13 Dinge, die Sie über Planarien nicht wussten

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Steve Begin, Flickr

Planarien – frei lebende Plattwürmer, die auf der ganzen Welt in terrestrischen, marinen und Süßwasserumgebungen gefunden werden – sind faszinierende Organismen mit einer interessanten Naturgeschichte ... und einer ziemlich komplizierten Beziehung zur biomedizinischen Forschung. Viele Arten dieser Würmer können bei der Enthauptung ihre Körperteile einschließlich eines neuen Kopfes nachwachsen lassen und gehören daher zu den Organismen der Wahl in der Regenerationsforschung. Aber sie werden auch in mehreren anderen Forschungsbereichen „wiederentdeckt“, darunter in der Pharmakologie und den Neurowissenschaften. Und sie sind auch ziemlich süß. Hier sind einige Dinge, die Sie wahrscheinlich nicht über sie wussten.

1. Einige Arten praktizieren chemische Kriegsführung.

Es gibt mehrere marine Planarienarten und mindestens eine terrestrische Planarienart, die Tetrodotoxin produzieren, eine der tödlichsten bekannten Substanzen. Ein Gegenmittel ist nicht bekannt.

2. Ihr Mund befindet sich in der Mitte ihres Körpers – und er wird nicht nur zum Essen verwendet.

A. G. Pagan. Angepasst vonDas erste Gehirn: Die Neurowissenschaften der Planarien.Copyright Oxford University Press.

Alle Planarien sind Fleischfresser (auch Kannibalen); die meisten sind aktive Raubtiere oder zumindest Aasfresser. Bei der Jagd auf kleine Beutetiere wie Wasserflöhe wickeln sich Planarien wie eine Würgeschlange um ihre Beute. Die Essenszeit spielt sich wie eine Szene aus einem Horrorfilm ab: Zum Fressen strecken die Würmer ein röhrenförmiges Organ, Rüssel oder Rachen genannt, aus, das sich in der Mitte ihres Körpers befindet. Ihr Mund befindet sich an der Spitze des Pharynx, die auch als Anus fungiert.

3. Sie waren fast das Tiermodell, das die Genetik im 20. Jahrhundert definierte.

Im frühen 20. Jahrhundert betrachtete Thomas Hunt Morgan – der Vater der modernen Genetik – Planarien und die Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) als potenzielle Tiermodelle. Er wählteDrosophila, und der Rest ist Wissenschaftsgeschichte.

4. Die meisten Planarienarten haben zwei Augen, die immer „gekreuzt“ aussehen; niemand weiß warum.

ODER. Heide.

Es gibt auch Arten mit vielen Augen, die über ihren Körper verteilt sind; Arten mit nur einem Auge; und augenlose Arten. Seltsamerweise kann ein enthaupteter planarer Körper Licht erkennen, und viele planare Arten haben ohrenähnliche Strukturen auf ihren Köpfen, die keinen Schall, sondern Chemikalien erkennen; man könnte sagen, dass sie mit ihren Ohren schmecken und riechen.

5. Es gab einen echten Comic mit dem TitelPlanarischer Mensch.

Neal Obermeyer

Planarian Man ist die Kreation von Neal Obermeyer, einem Journalisten und redaktionellen Cartoonisten aus Omaha, Nebraska. Planarian Man ist erwartungsgemäß ein Superheld, der halb planar und halb menschlich ist. Seine Ursprungsgeschichte besagt, dass er entstand, als sich ein kleiner Junge im Rahmen eines High-School-Experiments in den Finger schnitt, als er eine Planarie aufschnitt. Ein kleines Stück des Wurms gelangte in den Schnitt und schließlich begann sich der Junge zu verändern, bis er der kriminell bekämpfende Planarian Man wurde.

6. Planarien zeigen Verhaltensweisen, die Sucht sehr ähnlich sind, wenn sie viele der gleichen Drogen erhalten, die Menschen missbrauchen.

Lange Zeit gaben Wissenschaftler Planarien eine Vielzahl von Medikamenten und anderen Chemikalien, um Aspekte der Physiologie zu erforschen, aber nicht um bestimmte Bereiche wie Sucht zu untersuchen. Das änderte sich im Jahr 2001, als eine Gruppe unter der Leitung von Dr. Robert Raffa von der Temple University in Philadelphia ein Papier veröffentlichte, in dem planares Verhalten beschrieben wurde, das „Entzugssymptomen“ bei Kokainexposition ähnelt. Dieses Papier weckte ein erneutes Interesse an der systematischen Erforschung der planaren Pharmakologie. Seitdem sind viele andere Medikamente in die Liste der Substanzen aufgenommen worden, die bei diesen Würmern ein suchtähnliches Verhalten hervorrufen können, darunter Nikotin, Amphetamine und Cannabinoide und viele andere Medikamente. Apropos Topf…

7. Planarien wurden erwähnt aufDie Urknalltheorie.

Einer vonTheorieHauptfiguren ist die Neurowissenschaftlerin Amy Farrah Fowler, die von der Neurowissenschaftlerin Mayim Bialik gespielt wird. In der Episode 'The Monster Isolation', die am 21. Februar 2013 erstmals ausgestrahlt wurde, beschwerte sich Amy über einige nikotinsüchtige Affen, die auf ziemlich grobe Weise einen Entzug durchmachten, und sagte dann: „... Marihuana-missbrauchende Plattwürmer; diese Jungs waren weich!“

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8. Zwei andere Fernsehsendungen erwähnten auch Planarien... Beide am selben Tag und zur selben Zeit!

Am 16. März 2014 haben beideDIe laufenden Totenund die neu erfundeneKosmosDokumentarserie, moderiert von Neil deGrasse Tyson, sprach über Planarien. ImDIe laufenden TotenEpisode „The Grove“, sagt ein Mädchen namens Mika: „Ich vermisse den Naturwissenschaftsunterricht. Außer, wenn wir eklige Sachen machen mussten, wie zerschnittene Planarienwürmer.“ Und in der Episode „Einige der Dinge, die Moleküle tun“Kosmosverwendeten Planarien in einem Abschnitt über Evolution. Leider war die Animation afrisches WasserPlanarier in aMarineUmgebung, und die Animation bewegte sich nicht wie ein Süßwasserplanarier. Ich denke, ich sollte froh sein, dass sie überhaupt Planarien zeigten.

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9. Viele Arten von Planarien können verlorene Teile regenerieren – einschließlich ihrer Köpfe, die rudimentäre, aber voll funktionsfähige Gehirne enthalten.

A. G. Pagan. Angepasst vonDas erste Gehirn: Die Neurowissenschaften der Planarien. Copyright Oxford University Press.

Wenn Sie eine Planarie in mehrere Stücke schneiden, regeneriert sich jedes Stück mit der Zeit zu einem vollständigen Wurm. Und wenn Duenthauptenein Planarier, er wird nicht sterben. Der Kopf wird weiterleben und sich bewegen und schließlich einen neuen Körper regenerieren. Der kopflose Körper regeneriert schließlich einen neuen Kopf, einschließlich seines Gehirns und Nervensystems.

Apropos Nervensystem: Im Gegensatz zu den meisten bilateralen Tieren (die eindeutig rechte und linke Seite zeigen) haben Planarien nicht ein, sondern zwei Nervenstränge, die entlang ihres Körpers verlaufen. Es ist unklar, warum sie zwei von ihnen brauchen.

10. Wenn Sie Planarien auf eine bestimmte Weise schneiden, können Sie ihnen mehrere Köpfe wachsen lassen.

Ja, Sie haben richtig gelesen: Wie die mythische Hydra können Planarien mehrere Köpfe sprießen – in einigen Fällen bis zu 10. Das Phänomen wurde erstmals 1814 in John Graham Dalyells Buch berichtet.Beobachtungen einiger interessanter Phänomene in der Tierphysiologie, gezeigt von mehreren Arten von Planarien. (Interessanterweise war Dalyell kein ausgebildeter Wissenschaftler, sondern Jurist; Sie können in diesem Buch mehr über den Amateur-Naturforscher lesen.) In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler damit begonnen, einige der molekularen Mechanismen zu enträtseln, die die Entwicklung mehrerer Köpfe bei Planarien auslösen können . Dieses Papier, obwohl recht technisch, enthält einige wirklich schöne Bilder von mehrköpfigen Würmern.

Und es wird besser (oder seltsamer!). Wenn Sie eine Planarie halbieren, entwickelt normalerweise der Kopfteil einen neuen Schwanz und der Schwanzteil einen neuen Kopf. Vor kurzem haben Wissenschaftler gelernt, wie man einem Schwanzteil einen anderen Schwanz anstelle eines Kopfes und einen vorderen Teil wachsen lässt, um einen anderen Kopf anstelle eines Schwanzes zu entwickeln. Hier sind ein paar Beispiele:

Dr. Junji Morokuma, Levin-Labor, Tufts University

11. Planarien sind lernfähig, und nach der Enthauptung erinnern sich die Körper mit neu regenerierten Köpfen an das Gelernte.

In den 1950er und 1960er Jahren führten der experimentelle Psychologe James V. McConnell und Mitarbeiter eine Reihe von Experimenten mit Planarien durch, um Gedächtnisprozesse zu untersuchen. Einige dieser Experimente schienen darauf hinzuweisen, dass sich viele der regenerierten Würmer tatsächlich an ihr Training erinnerten, wenn man Planarier trainierte, auf bestimmte Reize zu reagieren, sich nicht nur daran erinnerten, sondern wenn man ihnen den Kopf abschnitt und den Körpern erlaubte, einen neuen Kopf zu regenerieren !

Aus einer Reihe komplexer Gründe traute ein erheblicher Teil der wissenschaftlichen Gemeinschaft diesen Experimenten nicht und nannte Probleme bei der Verwendung geeigneter Kontrollen, Voreingenommenheit von Beobachtern und andere weniger höfliche Gründe. Aber 2013 veröffentlichte eine Gruppe unter der Leitung von Dr. Mike Levin von der Tufts University ein wirklich interessantes Papier, in dem sie schlüssig demonstrierten, dass Planarien tatsächlich lernen können und dass sich der Schwanz erinnern wird.

12. Wenn Sie das Gehirn eines Planariers in den Körper eines anderen Planariers transplantieren, wird das Transplantat seinen neuen Körper halten und schließlich kontrollieren.

Es gibt mehrere Beispiele für Experimente, bei denen Forscher das Gehirn eines Planariers entfernten und in den Körper eines anderen Wurms „einbauten“, wobei die Funktion zumindest teilweise wiederhergestellt wurde. Als ob dies nicht bemerkenswert genug wäre, waren diese Gehirntransplantationen manchmal sogar erfolgreich, wenn die beiden Würmer gehörtenverschiedene Arten. Noch bizarrere Experimente untersuchten, was passieren würde, wenn man ein marines Planariengehirn seziert und es schräg, manchmal sogar rückwärts, in denselben Wurm zurücksteckt. Auch hier zeigten die Würmer zumindest eine teilweise Erholung. Eine ausführlichere Darstellung dieser Experimente finden Sie in meinem Buch,Das erste Gehirn: Die Neurowissenschaften der Planarien.

13. DARWIN STUDIERTE PLANARE.

Charles Darwin selbst untersuchte bestimmte Landplanarier und bemerkte, obwohl er nicht der Erste war, deren Regenerationsfähigkeiten. Mit seinen eigenen Worten:

„Nachdem man einen von ihnen quer in zwei fast gleiche Teile geschnitten hatte, hatten beide innerhalb von vierzehn Tagen die Form perfekter Tiere. Ich hatte jedoch den Körper so geteilt, dass eine der Hälften beide die unteren Öffnungen enthielt und die andere, belanglos, keine. Im Laufe von fünfundzwanzig Tagen nach der Operation hätte die perfektere Hälfte von keinem anderen Exemplar unterschieden werden können.“