Hybrydy: jak zwierzęta współpracują z roślinami

Relacje między roślinami i zwierzętami czasem przybierają tak ścisłą formę, że trudno jednoznacznie odróżnić, gdzie kończy się jeden organizm, a zaczyna drugi.

30.09.2023

Czyta się kilka minut

Hybrydy
Kwiat raflezji w parku narodowym Gunung Gading. Kuching, Malezja, luty 2019 r. / HERRIEYNAHA / SHUTTERSTOCK

Najbardziej spektakularny przykład zwierzęco-roślinnej symbiozy można znaleźć na rafach koralowych. To dzięki współpracy z jednokomórkowymi glonami (algami) koralowce, należące do bezkręgowców, mogą tworzyć największe struktury biologiczne na Ziemi.

Algi żyją wewnątrz komórek koralowców, dzięki czemu są bezpieczne i mogą korzystać ze związków azotu, fosforu, a także dwutlenku węgla, którego potrzebują do prowadzenia fotosyntezy. Odwdzięczają się żywicielom stałymi dostawami cukrów i tlenu. Obecność alg zwiększa szybkość tworzenia przez koralowce wapiennego szkieletu i nadaje im kolor. Badania prowadzone na koralowcach nieposiadających glonów symbiotycznych pokazały, że roczne przyrosty ich szkieletów wynoszą niespełna 2 mm, podczas gdy u koralowców żyjących w symbiozie mogą być dziesięciokrotnie większe.

Gdy ta obopólnie korzystna współpraca zostaje zerwana, dochodzi do zjawiska blaknięcia raf koralowych. Przy zbyt wysokiej temperaturze wody koralowce pozbywają się alg, spowalniają proces wzrostu i tracą barwy – a w dłuższej perspektywie wiele z nich obumiera. O tym, jak gwałtowne może być to zjawisko, przekonali się m.in. John A. Burt z Uniwersytetu w Nowym Jorku i współpracownicy, którzy opisali blaknięcie ośmiu raf koralowych w Zatoce Perskiej w 2017 r. w czasopiśmie „Coral Reefs”. Codziennie woda na głębokości rafy nagrzewała się przeciętnie do 36 st. Celsjusza (w najgorętszych porach dnia nawet do 37,7 st.), co dla wielu z tych organizmów było już nie do zniesienia. W efekcie, między kwietniem a wrześniem 2017 r. ­kolory (a zatem i roślinnych partnerów) straciło 94 proc. koralowców. Po roku trzy czwarte z nich już nie żyło.

Nieśmiertelna hydra

Mitologiczna hydra jest przedstawiana jako wielogłowy potwór, siejący grozę w rejonie miasta Lerna w starożytnej Grecji. Jego pokonanie było jedną z dwunastu prac Heraklesa, który próbował odcinać wężowe głowy hydry mieczem. Bezskutecznie, bowiem na miejscu jednej odciętej głowy odrastało kilka nowych. Hydra viridissima, czyli stułbia zielona, zapożyczyła nazwę od mitologicznego monstrum właśnie ze względu na niesamowitą zdolność do regeneracji. Znacząco różni się jednak od swojej imienniczki.

Stułbia nie wygląda jak potwór – jej długość ciała wynosi do 3 cm. Żyje w słodkich wodach stojących i wolno płynących, głównie w strefach przybrzeżnych jezior oraz stawów. Choć prowadzi osiadły tryb życia, może się przemieszczać, odrywając i przyczepiając do podłoża otwór gębowy i stopę. Dla larw owadów czy pierścienic stułbia ma jednak coś z potwora – jest drapieżnikiem. Poluje na organizmy, które są w stanie zmieścić się w jej jamie chłonąco-trawiącej. Gdy tylko ofiara dotknie jednego z ośmiu ramion stułbi, natychmiast w jej stronę wystrzeliwane są „harpuny” z jadem, który ją paraliżuje. Pozostałe ramiona łapią zdobycz.

W przerwach między posiłkami stułbia korzysta z przekąsek w postaci maltozy, dostarczanej przez glony żyjące w jednej z warstw komórek jej ciała. Algi należące do gatunku Chlorella ­vulgaris zadomowiły się w komórkach nabłonka stułbi, gdzie mają dostęp do wody i niezbędnych substancji organicznych, a także są chronione przed enzymami trawiennymi. Glony dostarczają stułbi składniki odżywcze wytwarzane w procesie fotosyntezy i nadają jej charakterystyczny, jaskrawozielony kolor. Podczas długich okresów ciemności (np. zakwitów wody, blokujących dostęp do światła słonecznego), Chlorella ginie i hydra znów musi odżywiać się w klasyczny dla drapieżników sposób. Kiedy dobre warunki świetlne powracają, glony ulegają szybkiemu namnożeniu i mogą ponownie zasiedlić organizm żywiciela w ciągu kilku dni.

Największą zagadką stułbi jest jednak jej nieśmiertelność. Oczywiście, może zginąć np. w paszczy ryby, ale dzięki obecności hydramycyny (substancji bakteriobójczej) nie imają się jej żadne infekcje. Jeśliby hydrę pokroić, to odtworzy swój organizm z fragmentów. Jej zdolnością do regeneracji zachwycał się już ­XVIII-wieczny szwajcarski przyrodnik Abraham Trembley, który rozcinał stułbię na kawałki i jako pierwszy udowodnił, że rozmnażanie bezpłciowe, przez pączkowanie, występuje w królestwie zwierząt. Dziś wiemy, że większość ciała stułbi zbudowana jest z komórek macierzystych. Mają one zdolność ciągłego dzielenia się i przekształcania w komórki wyspecjalizowane. Dorosły organizm stułbi zachowuje więc zdolność, która u innych zwierząt występuje jedynie we wczesnych fazach rozwoju embrionalnego.

Miętowe robaki

Spacerując po plażach północno-zachodniej Francji, można zaobserwować osobliwe zielone organizmy, na pierwszy rzut oka wyglądające jak wodorosty. Przykuły one uwagę angielskiego botanika Fredericka Keeble, który często spędzał wakacje w pobliżu miasta Roscoff w Bretanii. Uczony nazwał je roślinami-zwierzętami i opisał w 1910 r. Dziś znamy je jako płazińce Symsagittifera roscoffensis, zwane też robakami z Roscoff lub robakami sosu miętowego (wyglądają tak, jakby ktoś rozlał taki sos na plaży).

Symsagittifera są niemal przezroczyste, a jednak wydają się zielone. To dzięki maleńkim komórkom alg Platymonas, które są pochłaniane przez larwy płazińców i żyją wewnątrz ich ciał. Całe życie alg, od narodzin do śmierci, przebiega wewnątrz ciał płazińców. Dociera do nich światło słoneczne i w swoich żywych, ruchomych „szklarniach” prowadzą fotosyntezę, a niektóre jej produkty dostają się do ciał Symsagittifera i je odżywiają. Same glony korzystają z użytecznych dla siebie produktów przemiany materii płazińców, pozyskując je np. z kwasu moczowego. Biorą także udział w usuwaniu toksycznych metabolitów.

Robaki nie pobierają pokarmu w klasyczny dla zwierząt sposób, więc ­dorosłe osobniki pozbawione są „ust” oraz ­przewodu pokarmowego. Muszą za to zadbać o stały dostęp do światła. Dlatego w trakcie przypływu zakopują się w piasku, a w momencie odpływu wychodzą na jego powierzchnię, aby algi mogły przeprowadzać fotosyntezę. Związek alg i płazińców jest tak bliski, że tylko za pomocą mikroskopu można stwierdzić, gdzie kończy się zwierzę, a zaczyna roślina.

Co ciekawe, w świecie przyrody występuje również proces zamiany zwierzęcia w roślinę. Jedne z najbardziej fascynujących morskich ślimaków kradną roślinom chloroplasty. Kleptoplastia to specyficzna forma symbiozy, w której ­organizm ma zdolność do przejmowania i przytrzymywania funkcjonujących plastydów (organelli roślinnych, najczęściej chloroplastów) z trawionych ciał ofiar. Umiejętność tę posiadają niektóre wirki, bruzdnice i orzęski. Została także zaobserwowana u ślimaków.

Elysia chlorotica wygląda jak miniaturowy liść sałaty – przypomina go ubarwieniem i kształtem ciała. Dzieje się tak za sprawą chloroplastów, które pozyskuje od glonów z rodzaju Vaucheria. Wbudowuje je w komórki nabłonka jelita i może prowadzić fotosyntezę nawet przez 9 miesięcy. W tym czasie osiągający ok. 3 cm ślimak nie potrzebuje pokarmu, korzystać może jedynie ze światła i dwutlenku węgla asymilowanego przez symbiotyczne chloroplasty. Zważywszy na to, że cykl życia ślimaka trwa ok. 10 miesięcy, staje się on prawie zupełnie samowystarczalny. „Ukradzione” glonom chloroplasty mają pełną wydajność przez około miesiąc, więc ślimak musi je uzupełniać. Wyzwanie jest ułatwione dzięki temu, że ślimak żywi się różnymi gatunkami glonów.

Cudzym kosztem

Znamy więc szereg organizmów wywodzących się z grupy istot cudzożywnych, które w toku ewolucji nauczyły się korzystać z pomocy glonów, by w swoich ciałach przeprowadzać fotosyntezę. Ale zdarzają się też sytuacje odwrotne, gdy to rośliny upodabniają się do zwierząt. Nie wszystkie bowiem mają chloroplasty i same przygotowują sobie swój posiłek.

Kanianka to prawdziwa osobliwość. Nie ma korzeni ani liści. Jej nasiona kiełkują wiosną i od razu poszukują żywiciela. Kiedy trafią na młode pędy (np. wierzby), chwytają się ich, tracą kontakt z glebą i żyją dalej jako pasożyt. Przyrastają do tkanek przewodzących żywiciela i bardzo szybko pną się ku górze. Z pewnością każdy kiedyś widział poskręcane, nagie, czerwone pędy, ciasno oplatające gałęzie innych roślin. Tak właśnie wygląda kanianka.

Bardziej wyrafinowane metody odżywiania się ma indonezyjska raflezja. Ta pasożytnicza roślina nie posiada liści, korzeni ani nawet łodygi. Aby przeżyć, wysysa wodę i składniki odżywcze z korzeni i łodyg innych roślin (głównie pnączy), otulając je cienkimi włóknami, wyglądającymi jak komórki grzybów. Przez kilka lat praktycznie żyje we wnętrzu swoich żywicieli. A potem wypuszcza pączek, który po kilku miesiącach rozwija się w gigantyczny kwiat – dzbanek, okolony mięsistymi płatkami. Może mieć on nawet metr średnicy. By przyciągać zaś potrzebne do zapylenia muchy, roślina wydziela intensywny zapach gnijącego mięsa. Raflezja potrafi także kraść DNA swoich żywicieli i wbudowywać je do swojego własnego genomu.

Mięsne przekąski

Wbrew pozorom, popularne rośliny mięsożerne nie są w pełni cudzożywne. Dzbaneczki, rosiczki, kapturnice czy muchołówki z przyjemnością korzystają z mięsnych przekąsek, równolegle prowadzą jednak także fotosyntezę. W naturze rośliny te występują głównie w siedliskach, które są wyjątkowo niekorzystne dla prawidłowego wzrostu i rozwoju dla roślin zielonych, np. w szczelinach skał, na terenach piaszczystych, wysokich torfowiskach.

Rośliny mięsożerne posiadają bardzo zróżnicowane metody polowania i różnorodne pułapki. Mogą to być proste dzbanki wypełnione płynem trawiącym, chwytne pęcherzyki (pływacze), chwytne liście (muchołówka) i różnego rodzaju substancje lepiące (tłustosz, rosiczka). Mechanizmy ich działania są bardzo wyrafinowane. „Paszcza” muchołówki to dwie połówki liścia zaopatrzone w ząbki, które się zamykają po podrażnieniu włosków czuciowych. Aby tak się stało, roślina musi otrzymać sygnał z dwóch różnych włosków w określonym czasie. Wówczas liść przymyka się na tyle, by uniemożliwić owadowi ucieczkę. Dopiero czując szamotanie się ofiary, pułapka zatrzaskuje się na dobre, a gruczoły wewnątrz skórki wydzielają enzymy trawienne.

Rośliny żyjące „po zwierzęcemu” nie są produktem symbiozy, jak te zwierzęta, w których ciałach zachodzić może proces fotosyntezy. Ale jedne i drugie pokazują kreatywność ewolucji, która czasem pozwala sobie na nietypowe eksperymenty. Dla niej w zasadzie nie ma barier poza jedną – nie może wyewoluować tylko to, co nie ma prawa działać. ©

KATARZYNA NOWICKA jest rzeczniczką prasową Centrum Nauki Kopernik. Należy do zespołu organizacyjnego Festiwalu Przemiany.

 

Festiwal Przemiany

Od 6 do 8 października w Centrum Nauki Kopernik w Warszawie odbędzie się Festiwal Przemiany, a na nim m.in. wystawa „Superorganizm”, z pracami artystów inspirujących się zwierzętami przeprowadzającymi fotosyntezę i roślinami zachowującymi się „jak zwierzęta”. „Tygodnik” jest patronem medialnym festiwalu. Wstęp wolny.

Robaki S. ­roscoffensis są bohaterami instalacji „­Plant~Animals” Elvina Flamingo, który zbudował dwa inkubatory mieszczące 27 kolonii tych organizmów.

Punktem wyjścia filmu animowanego „R/ewolucja” Jarosława Kozakiewicza są szerszenie azjatyckie, posiadające na odwłokach mikroskopowe „panele fotowoltaiczne” – struktury przetwarzające światło na użyteczną dla tych owadów formę energii.

Interspecies” Susanny Hertrich to poszukiwania artystyczne nawiązujące do samej idei hybryd. Inspirowane klasycznymi portretami zdjęcia pokazują twarze ludzi wyposażonych w dodatkowe narządy, pochodzące ­od zwierząt.

Dziękujemy, że nas czytasz!

Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →

Dostęp 10/10

  • 10 dni dostępu - poznaj nas
  • Natychmiastowy dostęp
  • Ogromne archiwum
  • Zapamiętaj i czytaj później
  • Wybrane teksty dostępne przed wydaniem w kiosku
  • Także w formatach PDF, EPUB i MOBI
10,00 zł

Dostęp kwartalny

Kwartalny dostęp do TygodnikPowszechny.pl
  • Natychmiastowy dostęp
  • 92 dni dostępu = aż 13 numerów Tygodnika
  • Ogromne archiwum
  • Zapamiętaj i czytaj później
  • Wybrane teksty dostępne przed wydaniem w kiosku
  • Także w formatach PDF, EPUB i MOBI
79,90 zł
© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]

Artykuł pochodzi z numeru Nr 41/2023

W druku ukazał się pod tytułem: Hybrydy