Эти крошечные черви образуют «живые башни» и становятся «суперорганизмом», чтобы выжить.

Они достигают всего лишь миллиметра в длину, но когда они объединяются, они становятся суперорганизмом . Нематоды являются самыми многочисленными животными на планете и обладают одной из самых редких способностей в мире природы : они могут взбираться друг на друга, пока их тела не образуют живую башню . Если пищи становится мало или конкуренция за нее становится жесткой, эти крошечные черви группируются десятками или даже тысячами, чтобы достичь и завоевать новые пространства.

До сих пор эти скопления были почти мифологическими. Их наблюдали только в строго контролируемых лабораторных условиях, а не спонтанно . Но исследователи из Констанца, Германия, зафиксировали изображения личинок рода Caenorhabditis , возвышающихся над упавшими яблоками и грушами в местных садах. Команда из Института поведения животных Макса Планка и Университета Констанца объединила полевые работы с лабораторными экспериментами, чтобы предоставить первые прямые доказательства того, что поведение возвышающихся живых башен происходит естественным образом и функционирует как средство коллективного транспорта для личинок нематод. Открытие было опубликовано в этот четверг в журнале Current Biology .

Серена Динг, исследователь Макса Планка и ведущий автор исследования, объясняет, что никитация — поведение, при котором червь стоит вертикально, стоит на хвосте и перемещает свое тело в воздухе, как будто путешествует автостопом — уже изучалась другими исследовательскими группами. Однако ее последнее исследование касается коллективного аспекта распространения, показывая, что черви также группируются, чтобы прикрепиться к плодовым мушкам или другим насекомым и таким образом «путешествовать» на них. Динг уже заметила, что это поведение спонтанно происходит в ее лабораторных культурах, когда она оставляла пластины с нематодами без присмотра. «Эти пластины часто образовывали грибковое загрязнение или другие более сложные структуры, которые голодные черви использовали в качестве лесов для лазания», — объясняет она.

Затем появилось видео, которое изменило все. Райан Гринуэй, соавтор исследования, отправил Дин запись группы нематод, образующих мосты через гниющие фрукты в саду недалеко от университета. «Долгое время естественные башни из червей существовали только в нашем воображении», — вспоминает она. «Но с правильным оборудованием и большим любопытством мы обнаружили их, прячущихся на виду», — добавляет она.

Это был не единственный сюрприз. Традиционно наука связывала никацию с очень специфической стадией жизни нематод: стадией дауэра. Это название дано «альтернативной» личиночной стадии, которую черви принимают для выживания в неблагоприятных условиях. «Наши наблюдения показали, что черви всех возрастов могут образовывать башни, что предполагает, что здесь может быть задействован другой молекулярный механизм, чем мы думали», — объясняет автор.

Сотрудничество или смертельная ловушка

Башня нематод — это не просто куча червей. Это скоординированная структура, которая проявляет определенную направленность во время своего формирования, особенно когда они чувствуют наличие потенциальной массовой транспортировки. «Например, — отмечает Дин, — когда мы касаемся башен иглой, черви, как правило, больше двигаются и ползут в сторону этого сигнала». Другими словами, они чувствительны к прикосновению. Они также склонны выстраиваться в линию внутри башни, направляя головы в направлении, в котором они хотят двигаться, что предполагает необычную степень координации для такого маленького животного.

Помещенные на агар — желатиновую субстанцию, используемую в качестве питательной среды в микробиологии — без пищи и со щетиной зубной щетки в качестве столбика, голодные черви начали самоорганизовываться. В течение двух часов они появились как живые башни , которые оставались стабильными более 12 часов и могли протянуть свои исследовательские руки в окружающую среду. Некоторые даже образовали мосты через определенные щели, чтобы достичь новых поверхностей.

«Мы подозреваем, что в дополнение к осязанию важную роль у нематод может играть обнаружение запахов», — объясняет Дин. Он добавляет: «Химические сигналы могут помочь червям находить ресурсы или векторы, повышая эффективность коллективного распространения».

По сравнению с другими коллективными транспортными системами у животных, такими как косяки рыб или стаи птиц, червячные башни несколько отличаются. «Существует очень сильное физическое перекрытие между особями и очень слабая координация на больших расстояниях», — объясняет эксперт. Кроме того, несмотря на архитектурную сложность этих структур, черви внутри них не показали очевидной ролевой дифференциации, что предполагает форму эгалитарного сотрудничества. «Мы изучаем, существует ли разделение труда, которое предполагает сотрудничество, или социальный обман, который представляет собой конкуренцию между особями, при формировании башен, поскольку только некоторым особям в группе удается успешно рассредоточиться».

Новое исследование открывает новые возможности для изучения того, как и почему животные движутся вместе. Более того, с их скользкими, лишенными конечностей телами, образование высоких структур у червей весьма примечательно. Если ученые смогут понять, как эти не сцепленные организмы строят и поддерживают башни, это может вдохновить на новые идеи в механике и материаловедении. «Хотя это еще рано, это может иметь применение в разработке мягкой робототехники, био-вдохновленных материалов или в понимании коллективной механики в других биологических или технологических системах», — рискует Дин.