Hadie embryá sa hneď na začiatku vývoja stáčajú do charakteristickej pravotočivej špirály. Doteraz však odborníci netušili, prečo je to tak. V súčasnosti už majú možnú odpoveď na túto otázku.
Hadie embryá sa počas vývinu stočia do špirály. Zdroj: iStock/Suriyapong Koktong
Výskum, ktorým sa zaoberal medzinárodný výskumný tím pod vedením kanadských vedcov, odhalil pravdepodobné vysvetlenie jednej z nezvyčajnejších čŕt vývoja hadov, a teda prečo sa embryá pred vyliahnutím stočia do tesných špirál. Zdá sa, že toto stočenie pomáha hadom prispôsobiť sa mimoriadne dlhým telám, ktoré ich odlišujú od všetkých ostatných stavovcov.
Zistenia, uverejnené v časopise Current Biology, naznačujú, že špirála vzniká v dôsledku rýchleho predlžovania tela embrya, pričom jeho črevo pôsobí ako akási kotviaca šnúra. Toto fyzické obmedzenie spôsobuje, že rastúce telo hada sa ohne a stočí do pravotočivej špirály.
Za všetko môže rozloženie embrya
Tento objav pridáva embryá hadov k dlhému zoznamu prirodzene sa vyskytujúcich špirálovitých štruktúr, ktorých pochopenie vedci stále skúmajú. „Špirály v sebe skrývajú istú dávku tajomstva a my len začíname chápať, ako vznikajú tieto tvary v prípade zvierat, napríklad v stočených črevách, ulitách slimákov a teraz aj v stočených embryách hadov,“ hovorí hlavná autorka Alexandra Weberová, ktorá v súčasnosti študuje zoológiu na Univerzite Britskej Kolumbie.
Autorka štúdie sa rozhodla preskúmať publikované výskumy a múzejné databázy s fotografiami vyvíjajúcich sa hadov. Vedci získali snímky viac ako 900 embryí 39 druhov hadov a iných plazov. Počas prvých týždňov po znášaní vajec sa im zdalo, že sa embryá stočia iba doprava, teda od hlavy k chvostu.
„V týchto štádiách nemajú embryá svaly, pomocou ktorých by sa mohli pohybovať, a tak ich rôzne sily nútia stočiť sa doprava,“ vysvetľuje Alexandra Weberová. „Nevedeli sme však, čo ich k tomu vedie.“
Keďže embryá ešte neboli schopné aktívne pohybovať svojím telom do požadovanej polohy, vedci predpokladali, že toto skrútenie spôsobuje nejaký fyzikálny jav ich vývoja.
Doktor Raul Diaz, spolupracovník z Kalifornskej štátnej univerzity v Los Angeles, využil na podrobnejšie anatomické skúmanie embryí hadov CT vyšetrenie. Snímky odhalili štruktúru, ktorú doteraz vedci nikdy nezachytili. Črevo hadov bolo stočené do špirály, navyše bolo oddelené od zvyšku tela, obklopené výbežkami krvných ciev. Toto pozorovanie poskytlo tímu mechanizmus, ktorý hľadali.
Embryá hadov sa musia rýchlo predlžovať, aby had počas rastu nakoniec dosiahol svoju zvyčajnú veľkosť, avšak črevo nerastie rovnakým tempom. Tento nesúlad v raste vytvára mechanické obmedzenie, ktoré pomáha telo vytlačiť do špirály.
„Pomaly rastúce črevo brzdí predlžujúce sa telo. Telo sa ohne a skrúti do stočeného tvaru,“ vysvetľuje Tetsuto Mijašita, hlavný autor výskumu, vedúci tímu a evolučný biológ z Kanadského múzea prírody. „Embryá sa začnú vyskytovať na opačnej strane ako žĺtok. A keďže žĺtok je vždy na ľavej strane embrya, embryo sa vždy začne stáčať doprava.“
Prečo sa smer stočenia neskôr mení
Embryá nezostávajú počas celého vývoja v tomto pravotočivom usporiadaní. Ako rastú, žĺtok sa zmenšuje a embryá získavajú viac priestoru na zmenu polohy. Zrejú im aj svaly, čo im umožňuje začať sa pohybovať samostatne.
„Niektoré zostávajú stočené doprava, ale niektoré sa stočia späť na ľavú stranu,“ hovorí Alexandra Weberová. „Takže polovica týchto embryí sa tesne pred vyliahnutím stočí doprava a druhá polovica zas doľava.“
Výsledky naznačujú, že najskorší smer stočenia je daný vývojovou anatómiou a fyzikálnymi silami, nie zámerným svalovým pohybom. Tento objav zároveň ilustruje, ako môže jednoduchá pozorovacia otázka viesť k širšiemu biologickému poznaniu.
„Vedcov už dlho fascinuje, ako a prečo sa hadom vyvinul ich zvláštny tvar tela. Aby na túto otázku odpovedali, mali tendenciu sa hlboko ponoriť do sofistikovaného genetického výskumu,“ hovorí Tetsuto Mijašita. „Ide o kľúčové objavy. Ale v tomto prípade sme počas lockdownu pre kovid odhalili tajomstvo hada pomocou prekvapivo jednoduchého prístupu. Stačilo si prejsť album s embryami hadov, zaznamenať, ktorým smerom sú stočené, a poriadne preskúmať ich anatómiu.“
Výskumníci sa domnievajú, že ten istý všeobecný model by mohol v budúcnosti pomôcť vedcom pri skúmaní ďalších špirálovitých štruktúr, ktoré sa vyskytujú v živých organizmoch. „Otvára sa nám teraz možnosť ďalej rozvíjať tento model s cieľom vysvetliť aj iné špirálovité tvary v prírode,“ dodáva Tetsuto Mijašita.
Zdroje: Current Biology, Science Daily
(RR)
