Ni pies, ni ryba

Szczególne miejsce w panteonie ­azteckich bóstw zajmował Quetzalcoatl – Pierzasty Wąż, współtwórca świata, bóg ziemi, nieba i płodności, zrodzony przez boginię-dziewicę. Miał brata bliźniaka – Xolotla, którego historia była mniej szczęśliwa. Przez wieloletni płacz oślepł, następnie zszedł do krainy umarłych pod postacią psa, skąd wykradł kości i wyniósł je na powierzchnię – w ten sposób według Azteków powstała ludzkość, a Xolotl stał się strażnikiem i przewodnikiem w świecie zmarłych. Miał też umiejętność zmiany w „wodnego psa”, która pomagała mu uciec przed wrogami. Gdy występował w takiej postaci, Aztekowie nazywali go Axolotlem (od „atl” – woda i „xolotl” – pies) – a to imię, przynajmniej dla biologów albo akwarystów, brzmi już pewnie znajomo.

Trzeba wykazać się szczyptą wyobraźni, żeby dostrzec podobieństwo psa i ambystomy meksykańskiej, zwanej także właśnie aksolotlem – czworonożnego płaza z grupy salamander, o długim ogonie, drobnych oczkach i wystających poza ciało skrzelach, przypominających czerwone piórka. Nic dziwnego, że Aztekowie nie wiedzieli do końca, z jakim zwierzęciem mają do czynienia – ambystoma budziła i do dziś budzi, nawet wśród naukowców, wiele zdziwienia i wątpliwości.

Cuda na dnie jeziora

W pewnym sensie ambystoma jest wiecznie młoda. Wykluwa się w postaci larwalnej, ale nie przechodzi później metamorfozy, która u typowych płazów prowadzi do zaniku skrzeli i przejścia osobnika do środowiska lądowego. Aksolotl tymczasem całe życie spędza w środowisku wodnym i w nim też się rozmnaża, zachowując jednak większość cech formy larwalnej. Za ten dziwaczny stan odpowiada niski poziom jednego z hormonów tarczycy. Jeśli wprowadzimy go sztucznie do ciała zwierzęcia, spowoduje przemianę w osobnika dorosłego – z płucami zamiast skrzeli, prowadzącego lądowy tryb życia. Ale zwykle są to osobniki słabe, które żyją znacznie krócej niż formy wodne. Jako jedna z pierwszych metamorfozę w warunkach laboratoryjnych w 1917 r. przeprowadziła Laura Kaufman, biolożka z Uniwersytetu Jagiellońskiego, choć ten płaz nie był jej głównym zainteresowaniem – najbardziej znana była z prac dotyczących drobiarstwa. Przemiany aksolotli dokonała, karmiąc je tarczycami innych zwierząt.

Ambystoma ma też spektakularne zdolności regeneracji organów i tkanek. Gdy zostanie zraniona, po zasklepieniu rany zbierają się w niej komórki okolicznych tkanek i zaczynają się „odróżnicowywać”. Wskutek tego procesu przypominają ostatecznie komórki macierzyste – a więc takie, które mogą namnażać się i przekształcać (czyli różnicować) w rozmaite typy komórek i w ten sposób tworzyć nowe tkanki. Wykorzystując ten mechanizm, ambystoma może regenerować siatkówkę oka, całe kończyny, fragmenty rdzenia kręgowego, a nawet duże części mózgu, jak pokazały m.in. badania Ryoji Amamoto z Uniwersytetu Harvarda opisane w 2016 r. W zregenerowanych fragmentach ciała komórki były w pełni funkcjonalne i odpowiednio reagowały na bodźce. Co ciekawe, zdolności regeneracyjne drastycznie spadają u osobników, które przeszły sztucznie wywołaną metamorfozę.

Według „National Geographic” ambystoma to prawdopodobnie najlepiej przebadana salamandra na świecie. Dzięki swoim cechom ma szerokie zastosowanie jako model do badań genetycznych, embriologicznych, ewolucyjnych czy neurologicznych. Co ciekawe jednak, niewiele jest badań, które opisują jej zachowania.

Przykładem ­pomijania aspektu ­behawioralnego może być wspomniane badanie dotyczące regeneracji mózgu – autorzy skupili się na samych procesach regeneracyjnych, nie zastanawiając się jednak, jak wpływają one na zachowania ambystomy i jak te zachowania zmieniają się w trakcie i po zregenerowaniu uszkodzonych neuronów. Patrząc przez szybę akwarium na to pokracznie urocze stworzenie, wiele osób stwierdzi pewnie, że etologowie – specjaliści od zachowań zwierząt – po prostu nie mają czego badać. Ambystomy prowadzą wyjątkowo bierny tryb życia, zwykle kroczą powoli po dnie zbiornika, rytmicznie poruszając skrzelami, a w warunkach stresowych ocierają się o rośliny lub dryfują bez ruchu. Wystarczy jednak wczytać się w kilka opracowań, żeby odkryć pole do wielu badań.

Z ofiary w łowcę

W 2015 r. Luis Zambrano z Narodowego Autonomicznego Uniwersytetu Meksyku wraz z zespołem opublikował pracę dotyczącą relacji między ambystomą i rakiem Cambarellus montezumae. Ta zmienia się w zależności od etapu życia – małe ambystomy (poniżej 2,6-3,5 cm długości) są ofiarami dorosłych raków (osobników o długości przeszło 3,5 cm), ale po dorośnięciu płazy stają się łowcami i zaczynają polować na młode raki.

Badacze zaobserwowali dwie ­strategie łowieckie, które ambystoma wykorzystuje do chwytania ofiar. Pierwsza nazywana jest pasywną, ponieważ zwierzę czeka, aż potencjalna ofiara przepłynie blisko jego głowy. Gdy to się dzieje, szybko otwiera i zamyka otwór gębowy, kierując głowę ku ofierze. Szeroki otwór gębowy wytwarza siłę ssącą, która momentalnie wciąga nieszczęsnego raka do paszczy aksolotla. Zachowanie to występuje również u innych salamander w środowisku wodnym i znane jest jako strategia „otwórz i wciągnij”. Druga strategia, aktywna, polega na powolnym podkradaniu się do ofiary, z otworem gębowym blisko dna zbiornika, a następnie próbie jej pochwycenia. Według badaczy strategia ta jest wysoce nieefektywna – nawet w 90 proc. przypadków ofiara ucieka drapieżnikowi.

Co ciekawe, strategię pasywną częściej wykorzystują starsze osobniki (osiągające większe rozmiary). Dlaczego? Czy jest to efekt procesu uczenia się, czy rozwoju i wzrostu osobników? Może aparat gębowy młodych osobników jest zbyt mały i słaby, aby wytworzyć odpowiednią siłę ssącą? Jedna z hipotez wskazuje na to, że pasywna strategia polowania opiera się na działaniu płatów skórnych znajdujących się na górnej i dolnej szczęce ambystomy, które rosną w trakcie życia i powiększają siłę zasysania wody. Nie jest też ­jasne, w jaki sposób ambystomy lokalizują swoje ofiary. Najprawdopodobniej dzieje się to za sprawą znajdujących się na powierzchni ciała skupisk receptorów czuciowych wykrywających ruchy wody oraz receptorów sygnałów chemicznych. Ponieważ zwierzęta te żyją na mulistym dnie jeziora, ich wzrok nie jest zbyt rozwinięty. Wszystko to jednak hipotezy, które wymagają zbadania – w kwestiach zachowania ambystom, ich przyczyny czy podłoża ewolucyjnego najczęściej trafiamy na więcej pytań niż odpowiedzi.

Ponieważ ambystoma to coraz bardziej popularny model badawczy, w laboratoriach żyją dziesiątki tysięcy tych zwierząt. Przykładowo, Uniwersytet w Kentucky co roku rozsyła od 15 do 20 tys. embrionów tego gatunku do ośrodków badawczych na całym świecie. Silnie kontrastuje to z dramatyczną sytuacją tego płaza w jego naturalnym środowisku. Jeziora, w których występował pierwotnie, zostały na przestrzeni lat wchłonięte przez miasto Meksyk i dziś albo uległy osuszeniu, albo pozostały po nich tylko sieci kanałów wodnych. W 2014 r. oszacowano, że w stanie naturalnym żyje jedynie około tysiąca osobników tego gatunku, co daje 35 osobników na kilometr kwadratowy – podczas gdy w 1998 r. gęstość populacji wynosiła 6 tys. osobników na kilometr kwadratowy. Ostatnie badania były przeprowadzone siedem lat temu, nie do końca więc wiadomo, jak sytuacja tego płaza wygląda obecnie. Oczywiście rozwiązanie problemu jest bardziej skomplikowane niż wypuszczenie wszystkich ambystom z niewoli do dziczy – za zły stan populacji odpowiadają przede wszystkim zanieczyszczenie wody, osuszenia oraz introdukowane gatunki inwazyjne, jak tilapia nilowa – drapieżna ryba wprowadzona do zbiorników wodnych, w których na wolności żyją jeszcze ostatnie aksolotle. Tilapia żywi się skrzekiem oraz młodymi osobnikami ambystomy i znacząco przyczynia się do zmniejszenia liczebności tego płaza.

Zapach niebezpieczeństwa

Jedno z ciekawszych badań dotyczących ambystomy oraz tilapii przeprowadziła w 2015 r. Guillermina Alcaraz, biolożka z Narodowego Autonomicznego Uniwersytetu Meksyku, która postanowiła sprawdzić, jak osobniki, które nigdy nie miały kontaktu z drapieżnikami, od zawsze przebywające w niewoli, reagują na obecność tilapii. W tym celu umieszczała ofiary i drapieżniki obok siebie w zbiorniku, gdzie dzielił0 je jedynie przezroczyste pleksi. W przypadku niektórych zwierząt w pleksi były otwory, które pozwalały aksolotlom wyczuć substancje chemiczne wydzielane przez tilapię. Część pleksi była zaś nieprzezroczysta, tak żeby płazy nie mogły dostrzec drapieżnika. Pozwalało to zbadać reakcję ambystomy na bodźce wizualne, chemiczne oraz ich połączenie.

Następnie naukowcy obserwowali i liczyli, jak często płazy polują oraz jak skuteczne są te polowania, a także ile czasu spędzają w ukryciu. Wnioski? Ambystomy reagują na obecność tilapii obniżeniem swojej aktywności – dłużej korzystają ze schronienia, udaje im się złapać mniej ofiar i są mniej aktywne. Gdy są umieszczone w nieprzezroczystym pleksi z otworami, reagują o wiele silniej, niż gdy pleksi jest przezroczyste i nie ma w nim otworów. Potwierdza to, że ambystomy mają o wiele lepszy węch niż wzrok.

Z badania wynika przede wszystkim, że ambystoma względem tilapii wykazuje zachowania ochronne charakterystyczne dla ofiary. Mogłoby się wydawać, że to oczywiste zjawisko – dopóki nie prześledzimy historii tilapii w Meksyku. W przeszłości ambystoma była jednym z organizmów na szczycie łańcucha pokarmowego w swoim przydennym ekosystemie. Jednak w latach 70. rząd Meksyku postanowił wprowadzić do jezior zamieszkiwanych przez tego płaza gatunki obce, które miały być źródłem pożywienia dla mieszkańców. Takim gatunkiem była właśnie tilapia, która szybko stała się dominującym w jeziorach drapieżnikiem. Mechanizmy reagowania ambystomy na nowe zagrożenie musiały więc się wykształcić bardzo szybko. Jak do tego doszło?

Autorzy opisywanego badania postawili kilka hipotez. Być może nastąpiła szybka ewolucja ze względu na silną selekcję naturalną – ambystomy, które nie wykształciły żadnych zachowań ochronnych, praktycznie nie miały szans na przetrwanie i rozród w zdominowanym przez tilapię jeziorze. To jednak trudno sprawdzić – nie dysponujemy populacją aksolotli, które w swojej historii nie miały kontaktu z tilapią, a dzięki którym można byłoby porównać reakcję na tego drapieżnika.

Jedną z bardziej prawdopodobnych możliwości jest ta, że ambystomy wykazują wrodzoną, instynktowną odpowiedź na substancje wydzielane przez podobne do tilapii drapieżniki i przez to reagują na tę rybę. Może to być też połączenie wielu możliwości – ambystomy dostosowują już wykształconą reakcję do nowego drapieżnika.

To, że obserwujemy u ambystomy zachowania charakterystyczne dla ofiary, nie musi być jednoznacznie dobrą wiadomością z perspektywy ochrony dzikich populacji tego gatunku. Z jednej strony zmniejszają one ryzyko zjedzenia przez tilapię. Z drugiej obecność alarmujących dla ambystomy substancji chemicznych w wodzie nie musi oznaczać obecności drapieżnika i ryzyka ataku, a wtedy nawet pomimo braku zagrożenia płaz jest mniej aktywny, zdobywa mniej pożywienia, co zmniejsza jego szansę na przetrwanie i posiadanie potomstwa. Niestety, ze względu na stan, w jakim znajduje się obecnie populacja „wodnego psa”, takie detale mają znaczenie. Badania behawioralne dostarczają więc nie tylko informacji interesujących dla etologów, ale także niezbędnych dla ochrony tego gatunku.

Ambystoma meksykańska pełna jest więc sprzeczności. To gatunek gruntownie przebadany, ale wciąż tajemniczy. Niepozorny i skryty, lecz fascynujący dla kolejnych pokoleń badaczy. Krytycznie zagrożony, ale obecny na całym świecie. Wiecznie młody bóg śmierci, który pod postacią „wodnego psa” wciąż stara się uciec przed wrogami. ©

Autorka uczy się w I LO im. Mikołaja Kopernika w Łodzi. Jest stypendystką Krajowego Funduszu na Rzecz Dzieci i finalistką Olimpiady Wiedzy Ekologicznej.