Zaskakująco skomplikowana praca konstrukcyjna prostych gąbek

Przy tak prostym planie ciała można by się spodziewać, że gąbki będą zwiotczałe i miękkie. W rzeczywistości jednak potrafią być solidne i twarde, bo ich galaretowaty środek często pełen jest mikroskopijnych kawałków z twardych minerałów znanych jako spikule lub skleryty. Pojawiają się one w wielu pięknych kształtach: kolce, bosaki, przypominające pyłek kulki i rozgałęzienia koralowe. Spikule funkcjonują jak szkielet wewnętrznym, nadając gąbkom kształt i podparcie.

Obecnie Sohei Nakayama z uniwersytetu Kioto odkrył, jak gąbki budują ten szkielet i jego odkrycie powtarza ważną lekcję o tych stworzeniach: mogą wyglądać na proste, ale wygląd może oszukiwać.

Nakayama badał gąbkę o nazwie Ephydatia fluviatilis, którą można znaleźć na skałach w słodkiej wodzie, skąd wyciąga zielone, przypominające palce wypustki do wody. Ten gatunek rozmnaża się bezpłciowo, przez tworzenie małych paczuszek komórek, zwanym gemulami, które rozwijają się w kolejną gąbkę. Podczas rozwoju komórki zwane sklerocytami zaczynają tworzyć długie kolczaste spikule.

Gąbka nie tworzy spikuli na chybił trafił. Nakayama odkrył, że układa je w ścisły i poddany określonemu reżimowi sposób. Po wytworzeniu leżą one niemal poziomo. Następnie gąbka przesuwa je do pozycji horyzontalnej, przesyłając je czasami do przeciwległej części ciała. Następnie podciąga spikule do góry i pcha je w kierunku zewnętrznym. Rozpycha to również zewnętrzną warstwę gąbki, a więc stworzenie staje się większe i przypomina kształtem namiot. Na koniec spikule zostają umocowane na miejscu.

Gąbka powtarza następnie ten proces, podciągając więcej spikuli do tych, które już są pionowe. Niektóre spikule z tej następnej fali tworzą poziome poprzeczki, żeby ustabilizować budowlę; inne pozostają pionowe i jeszcze bardziej powiększają ciało gąbki.

Różne klasy komórek wykonują te czynności. Skleroblasty wytwarzają spikule. Osobny cech „komórek transportujących” przyczepia się następnie do spikul i ciągnie wewnątrz gąbki. Endopinakocyty cementują spikule na miejsce. Ale nikt nie wie, które komórki podnoszą je do góry.

Ten podział pracy przypomina ludzką brygadę budowlaną. Każda komórka w rosnącej gąbce ma własną rolę i pracują razem, by zbudować trwałą strukturę z surowców lokalnych.

W odróżnieniu jednak od ludzkiej brygady komórki gąbki nie mają planu architektonicznego, na którym mogłyby się oprzeć. Zamiast tego same organizują siebie i swoje spikule, prawdopodobnie postępując według bardzo prostych reguł, które dają niepokojąco skomplikowane zachowania. Pod tym względem gąbki są może bliższe termitom, które potrafią budować termitiery-drapacze chmur dzięki wspólnemu działaniu wielu niemyślących, wyspecjalizowanych jednostek.

Źródło: Nakayama, Arima, Kawai, Mohri, Inui, Sugano, Koba, Tamada, Nakata, Kishimoto, Arai-Shindo, Kojima, Matsumoto, Fujimori, Agata & Funayama. 2015. Dynamic Transport and Cementation of Skeletal Elements Build Up the Pole-and-Beam Structured Skeleton of Sponges. Current Biology http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.08.023

The surprisingly complicated construction work of simple sponges

Not Exactly Rocket Science, 17 września 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

Ed Yong 

Mieszka w Londynie i pracuje w Cancer Research UK. Jego blog „Not Exactly Rocket Science” jest próbą zainteresowania nauką szerszej rzeszy czytelników poprzez unikanie żargonu i przystępną prezentację.