![]() |
Rulik nadrzewny czy mleko wampirów? Widzisz te niby małe purchaweczki? |
Zapuszczony las to taki, który przypomina puszczę. Ale i coś „zaniedbanego”, zapuszczonego, z licznymi pozornie zabałaganionymi, leżącymi próchniejącymi kłodami drzewa. Niektórzy zapewne chcieliby posprzątać, wygrabić, wykosić, by było jak na polu golfowym. Przyroda jednak woli być zapuszczona z siedliskiem martwego drzewna tętniącego życiem.
Nie wszystko co jest w lecie i przypomina grzyba jest grzybem. Przykładem mogą być śluzowce. Kiedyś zaliczano je do grzybów, ale po poznaniu niezwykłej ich biologii stworzono dla nich osobny takson. Zasłużyły na taksonomiczną niepodległość i indywidualność. Śluzowce są ewolucyjnym reliktem, gdy powstawały organizmy wielokomórkowe. Łączą w sobie fazę życia jednokomórkowego by czasem w swoim cyklu życiowym łączyć się i jeden wielokomórkowy organizm. Najczęściej w stresie środowiskowym, w jakimś tam zagrożeniu. Bo rozmnażanie płciowe daje większą różnorodność i ułatwia przetrwanie. Można oczywiście szukać jakichś analogii do życia społecznego ludzi, dylematu między samotnym indywidualizmem a zbiorową współpracą. To oczywiście coś dla filozofów. Łatwiej się filozofuje, gdy dogłębniej zna się przyrodę, w tym filozofię przyrody.
Ostatnio rulika nadrzewnego spotkałem w rezerwacie U źródeł rzeki Łyny, na pniu próchniejącego drzewa (zapewne widywałem go i wcześniej ale nigdy nie "dostrzegłem"). Dodatkowo okazałó się, że w starym lesie spotkać można... wampirze mleko. Zatem rulik czy wampirze mleko? Dawniej przenikało nas myślenia magiczne i spersonifikowane. Wszędzie były ślady demonów i potworów. Do spotkanych obiektów tworzyliśmy opowieści pełne sił różnorakich, by objaśnić i wyjaśnić świat. Stąd wampirze mleko jako nazwa dla rulika. Ale ja zajmę się opowieścią przyrodniczą w oparciu o wiedzę przyrodniczą, Zapewniam, że też jest niezwykle intrygująca i wciągająca.
Rulik nadrzewny (Lycogala epidendrum) to prawdziwy mistrz kamuflażu i ewolucyjna osobliwość. Jest śluzowcem, który jest znacznie bardziej fascynujący, niż mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Małe jest piękne i niezwykle ciekawe, trzeba tylko uważności w patrzeniu na świat, by go zobaczyć. I dociekliwości by dowiedzieć się więcej. Co to jest, co widzimy jako małe purchawki? Jest to tak zwana zrosłozarodnia, która okryta jest dwuwarstwową okrywą. Zarodniki są bezbarwne, o powierzchni siateczkowanej i pokrytej brodawkami. Mają średnicę zarodniki 4–7 μm. Niedojrzała masa zarodników ma barwę różowo-fioletową. W większości przypadków śluźnia śluzowców jest niewielka. Czasami bywa tak mała, że trudno ją zaobserwować. Ale największa odnaleziona śluźnia miała powierzchnię około jednego metra kwadratowego, grubość jednego centymetra i ważyła 20 kilogramów. Czyli małe może być czasem wielkie.
A teraz wyobraźcie sobie leśną scenerię po deszczu. Na butwiejącym pniu, wśród mchów i paproci, dostrzegacie nagle małe, pomarańczowe i szare kuleczki. To właśnie on – rulik nadrzewny. Młode owocniki mają zazwyczaj intensywny, różowo-pomarańczowy kolor, przypominający koraliki z jakiejś leśnej biżuterii. Ich powierzchnia jest gładka i lśniąca, a w dotyku przypominają nieco galaretkę. W miarę dojrzewania, te urocze kulki zmieniają barwę na bardziej stonowaną – od szaroróżowej po brązową, a ich skórka staje się bardziej chropowata, niczym miniaturowa, spękana ziemia. Osiągają zazwyczaj od 3 do 15 milimetrów średnicy, ale potrafią rosnąć w imponujących skupiskach, tworząc prawdziwe "łańcuchy pereł" na drewnie. Niczym maluteńkie purchawki.
Gdzie szukać tych niezwykłych stworzeń? Rulik nadrzewny to prawdziwy kosmopolita, co oznacza, że spotkacie go niemal na każdym kontynencie. Jego ulubione miejsca to martwe drewno: pnie, kłody, gałęzie, a nawet sterczące kikuty drzew. Szczególnie upodobał sobie wilgotne i butwiejące podłoże, gdzie znajduje obfitość materii organicznej. Las to jego dom, a rozkładające się drewno – spiżarnia i kołyska jednocześnie. Możecie go znaleźć zarówno w lasach liściastych, jak i iglastych, w parkach, a nawet w przydomowych zaroślach, o ile znajdzie odpowiednie warunki. I o ile będziecie uważni i spostrzegawczy.
Rulik nadrzewny skrywa kilka fascynujących tajemnic. Po pierwsze, czerwonawa ciecz. Jeśli delikatnie naruszycie młodego rulika, często wypłynie z niego substancja o intensywnym, rdzawym kolorze, przypominająca krew. Stąd też potoczna nazwa "wampirze mleko". Nie ma się jednak czego obawiać – to nie krew, lecz płyn pełen barwników i innych związków, które prawdopodobnie odgrywają rolę w ochronie rozwijających się zarodników.
Po drugie, to, co widzimy jako kuliste owocniki, to tylko jeden z etapów życia rulika. Prawdziwym "bohaterem" jest tu plazmodium – ameboidalna komórka, która pełza po podłożu. Żyje swoim indywidualnym, jednokomórkowym życiem. Niczym miniaturowy łowca-zbieracz lub sprytny detektyw, poszukuje i pochłania bakterie, drożdże i inne mikroorganizmy, będące jej pożywieniem. Plazmodium potrafi powoli się przemieszczać, choć niewidoczne jest to dla ludzkiego oka, co jest świadectwem niesamowitych zdolności adaptacyjnych tych organizmów. To właśnie ten ruch sprawia, że śluzowce fascynują naukowców badających logikę i inteligencję w przyrodzie.
W jaki sposób śluzowce, mimo braku mózgu czy układu nerwowego, potrafią znaleźć najkrótszą drogę w labiryncie, jest jednym z najbardziej fascynujących zagadnień w biologii i informatyce. Tak, prowadzono i nadal prowadzi się bardzo intensywne badania nad tym zjawiskiem, głównie na gatunku strzępek wielogłowy (Physarum polycephalum). Najbardziej znane i spektakularne eksperymenty, które zapoczątkowały szerokie zainteresowanie "inteligencją" śluzowców, przeprowadził japoński naukowiec Toshiyuki Nakagaki i jego zespół na początku XXI wieku. Oto, jak to wyglądało. Na płytce agarowej tworzono labirynt (np. w kształcie litery "U" lub bardziej złożonych ścieżek). W jednym punkcie labiryntu umieszczano plazmodium Physarum polycephalum, a w drugim (na "wyjściu" z labiryntu) źródło pożywienia, np. płatki owsiane. Śluzowiec zaczynał się rozprzestrzeniać, tworząc sieć przypominającą rurki. Początkowo eksplorował wiele możliwych ścieżek w labiryncie. Po pewnym czasie, zwykle w ciągu kilku godzin, śluzowiec stopniowo wycofywał się z dłuższych i ślepych zaułków, pozostawiając zagęszczone i zoptymalizowane "rurki" cytoplazmatyczne tylko na najkrótszej ścieżce łączącej źródło pokarmu z punktem startowym.
Wyniki były zdumiewające: organizm bez mózgu rozwiązywał problem, który dla człowieka wymaga logicznego myślenia. Mechanizm tego "rozwiązywania labiryntu" opiera się na prostych, lokalnych zasadach i dynamicznej optymalizacji sieci, a nie na centralnym "myśleniu". Plazmodium rozszerza się i tworzy sieć rurek cytoplazmatycznych, które eksplorują wszystkie dostępne ścieżki. To trochę jak burza mózgów, gdzie generowane są wszystkie możliwe rozwiązania. W rurkach plazmodium występuje rytmiczny przepływ cytoplazmy (tzw. strumień protoplazmatyczny), który zmienia kierunek co kilkadziesiąt sekund. Gdy plazmodium napotka źródło pożywienia, sygnały (np. cząsteczki chemiczne) rozprzestrzeniają się w sieci, wpływając na lokalne właściwości rurek. Rurki, przez które płynie więcej cytoplazmy (bo prowadzą do źródła pożywienia lub są częścią krótszej drogi, a więc mają mniejszy opór), stają się grubsze i bardziej przepustowe. Dzieje się tak dzięki mechanizmom regulacji skurczów białek w ścianach rurek oraz osadzaniu się dodatkowych materiałów. Z kolei rurki, które nie prowadzą do pokarmu, lub te, które są częścią dłuższych dróg (a więc przepływ przez nie jest mniejszy i napotykają większy opór), stopniowo się zwężają i zanikają. To swego rodzaju "zapominanie" nieefektywnych rozwiązań. Kluczem jest tu system pozytywnego sprzężenia zwrotnego. Efektywne rurki stają się szersze, co zmniejsza opór i zwiększa przepływ, co z kolei jeszcze bardziej je wzmacnia. Nieefektywne rurki zanikają, co eliminuje niepotrzebne połączenia. Ostatecznie, sieć stabilizuje się na najbardziej efektywnej, czyli najkrótszej, ścieżce.
Niektóre badania sugerują również, że śluzowce wydzielają na swojej drodze śluz, który może działać jako forma zewnętrznej pamięci przestrzennej, sygnalizując miejsca, które zostały już zbadane. To pozwala im unikać ponownego wchodzenia w te same obszary. Badania nad Physarum polycephalum mają ogromne znaczenie, nie tylko dla biologii, ale także dla dziedzin takich jak informatyka i inżynieria. Zdolność śluzowców do znajdowania optymalnych rozwiązań zainspirowała rozwój algorytmów komputerowych, które naśladują ich zachowanie. Algorytmy "Physarum-like" są używane do rozwiązywania złożonych problemów, takich jak projektowanie sieci transportowych, logistyka, a nawet rozwój sztucznych sieci neuronowych. Modele matematyczne oparte na dynamice przepływu cytoplazmy w plazmodium pomagają zrozumieć, jak tworzą się i optymalizują złożone sieci (np. internet, sieci energetyczne). Badania te rzucają światło na to, jak złożone zachowania i zdolność do rozwiązywania problemów mogą wyłaniać się z prostych, zdecentralizowanych interakcji na poziomie komórkowym, bez potrzeby istnienia mózgu.
To niesamowite, jak prosty organizm, będący w pewnym sensie żywym reliktem ewolucji, może pokazać nam tak zaawansowane "strategie" rozwiązywania problemów. I to wszystko dzieje się pod naszym okiem, w zapuszczonych lasach i laskach.
Śluzowce, w tym nasz rulik nadrzewny, nie są ani grzybami, ani roślinami, ani zwierzętami, choć przez długi czas klasyfikowano je razem z grzybami. Stanowią one osobną linię ewolucyjną protistów, która jest niezwykle zróżnicowana i obejmuje organizmy jednokomórkowe i proste wielokomórkowe.
Co czyni śluzowce tak intrygującymi w kontekście ewolucji? Ich cykl życiowy, z dominującym stadium plazmodium – jednokomórkowej, aczkolwiek wielojądrowej masy bez sztywnych ścian komórkowych – jest w pewnym sensie ewolucyjnym reliktem. Przypomina on hipotetyczne stadia przejściowe, gdy życie na Ziemi ewoluowało od prostych form jednokomórkowych do złożonych organizmów wielokomórkowych. Plazmodium, z jego ameboidalnym ruchem i zdolnością do tworzenia owocników w odpowiedzi na zmiany środowiskowe, to jakby żywe laboratorium ewolucji, pokazujące, jak organizmy mogły eksperymentować z formami i funkcjami, zanim utrwaliły się bardziej złożone struktury. Śluzowce, z ich niezwykłą prostotą i jednocześnie zaskakującą złożonością behawioralną (na przykład w znajdowaniu najkrótszych dróg w labiryncie), dają nam unikalne spojrzenie na wczesne etapy rozwoju życia na Ziemi. Są żywym świadectwem ewolucyjnych prób i błędów, które doprowadziły do powstania ogromnej różnorodności form życia, które znamy dzisiaj.
Następnym razem, gdy spacerując po lesie, natkniecie się na te niepozorne, perłowe kuleczki, pamiętajcie, że macie przed sobą nie tylko uroczy element leśnego krajobrazu, ale także kawałek historii ewolucji. Prawda, że to fascynujące?
Śluzowce, naukowo określane jako Mycetozoa (czasem także Myxomycetes), to grupa organizmów, która przez wieki sprawiała naukowcom mnóstwo kłopotów z klasyfikacją. Dawniej wrzucano je do worka z grzybami, potem do zwierząt, a nawet roślin! Dziś wiemy, że stanowią one odrębną, choć niejednorodną, linię ewolucyjną w obrębie protistów (obecnie często klasyfikowanych w supergrupie Amoebozoa, w podtypie Conosa), czyli eukariotów, które nie pasują ani do zwierząt, ani do roślin, ani do grzybów. Jest to prawdziwa "szuflada" dla ewolucyjnych dziwadeł, a śluzowce są jednymi z jej najjaśniejszych klejnotów.
Biologia śluzowców jest równie nietypowa, co ich pozycja systematyczna. Ich cykl życiowy jest dwufazowy i obejmuje dwa główne stadia: plazmodium (śluźnia) i sporangia (zarodnie). Plazmodium (ślluźnia) to najbardziej charakterystyczna faza śluzowców właściwych. Jest to wielojądrowa masa protoplazmy, która nie jest podzielona na pojedyncze komórki. Wyobraź sobie gigantyczną amebę, która może rozrastać się do zaskakujących rozmiarów – od kilku milimetrów do nawet metra kwadratowego! Plazmodium pełza po podłożu za pomocą nibynóżek, wydzielając śluzowatą warstwę. Ruch ten jest bardzo powolny (rzędu milimetrów na godzinę), ale niezwykle precyzyjny. Plazmodium to prawie drapieżnik. Odżywia się w procesie fagocytozy, otaczając i pochłaniając bakterie, drożdże, a nawet inne małe organizmy (np. pierwotniaki czy zarodniki grzybów). Potrafi też wydzielać enzymy trawienne na zewnątrz, rozkładając martwą materię organiczną.
Mimo braku układu nerwowego, plazmodium wykazuje zdumiewającą "inteligencję". Reaguje na bodźce takie jak: chemotaksja (ruch w kierunku lub od substancji chemicznych, np. pokarmu lub toksyn), fototaksja (ruch w kierunku lub od światła, większość gatunków unika światła podczas fazy wzrostu, ale szuka go do rozsiewania zarodników), termotaksja (reakcja na zmiany temperatury) i thigmotaksja (reakcja na dotyk).
- Sporangia właściwe: pojedyncze zarodnie, często osadzone na trzonkach (jak np. u rulika nadrzewnego).
- Aetalium (zrosłozarodnia): zlane ze sobą zarodnie, tworzące jednolitą masę (jak np. u Wykwitu piankowatego, Fuligo septica).
- Plazmodiokarpium: plazmodium przekształca się w siatkowate lub rozgałęzione struktury, w których powstają zarodniki.
W pewnym momencie dwie haploidalne komórki (pełzaki lub pływki) tego samego gatunku, ale różniące się genetycznie (co jest ważne dla różnorodności genetycznej), łączą się (plazmogamia i kariogamia), tworząc diploidalną zygotę. Zygota ta następnie rozwija się, przekształcając w nowe plazmodium, zamykając cykl życiowy.
Filogeneza, czyli badanie historii ewolucyjnej organizmów, śluzowców jest polem intensywnych badań i dyskusji. Długo były one klasyfikowane z grzybami, ze względu na podobieństwo w produkcji zarodników. Jednak badania molekularne i mikroskopowe wykazały, że jest to zbieżność ewolucyjna, a nie pokrewieństwo. Ich sposób odżywiania (fagocytoza) i ruch (pełzanie) są typowe dla pierwotniaków. Obecnie śluzowce właściwe (Myxomycetes/Myxomycota) są umieszczane w supergrupie Amoebozoa, razem z innymi amebami. Uważa się, że Amoebozoa rozeszły się bardzo wcześnie na drzewie życia eukariotów.
Dlaczego powstały organizmy wielokomórkowe, np. przez pośrednie stadium kolonii? Pisałem już wcześniej na blogu o obronie przed zjadaniem (dużego nikt nie połknie), a śluzowce wskazują jeszcze na jeden mechanizm – rozmnażanie w reakcji na trudne warunki środowiska. Niczym ptaki zbierające się w kolonie lęgowe lub jelenie zbierające się na rykowiskach.
Unikalny cykl życiowy śluzowców z plazmodium – wielojądrową, nagą protoplazmą – jest uważany za pierwotną formę organizacji eukariotycznej, która pojawiła się bardzo wcześnie w historii życia. Kiedy na Ziemi zaczęły powstawać organizmy wielokomórkowe, ewolucja "testowała" różne strategie. Śluzowce, z ich plazmodium, oferują nam wgląd w jedną z tych "prób". Zamiast dzielić się na oddzielne, wyspecjalizowane komórki, które tworzą tkanki i organy (jak u zwierząt i roślin), śluzowce rozwinęły komórczakowatość (nie one jedne w świecie organizmów żywych) – stan, w którym wiele jąder funkcjonuje w jednej, ogromnej masie cytoplazmy. To strategia efektywna w poszukiwaniu pokarmu i rozrastaniu się, ale z ograniczonym potencjałem do złożoności i specjalizacji. Komórczakowatość to jakaś forma przezwyciężenie bariery wielkości, bo jeśli komórka z jądrem rośnie, to jak efektywnie do cytoplazmy (coraz większej) docierać ma mRNA? Jak ma zachodzić ekspresja genów w łączności z tym co w cytoplazmie zachodzi? Zbyt długie ścieżki dostaw. Komórczakowatość to rodzaj kompartymentacji, dzielenie się na mniejsze elementy bez podziału komórkowego, bez zakładania błon komórkowych czy ścian komórkowych.
Choć śluzowce nie ewoluowały w kierunku złożonych organizmów tkankowych, ich sukces w postaci około 1000 opisanych gatunków i kosmopolitycznego występowania świadczy o ich doskonałym przystosowaniu do niszy ekologicznej, którą zajmują. Są żywym przykładem alternatywnych dróg ewolucji i przypominają nam, jak różnorodne i pomysłowe potrafi być życie na Ziemi. Ich istnienie to świadectwo, że ewolucja nie zawsze zmierza do tworzenia coraz bardziej skomplikowanych struktur, ale także optymalizuje proste, ale skuteczne rozwiązania, które przetrwały miliony lat. A jednocześnie pokazują, że życie biologiczne wiele razy na różne sposoby dążyło do wytworzenia organizmów wielokomórkowych. czy to bardziej proces niż przypadek.