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Seltsame Experimente zeigen, dass Plattwürmer trainiertes Verhalten beibehalten können, selbst nachdem sie enthauptet wurden. Foto von Flickr-Nutzer gailhampshire
Es ist seit langem bekannt, dass viele Arten von Würmern die bemerkenswerte Fähigkeit haben, Körper und sogar bestimmte Organe nachwachsen zu lassen, wenn sie abgeschnitten wurden. Neue Forschungen von Wissenschaftlern der Tufts University haben jedoch ergeben, dass Planarier - kleine Kreaturen, die oft als Plattwürmer bezeichnet werden und im Wasser oder an Land leben können - in der Lage sind, etwas noch Erstaunlicheres zu regenerieren.
Die Forscher Tal Shomrat und Michael Levin trainierten Plattwürmer, um über eine raue Oberfläche zu gelangen und Zugang zu Nahrungsmitteln zu erhalten, und entfernten dann ihre Köpfe. Zwei Wochen später, nachdem die Köpfe zurückgewachsen waren, erlangten die Würmer irgendwie ihre Tendenz, über unwegsames Gelände zu navigieren, wie die Forscher kürzlich im Journal of Experimental Biology dokumentierten.
Nach zwei Wochen wuchsen die Köpfe der Würmer nach, zusammen mit dem Training, das sie vor der Enthauptung erhalten hatten. Bild über Journal of Experimental Biology / Shormat und Levin
Das Interesse an Plattwurmerinnerungen geht auf die 1950er Jahre zurück, als eine Reihe seltsamer Experimente des Michigan-Biologen James McConnell darauf hinwies, dass Würmer die Fähigkeit erlangen könnten, durch ein Labyrinth zu navigieren, indem sie mit den Überresten anderer Plattwürmer gefüttert wurden, die darauf trainiert worden waren, durch das Labyrinth zu rennen gleiches Labyrinth. McConnell spekulierte, dass eine Art genetisches Material namens „Gedächtnis-RNA“ für dieses Phänomen verantwortlich ist und zwischen den Organismen übertragen werden könnte.
Spätere Forschungen zur planaren Gedächtnis-RNA nutzten die Tatsache, dass die Würmer nach der Enthauptung leicht Köpfe regenerieren konnten. In einigen Studien wurden die Köpfe der Würmer abgeschnitten und dann regeneriert, während sie in RNA-Lösungen schwammen. In anderen Fällen wurden Würmer, die bereits für die Navigation in einem Labyrinth geschult wurden, getestet, nachdem sie enthauptet worden waren und ihre Köpfe nachgewachsen waren.
Unglücklicherweise wurden McConnells Ergebnisse weitgehend diskreditiert - Kritiker wiesen auf schlampige Forschungsmethoden hin, und einige machten sogar geltend, Planarier hätten keine Kapazität für das Langzeitgedächtnis - und die Forschung in diesem Bereich schlummerte. Vor kurzem haben Shomrat und Levin jedoch automatisierte Systeme zum Trainieren und Testen der Würmer entwickelt, mit denen standardisierte und strenge Maßnahmen zur Erfassung und Speicherung von Erinnerungen durch die Organismen im Laufe der Zeit durchgeführt werden können. Und obwohl die Gedächtnis-RNA immer noch als Mythos gilt, haben ihre jüngsten Forschungen bestätigt, dass die Erinnerungen dieser Würmer auf erstaunlich bizarre Weise funktionieren.
Das automatisierte System der Forscher beseitigte die Verzerrung, die menschlichen Beobachtern inhärent ist, indem sie die Bewegung der Würmer über die Platte mit Kameras verfolgte und ihre Positionen mit einem Computer codierte. Bild über Journal of Experimental Biology / Shormat und Levin
Das Computersystem der Forscher behandelte die Würmer der Art Dugesia japonica in zwei Gruppen zu je 72 Stück. Eine Gruppe wurde konditioniert, um zehn Tage in einer Petrischale mit rauem Boden und die andere in einer Petrischale mit glattem Boden zu leben. Beide Gerichte waren mit reichlich Wurmfutter (kleinen Rinderleberstücken) gefüllt, sodass jede Gruppe konditioniert wurde, um zu erfahren, dass ihre spezielle Oberfläche „Essen in der Nähe“ bedeutete.
Als nächstes wurde jede Gruppe separat in eine Petrischale mit rauem Boden gegeben, wobei sich die Nahrung nur in einem Quadranten befand, zusammen mit einer hellblauen LED. Plattwürmer meiden normalerweise das Licht. Wenn sie also Zeit in diesem Quadranten verbringen, ist ihre Abneigung gegen Licht durch die Erwartung von Nahrungsmitteln in der Nähe übertroffen.
Aufgrund ihrer Konditionierung strömten die Würmer, die in rauen Behältern gelebt hatten, viel schneller in den beleuchteten Quadranten. Die Forscher ließen die Videokameras des automatisierten Systems nachverfolgen, wie lange es gedauert hatte, bis die Würmer drei Minuten ohne Unterbrechung unter dem Licht standen. Diejenigen, die in rauem Geschirr aufwuchsen, brauchten durchschnittlich sechs Minuten, um diese Zahl zu überschreiten, verglichen mit etwa siebeneinhalb Minuten für die andere Gruppe. Dieser Unterschied zeigte, dass die erstere Gruppe konditioniert worden war, um raue Oberflächen mit Lebensmitteln in Verbindung zu bringen, und diese Oberflächen leichter untersuchte.
Danach wurden alle Würmer vollständig enthauptet (jedes Stück Gehirn wurde entfernt) und in den nächsten zwei Wochen alleine gelassen, um ihre Köpfe wieder nachwachsen zu lassen. Als sie mit der rauen Oberfläche in die Kammer zurückgebracht wurden, war die Gruppe, die zuvor in der rauen Schale gelebt hatte - das heißt, ihre vorherigen Köpfe hatten in der rauen Schale gelebt - immer noch bereit, sich in den beleuchteten Quadranten der rauen Schale zu wagen und verbringe einen längeren Zeitraum dort mehr als eine Minute schneller als die andere Gruppe.
Unglaublich, wie es scheint, einige bleibende Erinnerungen an die Konditionierung der rauen Oberfläche scheinen in den Körpern dieser Würmer weiterzuleben, selbst nachdem ihnen die Köpfe abgehackt worden waren. Die biologische Erklärung dafür ist unklar, wie der Blog von The Verge feststellt. Frühere Untersuchungen haben bestätigt, dass das Verhalten der Würmer durch ihr Gehirn gesteuert wird, aber es ist möglich, dass einige ihrer Erinnerungen in ihrem Körper gespeichert wurden oder dass das Training ihrer anfänglichen Köpfe auf irgendeine Weise andere Teile ihres Nervensystems verändert hat, was dann der Fall war verändert, wie ihre neuen Gehirne wuchsen.
Es gibt auch eine andere Art von Erklärung. Die Forscher spekulieren, dass die Epigenetik - Veränderungen der DNA-Struktur eines Organismus, die die Expression von Genen verändern - eine Rolle spielen könnte und möglicherweise das Gedächtnis („raue Böden = Nahrung“) dauerhaft in der DNA des Wurms kodiert.
In diesem Fall würde dieses seltsame Experiment ein weiteres überraschendes Ergebnis liefern. Möglicherweise gibt es an sich keine „Gedächtnis-RNA“, aber McConnell hat bei Spekulationen über die Rolle des genetischen Materials bei der Beibehaltung der Erinnerungen dieser Würmer den richtigen Weg eingeschlagen.
