Изследването на кръвохрани червеи показва сложна адаптация

Бурканът, пълен с пиявици, седи на маса в кабинета на Марк Сидал в Американския природонаучен музей. Пиявици, всяка с дължина един инч и покрити с оранжеви полка точки, плуват бавно през водата. По-специално една пиявица привлича вниманието на Сидал. Изведнъж тя започна да се вълнува нагоре и надолу в изящни извивки и кара водата да се плъзга по тялото ви, за да може кожата ви да поеме повече кислород. "Тя е красива, погледнете я", казва Сидал. "Това е много сложно поведение. Освен това единствените животни, които плуват във вертикален и вълнообразен модел, са китовете и тюлените".

бъдещата

За Сидал пиявиците са източник на гордост, мания и очарование. Стените са покрити с плакати и снимки на пиявици. Лабораторията му е пълна с буркани, пълни с пиявици, които е събрал на някои от най-опасните места в света. Помислете, че рисковете си заслужават, тъй като вече можете да съберете еволюционната история на тези животни: как преди стотици милиони години един обикновен червей е породил сложните пиявици, които са се разпространили по цялата планета.

Не беше случай на любов от пръв поглед. Като дете, отглеждано в Канада, Сидал е бил отблъснат от пиявици, които са го нападнали, когато е плувал в горските езера. Той започва да се интересува от тяхната биология, когато е бил студент в университета в Торонто, където се интересува от това как пиявиците разпространяват паразити между жаби и риби. Никой не знаеше дали паразитите, носени от пиявици, могат да прескачат от един вид на друг или изборът им е ограничен. Познаването на това изискваше да се знае как някои пиявици са свързани помежду си, нещо, което Сидал откри, беше неразрешено неизвестно.

В края на 90-те години учените разработват методи, които могат да хвърлят светлина върху еволюцията на пиявици, като ДНК последователности на животни и компютърни програми, които могат да използват тези последователности за реконструкция на еволюционни дървета. Когато Сидъл се присъединява към музея през 1999 г., еволюцията на пиявиците се е превърнала в основната му мания. Само че имаше уловка: за да проследи цялото дърво, Сидал трябваше да получи видове от всичките му основни клонове. Това изисква поредица от експедиции до места като Южна Африка, Мадагаскар, Френска Гвиана, Боливия, Чили и Аржентина.

„Пиявиците не могат да бъдат задържани“, казва Сидал. "Стръвта винаги сме ние. Можете да обръщате камъни или клони, но в крайна сметка интересни неща ще ви дойдат." Ставането на стръв се отплаща. Изследванията на Сидал показват, че предците на пиявиците вероятно са били сладководни червеи, които безвредно са се хранили с риба или ракообразни на повърхността, както правят най-близките живи роднини на пиявиците. ДНК на тези червеи е не само по-подобна на тази на пиявицата, отколкото на което и да е друго животно, но те развиват същата вендуза в основата на опашката, която пиявиците използват за пълзене.

Еволюционното дърво на пиявиците показва, че най-старите сухоземни гръбначни животни може да са били първите им домакини. Сидал е идентифицирал няколко важни нововъведения, които ранните пиявици са разработили, превръщайки се в кръвни клетки. Те се сдобиха с вендуза, с която могат да проникнат в гостите си, за да пият кръв. По-късно някои пиявици развиха група от три челюсти, за да остъргват кожата. Те също се нуждаеха от химикали, които да поддържат кръвта чиста, за да не се съсирва в тялото. Пиявиците са разработили много различни молекули за тази задача, които засягат различни фази на съсирването, заедно с други молекули, които предотвратяват възпалението. Фармацевтичните компании са изолирали някои от тези молекули и ги продават като антикоагуланти.

Кръвта е добър източник на енергия, но не е балансирана диета. Комарите и други кръвни клетки са развили симбиоза с бактерии, които могат да направят витамини и аминокиселини необходими за живота. Изглежда, че пиявиците са създали свои собствени асоциации и дори създават специални камери в гърлото, където бактериите могат да обитават. Последните са особено трудни за изследване, тъй като учените трябва да намерят пиявици с големи органи, съдържащи бактерии, за да ги дисектират. Оказва се, че едни от най-големите се срещат във вид, който живее в задната част на хипопотама. Въпреки че нямал късмет да събира директно, когато пътувал до Южна Африка и се приближил до хипопотамите, рейнджър си спомни, че едно от тези животни е било убито след влизане в градина и е изпратило пиявица от задника на хипопотама. "Оказа се, че съдържа напълно уникален род бактерии", обяснява Сидъл.

След като оригиналните пиявици усъвършенстваха основното оборудване за хранене с кръв, те се преместиха в нови местообитания. Изследванията на Siddall показват, че те първо са еволюирали в прясна вода, а след това са се преместили в океана и сухия терен. Сухоземните пиявици станаха особено вещи в засадата на домакините, използвайки острото си сетиво за откриване на въглероден диоксид и топлина. Те имат 10 глави на главите си, които могат да използват за откриване на движещи се обекти. „Те имат невероятна визия“, казва Сидал. „Ако прекарате ръката си в полезрението им, те следват движението“.

През последните няколко години Siddall провежда внимателно проучване на северноамериканските медицински пиявици, за да установи кои гени най-добре разкриват вариации между различните популации пиявици. Оказва се, че някои групи всъщност могат да представляват изцяло нови видове. „Смятаме, че сме открили нов вид в Ню Йоркския държавен парк Хариман“, казва той. Но най-голямата изненада дойде, когато Сидал приложи новите техники към най-известния образец от всички, европейската лекарствена пиявица Хирудо лекарствен.

В древен Рим лекарите са използвали вида, за да кървят пациенти и да лекуват състояния като главоболие и затлъстяване. Традицията продължава 2000 години. През 60-те години на миналия век лондонските болници използват милиони лекарствени пиявици всяка година. Въпреки че лекарите вече не кървят пациентите си, Хирудо лекарствен той се радва на прераждане. Хирурзите, които реимплантират пръсти и уши, са забелязали, че пациентите се лекуват по-бързо с помощта на тези животни. Чрез смучене на кръв и инжектиране на разредители на кръв, пиявиците увеличават притока на кръв през отново свързани кръвоносни съдове.

През 2004 г. Американската администрация по храните и лекарствата (FDA) одобри Хирудо лекарствен като медицински ресурс, а няколко компании правят голям бизнес, като ги внасят в САЩ от Европа. Работейки с Питър Тронтел от Университета в Любляна, Словения, Сидал започва да събира пиявици от цяла Европа и да ги поръчва от доставчици. Когато анализираха ДНК на пиявицата, те получиха голяма изненада. "Европейската лекарствена пиявица изобщо не е уникален вид", отбелязва Сидал. „Има поне три“.

Siddall и Trontelj се опитват да определят сортовете на трите вида и техните разлики. Той се надява откритието му да доведе до промени в регламентите на FDA. Най-важното е, че се надява да предизвика внимание върху тежкото положение на европейските пиявици. Прекомерното улавяне и унищожаване на местообитания драстично намали броя им. "Ситуацията с истинската европейска лекарствена пиявица може да бъде много по-ужасна, отколкото си мислехме", казва Сидъл.

* Тази статия се появи в печатното издание от 0028, 28 март 2006 г.