Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Pulchne i niezgrabne niesporczaki są jednymi z najmniejszych organizmów na Ziemi, które posiadają kończyny. Dla naukowców te „wodne niedźwiadki” z wielu powodów stanowią szalenie interesujący obiekt badań. Mnóstwo uwagi poświęcono już ich odporności na ekstremalne temperatury, promieniowanie słoneczne czy możliwości przetrwania w próżni kosmicznej. Dotąd jednak mało miejsca poświęcano sposobowi ich poruszania się.

Niesporczaki posiadają miękkie segmentowane ciało i cztery pary kończyn. Potrafią poruszać się po osadach głębinowych i dnach rzek, dzielnie przemierzają też porosty i mchy na lądzie. Zarejestrowane na nagraniach laboratoryjnych niesporczaki z gatunku Hypsibius exemplaris poruszały się sposobem podobnym do tego cechującego owady – większych od nich około 500 tysięcy razy. Te podobieństwa są szczególnie zastanawiające w obliczu 20 milionów lat ewolucji dzielących reprezentantów tak różnych gałęzi drzewa filogenetycznego.

Wiadomo, że wzorzec przemieszczania się owadów i innych stawonogów posiadających posegmentowane ciała zmienia się, gdy zwierzę przyspiesza. To samo dzieje się z „wodnymi niedźwiadkami”.

Większość mikroskopijnych zwierząt o delikatnym ciele nie posiada nóg. Niezwykle trudno jest więc obserwować dokładnie, jak się poruszają. Przyglądając się pojedynczym krokom stawianym przez niesporczaki naukowcy liczą na poznanie sekretów lokomocji jako takiej, jednak w tym wypadku analizując ją w skali mikro, tłumaczy Jasmine Nirody z Rockefeller University – współautorka badań opublikowanych 31 sierpnia w „Proceedings of the National Academy of Sciences”.

Zespół biofizyczki przyjrzał się dorosłym osobnikom H. exemplaris, które osiągają długość 0,5 milimetra. Wszystkie ich osiem kończyn mają podobną strukturę, lecz ostatnia para posiada mniej mięśni niż pozostałe. Pełnią one pewną rolę w lokomocji, ale nie tak znaczną jak pozostałe sześć.

Podczas eksperymentu naukowcy umieszczali niesporczaki na śliskich szklanych powierzchniach, jednak sprawiały one sporo kłopotów drobnym zwierzętom. Lepiej radziły sobie, gdy miały szansę zanurzyć w czymś kończynę lub odepchnąć się od podłoża pazurami, dlatego dość szybko przeniesiono je na żel uginający się pod ich naciskiem.

Sporym wyzwaniem dla badaczy było skłonienie „wodnych niedźwiadków” do chodzenia, co jest o wiele łatwiejsze przy zwierzętach o większych gabarytach, które można w tym celu lekko szturchnąć. Badacze musieli cierpliwie czekać, aż same zechcą się przespacerować. ­– Otrzymujesz godziny nagrań. Obejrzałam je wszystkie ­– mówi Jasmine Nirody.

Niesporczaki – jak sugeruje ich łacińska nazwa Tardigrada, od „tardigradus”, czyli wolno kroczący – rzeczywiście nie osiągały imponujących prędkości. Podczas leniwego chodu przesuwały się średnio o połowę długości własnego ciała na sekundę – 0,25 milimetrów. Po przyspieszeniu było to około dwóch długości ciała na sekundę.

Podczas zwiększania tempa chodu niesporczaków płynnie zmieniał się ich wzorzec przemieszczania się. Podobnie dzieje się u dużo większych od nich stawonogów. U jednych i u drugich w trakcie spokojnego kroczenia podnoszona jest tylko jedna kończyna jednocześnie. Po przyspieszeniu w jednym momencie unoszone są już dwie stopy – znajdujące się ukośnie względem siebie w poprzek ciała. Jeszcze szybszy ruch skłania zwierzęta do wyrzucenia w powietrze trzech kończyn naraz ­– przednia i tylna po jednej stronie ciała, a środkowa po drugiej stronie.

– Te wzorce poruszania się są ściśle uzależnione od prędkości niesporczaków. Delikatnie przechodzą z pięciu kończyn trzymanych na podłożu, do czterech spoczywających na nim, aż w końcu tylko trzy pozostają na powierzchni, gdy zwierzęta przyspieszają – tłumaczy Jasmine Nirody. Biofizyczka podkreśla, że inaczej wygląda sytuacja w przypadku kręgowców, u ktorych zmiana prędkości prowadzi do przeniesienia środka ciężkości ciała.

Badaczy zastanawia skąd to podobieństwo pomiędzy niesporczakami i stawonogami, skoro zajmują bardzo odległe miejsca na gałęziach drzewa filogenetycznego. Być może jest to zachowanie, które przejawiał już ich wspólny – choć niezwykle odległy – przodek. Niewykluczone jednak, że ten rodzaj chodu u tak odmiennych zwierząt wyewoluował niezależnie, już po tym, gdy ich linie rodowe się rozdzieliły.

– Pomimo całkowicie odrębnej budowy ciała i rozmiarów tych zwierząt oraz różnych zajmowanych przez nie środowisk musi być coś szczególnego w tym schemacie poruszania się, że spełnia swoje zadanie we wszystkich tych warunkach – podsumowuje Jasmine Nirody.

Opracowano na podstawie artykułu „Scientific American”.