Морские слизни, которые отращивают новое тело

Отдельная голова морского слизня ползёт по дну лабораторной ёмкости. Рядом лежит тело, в котором осталось сердце. Картина выглядит как конец истории, но для некоторых моллюсков это её новое начало. Голова продолжает жить, а затем восстанавливает утраченное тело. В 2021 году японские исследователи описали эту способность у двух представителей рода Elysia.¹

Открытие в обычном аквариуме

Саяка Мито и Ёити Юса из Женского университета Нары выращивали морских слизней из яиц, изучая особенности их жизни. Однажды Мито заметила животное, у которого голова двигалась отдельно от тела. Наблюдение оказалось настолько неожиданным, что исследователи сначала ожидали скорой гибели головы. Вместо этого началось восстановление. У одной особи подобное отделение зарегистрировали дважды.²

Самостоятельное отбрасывание части тела называют автотомией. В этой истории масштаб потери необычен: животное оставляет позади большую часть собственного организма. В статье речь идёт об Elysia atroviridis и моллюсках, обозначенных как Elysia cf. marginata. Уточнение cf. важно: авторы осторожно обозначили принадлежность исследованных форм к комплексу близких организмов, а не распространили результат на всех внешне похожих слизней.¹

Как голова возвращает себе тело

В сообщении Cell Press описана последовательность, наблюдавшаяся у молодых животных. После отделения голова передвигалась самостоятельно. Уже через несколько часов она могла есть водоросли. В течение первой недели начиналось восстановление сердца, а примерно через три недели формирование тела завершалось. Это постепенный рост, который можно проследить по сериям снимков.²

На последовательных снимках видно, как позади головы появляется узкое продолжение, а затем расширяется и приобретает характерные очертания слизня. Масштабные линейки позволяют оценить размеры растущего тела.

Успех не был гарантирован. В исходной работе три относительно молодые особи E. cf. marginata, возрастом 226–336 дней после вылупления, восстановились. Головы двух более старых, возрастом 480–520 дней, не питались и погибли в течение десяти дней. Отброшенные тела могли реагировать на прикосновения, но новых голов у них не появилось.¹

Зачем расставаться с сердцем

Авторы университетского рассказа об исследовании обращают внимание на медлительность процесса. Отделение занимало много часов. Для спасения от хищника, который уже схватил добычу, такой механизм выглядит неудобным. Исследователи предположили другую пользу: избавление от внутренних паразитов.³

В пользу этой версии говорят наблюдения за E. atroviridis. Из 82 животных, заражённых рачками рода Arthurius, три отделили голову; паразиты остались в отброшенном теле. Среди 64 незаражённых особей, собранных одновременно, автотомии не зарегистрировали. Это убедительная подсказка, но ещё не универсальное объяснение поведения обоих изученных слизней.¹

Если эта гипотеза верна, восстановление даёт слизню возможность начать жизнь без прежнего паразита. Пока остаётся неизвестным, какой непосредственный сигнал запускает отделение головы: присутствие незваного жильца объясняет возможную пользу, но не сам механизм автотомии.^{2, 3}

Чужие хлоропласты как источник энергии

У этих моллюсков есть ещё одна необычная особенность: они используют хлоропласты съеденных водорослей. Хлоропласт представляет собой клеточную структуру, в которой идёт фотосинтез. Некоторые слизни сохраняют такие структуры внутри собственных клеток; явление называют клептопластией. В университетском объяснении Юса и Мито предполагают, что фотосинтез мог помогать отделившейся голове получать энергию и кислород.³

Получается своеобразный запасной источник питания: сохранившиеся клеточные структуры водорослей продолжают работать внутри животного. Насколько важна эта помощь именно во время отрастания органов, ещё предстояло выяснить.

Пользу света для этих животных изучали ещё до открытия необычной регенерации. В работе 2020 года E. atroviridis содержали почти 16 недель при двух уровнях освещения, с кормом или без него. Больше всего яиц животные откладывали при сочетании сильного света и доступной пищи. В этих же условиях вылуплявшиеся личинки имели наиболее крупные раковины.⁴

Получается, свет и питание способны влиять на важные показатели жизнедеятельности слизня. Но в этом опыте изучали размножение и потомство, а не восстановление отделённой головы. Он помогает понять, почему гипотеза о роли фотосинтеза заслуживает внимания, сохраняя различие между подтверждённой пользой света и ещё не доказанным механизмом восстановления.⁴

Что ещё предстоит объяснить

В комментарии к открытию Мито предположила участие клеток со свойствами стволовых в области отделения. Это была рабочая идея, а не сообщение об уже найденном клеточном механизме. Исследователи также видели возможность использовать долго сохраняющиеся ткани для изучения клептопластии.²

Для полноценного объяснения понадобятся ответы на разных уровнях. Нужно понять, какие клетки создают новые органы, как согласуется их рост и откуда поступают необходимые ресурсы. Затем сравнить животных разного возраста и близкие виды. Университет отдельно отмечал, что поиск подобных способностей у других представителей группы поможет разобраться в эволюционном происхождении явления.³

В маленькой голове Elysia сходятся сразу несколько биологических загадок: восстановление сложного тела, использование чужих клеточных структур и возможная защита от паразитов. Разобраться в их связи особенно интересно потому, что каждую из них можно изучать на живом животном, наблюдая, как оно день за днём возвращает себе утраченные органы.

Источники

1. Mitoh S., Yusa Y. Extreme autotomy and whole-body regeneration in photosynthetic sea slugs. Current Biology, 2021. Полный текст и рисунок 1.
2. Cell Press. These sea slugs sever their own heads and regenerate brand-new bodies, 8 марта 2021 года. Сообщение издателя, размещённое ScienceDaily.
3. Женский университет Нары. Рассказ Ёити Юсы и Саяки Мито об открытии, апрель 2021 года.
4. Shiroyama H. et al. Adaptive significance of light and food for a kleptoplastic sea slug: implications for photosynthesis. Oecologia, 2020.