Вивчення глистів, що годують кров’ю, свідчить про складну адаптацію

Повна банка з п’явками сидить на столі в офісі Марка Сіддала в Американському музеї природознавства. П’явки, довжиною в один дюйм і покриті оранжевим горошком, повільно пливуть по воді. Особливо одна п’явка привертає увагу Сіддала. Раптом воно почало брижати вгору-вниз у витончених вигинах, змушуючи воду ковзати по вашому тілу, щоб ваша шкіра могла приймати більше кисню. "Вона гарна, подивись на неї", - каже Сіддалл. "Це дуже складна поведінка. Крім цього, єдиними тваринами, які плавають у вертикальному та хвилястому візерунку, є кити та тюлені".

майбутнього

Для Сіддалла п’явки є предметом гордості, одержимості та захоплення. Стіни вкриті плакатами та зображеннями п’явок. Його лабораторія завалена банками, наповненими п’явками, які він збирав у найнебезпечніших місцях світу. Подумайте, що ризики того варті, адже тепер ви можете скласти еволюційну історію цих тварин: як сотні мільйонів років тому звичайний черв’як породив складні п’явки, що поширилися по всій планеті.

Це не було випадком кохання з першого погляду. Будучи хлопчиком, який виховувався в Канаді, Сіддалла відштовхували п'явки, які напали на нього, коли він плавав у лісових ставках. Він почав цікавитись їхньою біологією, коли був студентом університету Торонто, де зацікавився, як п’явки розповсюджують паразитів між жабами та рибами. Ніхто не знав, чи можуть паразити, які переносять п’явки, переходити від одного виду до іншого, чи їх вибір був обмеженим. Знання цього вимагало знання того, як деякі п’явки пов’язані між собою, щось, що виявив Сіддол, було невирішеною невідомістю.

Наприкінці 90-х років вчені розробляли методи, які могли б пролити світло на еволюцію п'явок, такі як послідовності ДНК тварин та комп'ютерні програми, які могли використовувати ці послідовності для реконструкції еволюційних дерев. Коли Сіддалл приєднався до музею в 1999 році, еволюція п'явок стала його основною одержимістю. Тільки тут був улов: щоб простежити все дерево, Сіддал повинен був отримати види з усіх його основних гілок. Для цього потрібна була серія експедицій до таких місць, як Південна Африка, Мадагаскар, Французька Гвіана, Болівія, Чилі та Аргентина.

"П'явки не можна затримувати", - говорить Сіддалл. "Наживка - це завжди ми. Ви можете перевертати каміння або гілки, але врешті-решт, на вашому шляху будуть цікаві речі". Стати приманкою окупається. Дослідження Сіддала показали, що предки п'явок були, ймовірно, прісноводними черв'яками, які нешкідливо харчувалися рибою або ракоподібними на поверхні, як це роблять найближчі живі родичі п'явок. ДНК цих хробаків не тільки більше схожа на таку, як у п'явки, ніж у будь-якої іншої тварини, але вони розвивають такий же присосок біля основи хвоста, який п’явки використовують для повзання.

Еволюційне дерево п’явок вказує на те, що найдавніші наземні хребетні могли бути їх першими господарями. Сіддалл визначив кілька важливих нововведень, які ранні п’явки розвивали, перетворюючись на клітини крові. Вони придбали присоску, за допомогою якої могли проникати до своїх гостей, щоб пити кров. Пізніше деякі п'явки створили групу з трьох щелеп, щоб зішкребти шкіру. Вони також потребували хімічних речовин, які могли б тримати кров чистою, щоб вона не згорталася в організмі. Для цього завдання п’явки розробили безліч різних молекул, які впливають на різні фази згортання, поряд з іншими молекулами, що запобігають запаленню. Фармацевтичні компанії виділили деякі з цих молекул і продають їх як антикоагулянти.

Кров є хорошим джерелом енергії, але це не збалансоване харчування. Комарі та інші клітини крові розвинули симбіоз з бактеріями, які можуть утворювати вітаміни та амінокислоти, необхідні для життя. Здається, п’явки створили власні асоціації і навіть створюють спеціальні камери в горлі, де можуть жити бактерії. Останні особливо важко вивчити, оскільки вчені повинні знаходити п’явки з великими органами, що містять бактерії, щоб їх розсікати. Виявляється, одні з найбільших зустрічаються у видів, що мешкають на задній частині бегемота. Хоча йому не пощастило зібрати будь-який безпосередньо, коли він подорожував до Південної Африки і наблизився до бегемотів, рейнджер згадував, що одного з цих тварин було вбито після входу в сад і послав п'явку з прикладу бегемота. "Виявилося, що він містить абсолютно унікальний рід бактерій", - пояснює Сіддалл.

Після того, як оригінальні п’явки вдосконалили основне обладнання для харчування кров’ю, вони переїхали в нові місця проживання. Дослідження Сіддала вказують на те, що вони спочатку еволюціонували у прісній воді, а потім перемістилися в океан і суху місцевість. Сухопутні п’явки стали особливо вправними в засідці господарів, використовуючи їх гострі органи чуття для виявлення вуглекислого газу та тепла. На голові у них 10 очок, які вони можуть використовувати для виявлення рухомих об’єктів. "Вони мають неймовірне бачення", - говорить Сіддалл. "Якщо провести рукою по полі зору, вони стежать за рухом".

Протягом останніх кількох років Сіддалл проводив ретельне дослідження північноамериканських лікарських п’явок, з’ясовуючи, які гени найкраще виявляють відмінності між різними популяціями п’явок. Виявляється, деякі групи насправді можуть представляти абсолютно нові види. "Ми вважаємо, що ми знайшли новий вид у нью-йоркському парку Гарріман", - говорить він. Але найбільший сюрприз стався, коли Сіддалл застосував нові методи до найвідомішого зразка - європейської лікарської п’явки Гірудо лікарський.

У Стародавньому Римі лікарі використовували цей вид для знекровлення пацієнтів та лікування таких станів, як головний біль та ожиріння. Традиція продовжувалась протягом 2000 років. У 1860-х роках лондонські лікарні щороку використовували мільйони лікарських п'явок. Хоча лікарі більше не кровоточать своїх пацієнтів, Гірудо лікарський він насолоджувався відродженням. Хірурги, які повторно імплантують пальці та вуха, спостерігали, що пацієнти швидше заживають за допомогою цих тварин. Всмоктуючи кров і вводячи антикоагулянти, п’явки збільшують кровотік через відновлені кровоносні судини.

У 2004 році Управління з контролю за продуктами та ліками США (FDA) затвердило Гірудо лікарський як медичний ресурс, і кілька компаній роблять великий бізнес, імпортуючи їх до США з Європи. Співпрацюючи з Пітером Тронтелем в Університеті Любляни, Словенія, Сіддалл почав збирати п'явки з усієї Європи та замовляти їх у постачальників. Проаналізувавши ДНК п'явки, вони отримали великий сюрприз. "Європейська лікарська п'явка - це зовсім не унікальний вид", - зазначає Сіддол. "Є принаймні три".

Сіддалл і Тронтель намагаються визначити різновиди трьох видів та їх відмінності. Він сподівається, що його відкриття призведе до змін у правилах FDA. Найголовніше, що він сподівається привернути увагу до долі європейських п'явок. Надмірне захоплення та знищення середовищ існування різко зменшило їх кількість. "Ситуація з справжньою європейською лікарською п'явкою може бути набагато гіршою, ніж ми думали", - говорить Сіддалл.

* Ця стаття з’явилась у друкованому виданні 0028, 28 березня 2006 р.