Pamięć larwy

Żaden z ludzi nie pamięta chwil spędzonych w łonie matki. Okazuje się jednak, że ćmy są w stanie przechować przynajmniej część swoich wspomnień z okresu życia larwalnego aż do momentu, kiedy są dojrzałymi osobnikami. Dzieje się tak pomimo stosunkowo prymitywnej budowy larwy oraz ogromnej złożoności procesów, które zachodzą w czasie jej przeobrażenia w postać dorosłą owada (imago).

Ćma, którą wykorzystano do badań, to zmierzchnica (łac. Manduca sexta). Jej gąsienica jest znanym pasożytem niektórych roślin, m.in. tytoniu. Po trzech tygodniach życia (i kilkukrotnym zrzucaniu powłok ciała, czyli linieniu) larwa wytwarza wokół własnego ciała osłonę, noszącą wdzięczną łacińską nazwę pupa, w której spędza kolejne 18-24 godziny życia. Przez ten czas ćma, nazywana na tym etapie życia poczwarką, pozornie nie wykazuje oznak życia, choć we wnętrzu jej osłonki zachodzą niezwykle intensywne procesy. Przeobrażeniu ulega niemal cały organizm, a większość tkanek zmienia swoją strukturę. Ostatecznie, gdy proces ten jest zakończony, z osłony wychodzi owad gotowy do dorosłego życia, czyli imago.

Naukowcy postanowili zbadać, jak trwała jest pamięć owada podczas tej niezwykłej metamorfozy. Mówiąc precyzyjniej, chcieli oni sprawdzić, czy ćma jest w stanie "utrzymać" wspomnienia zachowane w mózgu, a następnie wykorzystać je jako dorosłe zwierzę. Zaobserwowali bowiem, że dorosłe osobniki M. sexta zachowują preferencje do odżywiania się pokarmem, który przyjmowały w największych ilościach jako larwy. Nie byli jednak pewni, czy "nośnikiem wspomnienia" nie były np. resztki pożywienia pozostawione pod pupa.

Martha Weiss, ekolog ewolucyjny z Uniwersytetu Georgetown, postanowiła zbadać sprawę dokładniej. Umieściła 2-tygodniowe larwy ćmy w naczyniu zawierającym dwie komory. Jedna zawierała czyste powietrze, druga zaś - powietrze z domieszką octanu etylu. Jest to nieszkodliwy, choć posiadający zapach, prosty związek organiczny. W normalnych warunkach zwierzęta nie wykazywały żadnych preferencji odnośnie pobytu w którymkolwiek pomieszczeniu. Po pewnym czasie prof. Weiss atakowała owady prądem, gdy te wybierały komorę wypełnioną związkiem zapachowym. W ten sposób nauczyła je unikania komory zawierającej octan etylu.

Na dalszym etapie eksperymentu zauważono, że ćmy "zapamiętywały" negatywne skojarzenia zapachu octanu etylu z cierpieniem spowodowanym przepływem prądu. Owady nawet 50 dni po osiągnięciu postaci dojrzałej unikały bowiem przebywania w naczyniu, w którym był rozpylony ten związek. Owady, które nie były wcześniej "nauczone" takiego zachowania poprzez rażenie prądem, nie wykazywały jakichkolwiek preferencji pod tym względem.

Aby potwierdzić słuszność swoich domniemań, prof. Weiss przeprowadziła kolejny eksperyment. Wyglądał on niemal identycznie, lecz tym razem użyto do niego larw jednotygodniowych, posiadających znacznie bardziej prymitywną budowę mózgu. Okazało się, że tym razem ćmy nie były w stanie przechować wspomnień, więc jako dorosłe osobniki nie wykazywały strachu przed specyficznym zapachem powietrza.

Kolejnym czynnikiem, który należało sprawdzić, był wpływ samego octanu etylu na zachowanie larw. W tym celu larwy hodowano bez jakiejkolwiek "tresury", za to w czasie, gdy były zamknięte w pupa, spryskano je tym związkiem bez wywoływania szoku elektrycznego. Wykonano też odwrotny eksperyment: usunięto resztki octanu etylu z otoczki w czasie, gdy ukryty w jej wnętrzu "wytresowany" owad dojrzewał. Na podstawie tych dwóch eksperymentów wykazano, że same cząsteczki octanu etylu nie mają wpływu na zachowanie owadów, gdy nie są skojarzone z bólem wywołanym przepływem prądu elektrycznego.

Inni naukowcy oceniają pracę prof. Weiss bardzo pozytywnie. Neurolog Mark Stopfler mówi na przykład: Wykonała kawał świetnej roboty, wyeliminowała wszelkie alternatywne wytłumaczenia tego zjawiska.

Nie jest jeszcze znana część mózgu odpowiadająca za przechowywanie wspomnień w czasie przepoczwarzania. Kolejne badania skupią się najprawdopodobniej właśnie na tym problemie. Są one potrzebne, gdyż mogą okazać się źródłem istotnych informacji na temat sposobu zapisu oraz przechowywania danych w układzie nerwowym. Mogą także dostarczyć wartościowego modelu badawczego z dziedziny neurobiologii.

zmierzchnica Manduca sexta ćma octan etylu imago przeobrażenie larwa pamięć Martha Weiss