Náttúran

Bláglyttan er heilalaus snillingur

Hveljur (eða glyttur) hafa ekki hjarta en geta lifað að eilífu. Þær hafa ekkert andlit en geta samt séð. Og nú leiða nýjar rannsóknir í ljós að þessi frumstæðu dýr búa yfir óvenjulegum vitsmunalegum hæfileikum, þó að þau skorti heila.

BIRT: 26/09/2024

Meðal rótarflækjanna í leiruviðarmýri (saltvatnstré) í Karíbahafinu syndir marglytta um í leit að bráð. Hún hefur engan heila og lítur við fyrstu sýn bara út eins og hlaupmoli. En þetta frumstæða dýr nær samt að hreyfa sig af öryggi á milli rótanna. Í hvert sinn sem það er við það að rekast á rót breytir það um stefnu og forðast áreksturinn.

 

Hingað til hafa vísindamenn útskýrt þessar markvissu hreyfingar með einföldu sjónskyni en nú leiðir tímamótatilraun í ljós að hreyfingar glyttunnar stjórnast af ákveðnum vitsmunum sem þær ættu ekki að búa yfir án heila.

 

Hveljur syntu fyrstar

Glyttur – þ.e. Brennihvelja, Bláglytta og ættingjar þeirra – tilheyra fornri fjölskyldu sjávarhryggleysingja sem kallast hveljur. Þær komu fram fyrir meira en 550 milljónum ára og voru meðal fyrstu dýranna á jörðinni sem syntu.

 

Lífsferill glytta nútímans sýnir að þær standa sem eins konar þróunartengiliður milli frumstæðra kyrrsetudýra í sjónum og þróaðri tegunda sem geta synt um.

1

Glytta hrygnir eggjum með lirfum

Fullorðin kvendýr hrygna eggjum sem eftir frjóvgun þróast í lirfur. Þegar lirfurnar lenda á föstu undirlagi festa þær sig við það.

2

Lirfur breytast í sepa

Lirfurnar þróast í fasta, plöntulíka sepa og í gegn um ákveðið ferli losna frá þeim litlar glyttur.

3

Fullorðnar glyttur búa til nýjar lirfur

Þegar glytturnar verða kynþroska losa karldýrin sæði sem frjóvgar egg kvendýranna og hringrásin byrjar aftur.

4

Glyttur lifa áfram eftir dauðann

Glyttur deyja venjulega eftir pörun en tegundin T. dohrnii getur farið aftur á sepastig og þannig lifað endalaust.

Sumar glyttur lifa að eilífu

Á ævi sinni fara glyttur í gegnum mörg mjög mismunandi stig og sumar glyttur geta jafnvel leikið á dauðann og haldið lífsferlinu áfram að eilífu.

Glyttur fara nefnilega í gegn um bæði þessi stig á lífsleiðinni – fyrst sem frísyndandi lirfur, síðan sem separ fastir við t.d. steina og loks sem hinar þekktu syndandi marglyttur.

 

Fullvaxnar glyttur synda með hjálp vöðva sem draga bjöllulaga líkamann saman þannig að þær ýtast áfram. Þær hafa engan heila en eru búnar einföldu taugakerfi sem stjórnar hreyfingum vöðvanna.

 

Taugakerfið er einnig tengt svokölluðum rhopalies-skynfærum sem virka eins og frumstæð augu og geta skynjað ljós og skugga.

 

Hingað til hafa vísindamenn litið svo á að taugakerfið sé frumstætt kerfi sem einfaldlega tengdi saman skynjun og hreyfingu – en ný rannsókn hefur leitt í ljós að glyttur eru mun þróaðri en það.

 

Sjógeitungar læra af mistökum sínum

Árið 2023 gerði hópur danskra og þýskra vísindamanna tilraun með glyttuna Tripedalia cystophora – sem einnig er kallaður sjógeitungur eða boxglytta. Líkami hennar er aðeins einn sentimetri í þvermál og hún lifir í leiruviðarvotlendi í Karabíska hafinu þar sem hún veiðir lítil krabbadýr með eitruðum fálmurum sínum.

 

Sjógeitungurinn er búinn fjórum skynfærum (sem kallast rhopalium) sem gera honum kleift að greina útlínur hinna fjölmörgu róta sem vaxa þvers og kruss í gruggugu vatninu og hann hefur einstaka hæfileika til að stýra sér í kringum þær hindranir.

Vísindamaðurinn Jan Bielecki sem stendur að baki nýju rannsókninni á vitsmunalegum hæfileikum glytta, nálgast lítinn sjógeitung í karabískri leiruviðarmýri.

Í tilrauninni settu rannsakendur sjógeitungana í fiskabúr með hvítum veggjum sem ýmist svartar eða gráar rendur voru málaðar á. Rendurnar áttu að líkja eftir rótunum í leiruviðarmýrinni í mismunandi fjarlægð – svartar fyrir nálægar rætur og gráar fyrir fjarlægar. Dýrið metur nefnilega fjarlægðir út frá andstæðunni milli hindrunar og vatnsins í kring.

 

Eins og við var að búast rákust glytturnar oft á veggi með gráum röndum vegna þess að þeir voru metnir sem rætur í fjarska. En eftir um það bil þrjá til fimm árekstra aðlagaði sjógeitungurinn hegðun sína og fór að forðast gráröndóttu veggina.

Sjórinn er sneisafullur af marglyttum í öllum stærðum og litum. Margar þeirra eru alveg skaðlausar en einstaka dýr í hópi þessara einföldu, hlaupkenndu dýra fela í sér einhver þau sterkustu eiturefni sem fyrirfinnast í náttúrunni.

Undir lok tilraunarinnar höfðu glytturnar aukið meðalfjarlægð sína

 

frá vegg um 50 prósent og fjórfaldað fjölda vel heppnaðra stefnubreytinga.

 

Með öðrum orðum, þær höfðu komist að því að lítil birtuskil þýddu nú nálægan hlut og þær gátu munað þessar upplýsingar svo að þær gætu forðast hindrunina í framtíðinni. Tíminn sem það tók þær að læra þetta var á pari við lærdómshraða mun þróaðri dýra eins og t.d. músa.

 

Augun geyma minningar

Næsta skref var að komast að því hvernig einföld glytta án heila getur haft svona vel þróaða vitsmunalega hæfileika. Rannsakendur settu einangruð rhopalium úr dýrinu fyrir framan skjá sem sýndi gráar rendur á hreyfingu og skoðuðu um leið virkni í taugum lífverunnar.

 

Hreyfing randanna kom ekki strax af stað mikilli virkni en þegar rannsakendur beittu dýrið vægum raflostum í takt við hreyfingu randanna fór eitthvað að gerast.

 

Rafstuðin áttu að líkja eftir líkamlegum árekstrum við veggi fiskabúrsins og eftir nokkurt skipti fór rhopaliumið að bregðast kröftuglega við gráu röndunum. Þegar grá rönd nálgaðist dýrið sendi það strax taugaboð í gegnum taugarnar sem venjulega væru tengdar vöðvum dýrsins.

 

Lífveran hafði sem sagt endurforritað taugarnar til að bregðast kröftuglega við gráum röndum og breyta stefnu sinni.

1

Frumstæð augu skynja umheiminn

Glyttur hafa skynfæri á hlið líkamans sem kallast rhopalia. Þessi líffæri innihalda nokkrar gerðir af frumstæðum augum sem geta greint á milli ljóss og skugga og þannig gert dýrinu kleift að sjá útlínur umhverfisins.

2

Taugar tengja saman skynjun

Sjónrænar upplýsingar eru ekki sendar til miðheila, heldur er unnið úr þeim í taugum rhopalia. Þegar ákveðin sjónhrif falla ítrekað saman við líkamlegan árekstur, tengja taugarnar upplýsingarnar þannig að dýrið lærir að tengja þau saman.

3

Minni fær glyttur til að bregðast við

Tengingin er geymd í rhopalia þannig að minning myndast. Næst þegar rhopalia skráir svipuð sjónræn áhrif, mun það því reyna að forðast árekstra með því að senda merki til tauganna sem stjórna hreyfingum líkamans.

Augu glyttu virka eins og heilar

Þau geta greint á milli ljóss og skugga – en frumstæð augu glyttunnar geta líka lært og munað.

Niðurstaðan er sú að rhopalium glyttunnar virkar eins og litlir heilar sem geta lært og munað. Næsta áætlun vísindamannanna er að þysja beint inn á taugarnar í skynfærinu til að reyna að skilja þá lífefnafræðilegu ferla sem hjálpa dýrinu að umrita og geyma upplýsingar. Betri innsýn í taugakerfi glyttunnar gæti skipt miklu máli á ýmsum sviðum vísinda.

 

Glyttur gefa vísindamönnum innblástur

Vísindamennirnir á bak við nýju rannsóknina vona að hin nýja þekking muni fyrst og fremst hjálpa okkur að skilja hvernig fjarlægir forfeður okkar þróuðu einföld boð til þeirra vitsmunalegu hæfileika sem við búum yfir í dag.

 

Ennþá mikilvægara er þó að þeir trúa því að skilningur á mynni glyttanna geti gert okkur fróðari um hvernig minningar eru varðveittar í okkar eigin heila – og kannski um hvað fer úrskeiðis þegar heilabilun veldur því að við missum minnið.

Skilningur á getu glyttanna gæti einnig leitt til byltinga á allt öðrum vígstöðvum. Nám sem fer fram í gegnum dreifða smáheila í stað eins miðheila getur hjálpað til við að auka aðlögunarhæfni gervigreindar. Reiknirit sem eru innblásin af glyttunum munu þannig geta starfað betur við flóknar og breytilegar aðstæður – í stíl við þá sem sjógeitungurinn glímir við í leiruviðarmýrinni sinni.

 

Elsta taugakerfi heims gæti þannig endað með því að gjörbylta nýjustu gervitaugakerfum heimsins.

HÖFUNDUR: JONAS MELDAL

© Shutterstock. © Ken Ikeda Madsen/Shutterstock. © Daniel Sacristán, TH Lübeck.

Náttúran

Bakteríur örva ilminn af sumarregni

Alheimurinn

NASA uppgötvar dularfullan hlut sem er 27.000 sinnum stærri en jörðin – hreyfist á 1,6 milljón km/klst.

Maðurinn

Lyktin afhjúpar öll þín leyndarmál: Lyktin er hið nýja fingrafar

Tækni

Líkami þinn er orkuver

Jörðin

Myndast skýstrókar í Norður-Evrópu?

Lifandi Saga

Hver var fyrsti þekkti guðinn?

Lifandi Saga

Hvenær fórum við að kyssast?

Maðurinn

Hvers vegna verður maður þreyttur eftir að hafa borðað?

Lifandi Saga

Hvers vegna eru til herra- og kvenreiðhjól?

Maðurinn

Lítið en mikilvægt atriði í uppeldinu getur haft mikil áhrif seinna á lífsleiðinni

Heilsa

Sérfræðingar í sykursýki: Jafnvel lítið magn af þessari tegund matar getur aukið hættuna um 15 prósent.

Maðurinn

Þú ert tveimur sekúndum frá því að springa úr reiði

ÁSKRIFT AÐ VÍSINDI.IS

Prófaðu í 14 daga ókeypis!

  • Fullur aðgangur að vefnum okkar með rúmlega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Lifandi vísindi/Lifandi saga í rafrænni útgáfu á vefnum,
  • Aðeins 1.790 krónur á mánuði.
  • Engin skuldbinding – Þú getur hætt hvenær sem er.

ÁSKRIFT AÐ TÍMARITINU

Þrjú tölublöð + gjöf: Skemmtilegur sjónauki
  • Þrjú næstu tölublöð Lifandi vísinda/Lifandi sögu – sent heim til þín – eins færðu lítinn og vandaðan sjónauka að gjöf.
  • Fullur aðgangur að vefnum okkar – visindi.is – með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Spennandi greinar og flottar myndir sem svala forvitni þinni.
  • Þú getur hætt eftir tilboðið en ef þú heldur áfram skuldbindur þú þig aðeins þrjú tölublöð í einu og þú getur sagt upp hvenær sem sem og klárar þá tímabilið sem er hafið.
  • Venjuleg áskrift – þrjú tölublöð – kostar aðeins 7.590 kr

Sjónauki og þriggja blaða áskrift – Alls 3.800 kr.

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Search

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.790 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is