlicher Fortpflanzung und Kettenbildung der gleichen Logik folgt wie bei …“ Stenostomum »Gasiorowski sagte, angesichts ihrer engen Beziehung erscheine es plausibel, dass die Ketten Catenula entwickelten sich unter ähnlichen Bedingungen wie denen, die wir beobachten in Stenostomum ».

Wenn wir so wenig über die aquatischen Welten wissen, die von diesen Würmern bewohnt werden, bleiben diese Fragen faszinierend und verdienen vorerst unsere Aufmerksamkeit.

Die Ergebnisse der Studie sind auf dem Preprint-Server bioRxiv verfügbar.

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