Zaczęło się niepozornie. Podczas rutynowej hodowli Stenostomum brevipharyngium doktorantka Katarzyna Tratkiewicz zauważyła osobniki o podejrzanie symetrycznej budowie. W miejscu, gdzie zwykle rozwija się ogon, znajdowała się… druga głowa. I to nie w postaci szczątkowej – ale kompletnej, z gardzielą oraz strukturami typowymi dla przedniej części ciała. Organizmy funkcjonowały: żyły, jadły i trawiły pokarm, choć poruszały się niezgrabnie, bo każda głowa reagowała na bodźce niezależnie.
Czytaj też: Robaki z Czarnobyla z “supermocami”. Nikt się tego nie spodziewał
Co zaskoczyło badaczy najbardziej – zjawisko powtarzało się przez wiele tygodni. Hodowla utrzymywała stabilną populację płazińców: część była normalna, część dwugłowa. To pozwoliło rozpocząć szczegółowe analizy morfologiczne i molekularne, których wyniki trafiły do czasopisma Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
Jeden płaziniec, dwie głowy
Stenostomum należy do rzadkich grup zwierząt, które potrafią regenerować utracone fragmenty ciała i rozmnażać się bezpłciowo. W przypadku tych płazińców potomstwo powstaje w procesie paratomii: nowy osobnik rozwija się wzdłuż ciała rodzica, niejako “wewnątrz” niego. Z tyłu pierwszego segmentu formuje się ogon, z przodu następnego – głowa. Gdy rozwój dobiegnie końca, oba segmenty oddzielają się, tworząc dwa niezależne organizmy.
To mechanizm niezwykle precyzyjny, kontrolowany przez gradienty morfogenów – sygnałów molekularnych wyznaczających kierunek przód-tył. Tym razem jednak coś poszło kompletnie inaczej: komórki w miejscu ogona zaczęły budować kolejną głowę. W efekcie ciało robaka przypominało konstrukcję segmentową: głowa-tułów-odwrócona głowa-tułów-ogon. Co ciekawe, drugi osobnik rozwijający się “za” dwugłowym wciąż formował się prawidłowo.
W tych nieprawidłowych segmentach brakowało fragmentu jelita, ujścia układu wydalniczego oraz markerów genetycznych typowych dla ogona. Ale pomimo tak radykalnej zmiany planu ciała, zwierzęta były zdolne do życia.
Następny krok badań przyniósł jeszcze większe zaskoczenie. Kiedy naukowcy przecięli dwugłowe okazy, obie powstałe części zregenerowały brakujące ogony. Co więcej, u fragmentów z odwróconą głową doszło do czymś bezprecedensowego: nowy ogon wyrósł po stronie, która wcześniej była… przodem zwierzęcia.
Dr Ludwik Gąsiorowski z Instytutu Biologii Ewolucyjnej UW mówi:
To, co było przodem, stało się tyłem. Orientacja ciała została ustawiona na nowo. W świecie zwierząt coś takiego praktycznie nie występuje.
U większości zwierząt kierunek przód-tył jest ustalany raz, w stadium zarodkowym, i pozostaje niezmienny przez całe życie. U Stenostomum mechanizm ten okazał się zaskakująco plastyczny.
Dwugłowe osobniki pojawiały się przez ok. 2 miesiące, po czym zjawisko samo zanikło. Badacze sprawdzili dwie główne hipotezy: mutację obejmującą cały organizm i wpływ środowiska. Obie zostały odrzucone. Klonalne potomstwo anomalii było zupełnie normalne, co wyklucza globalną mutację. Warunki środowiskowe również nie dawały sensu – powinny dotyczyć całej populacji, a nie zaledwie części zwierząt.
Co właściwie się stało?
Najbardziej prawdopodobny scenariusz to błąd rozwojowy pojedynczych komórek macierzystych, które niewłaściwie odczytały gradienty morfogenów. Być może doszło do mutacji na poziomie pojedynczej komórki, która następnie dała początek segmentowi z zaburzoną orientacją. Jedyny podobny przypadek opisano 90 lat temu, ale tamte zwierzęta szybko zamierały. Dwugłowe Stenostomum z Warszawy były zdrowe, funkcjonalne i zdolne do dalszego rozwoju.
Czytaj też: Chińczycy twierdzą, że te robaki tworzą idealny „beton”. Czym to właściwie jest?
Znaczenie odkrycia nie kończy się na biologicznej ciekawostce. Dwugłowe płazińce pokazują, że granice plastyczności organizmów są znacznie szersze, niż dotąd przypuszczano. To dowód, że nawet głęboka przebudowa planu ciała nie musi oznaczać utraty funkcji życiowych.
Dr Gąsiorowski podkreśla, że kluczem może być połączenie dwóch cech: prostej budowy i obecności pluripotencjalnych komórek macierzystych w dorosłym organizmie. To unikalny układ, który pozwala płazińcom “przestawiać” kierunki rozwoju nawet w dorosłości.
Naukowcy już planują kolejne kroki: chcą ustalić, które geny aktywują się podczas paratomii i czy możliwe jest sterowanie powstawaniem głowy lub ogona poprzez manipulację ekspresją konkretnych genów. Zrozumienie, jak komórki rozpoznają przód i tył, może mieć znaczenie dla biologii rozwoju, a w dalszej perspektywie – dla medycyny regeneracyjnej.