Onthoofde platwormen reageren op licht

Ze houden niet van licht en staan bekend om hun vermogen om verloren lichaamsdelen aan te laten groeien; planarian platwormen. Nu blijkt dat onthoofde platwormen zelfs nog UV-licht kunnen ‘zien’. Ze wenden zich ook zonder hoofd en ogen van het licht af.

Platworm
Onthoofde platworm reageert op UV licht. Beeld: Shettigar et al., Sci. Adv. 2017;3: e1603025

Planarian platwormen leven in donkere, waterige omstandigheden zonder directe blootstelling aan licht. Hun ogen zijn niet zo complex als die van mensen, maar de meeste hebben twee primitieve ocelli op hun hoofd. Deze ocelli hebben geen lenzen, maar zijn gevoelig voor de intensiteit van licht.

Akash Gulyani verbonden aan het instituut voor stamcel biologie en regeneratieve geneeskunde in Bangalore, India, en zijn collega’s waren geïnteresseerd in meer gedetailleerde kennis over het gezichtsvermogen van platwormen. Zij bestudeerden de soort Schmidtea mediterranea en bevestigden dat de lichtgevoeligheid van de ocelli ervoor zorgt dat de dieren zich afwenden van licht.

Onverwachts ontdekten zij dat de S. mediterranea kleuren kan onderscheiden. De ocelli bevatten geen fotoreceptoren die specifieke golflengten kunnen ontvangen. Niettemin zag het team van Gulyani dat de platwormen een sterkere wegdraaiende reactie vertoonden op blauw licht in vergelijking met rood licht.

De onderzoekers vermoeden dat de wormen het verschil in intensiteit van het licht dat wordt geabsorbeerd in de ocelli merken. En dat ze dus niet zo zeer kleuren zien. Zo konden de onderzoekers bijvoorbeeld de reactie op rood licht versterken door de intensiteit van het licht te verhogen.

Zonder kop

Young Scientist Vakantieboek
Het Young Scientist vakantieboek vol zomerse weetjes en puzzels voor kinderen tot 12 jaar. Bestel nu in onze webshop.

Maar het gezichtsvermogen van de platworm is ingewikkelder dan dit. Gulyani en zijn team maakten gebruik van het vermogen van de platworm om onthoofding te overleven en een nieuwe kop aan te laten groeien. Zo konden zij de reactie op licht testen bij platwormen zonder kop. Ze publiceerden de resultaten in het vakblad Science Advances.

Zonder kop reageren platwormen nog steeds op licht, maar alleen op ultraviolet licht. Het lijkt erop dat de platwormen twee totaal onafhankelijke mechanismen hebben ontwikkeld om licht waar te nemen, zeggen de onderzoekers. Eén mechanisme loopt via de ocelli en het brein, de ander is een reflex van het lichaam waarbij de ogen geen vereiste zijn. Hoe dit laatste mechanisme werkt, is nog niet duidelijk.

Na onthoofding, kostte het de platwormen een week om hun kop aan te laten groeien. In die periode hield het team bij hoe lang het duurde totdat het brein en de ocelli teruggegroeid waren en weer licht waarnamen.

Na vier dagen waren de ocelli terug, maar reageerden de wormen nog altijd sterker op UV licht dan op zichtbaar licht. Pas na zeven dagen was de afkerende reactie op zichtbaar licht sterker dan de reactie op UV licht. Waarschijnlijk namen de ocelli en het brein de controle weer over. Het duurde twaalf dagen voor de gevoeligheid terug was op het punt dat ze het sterkst reageerden op het blauwe uiteinde van het lichtspectrum.

Versnelde evolutie

Gulyani’s team vermoedt dat de lichaamsreflex op UV licht het eerst is ontstaan en dat in een later evolutionair stadium de lichtgevoeligheid van de ocelli is ontwikkeld. De onderzoekers vragen zich nu af of zij de evolutie versneld hebben nagebootst met hun experiment. Zo laten ze zien hoe de worm met een onnadenkend reflex reageert op UV licht en met een door het brein gereguleerde reactie komt op zichtbaar licht.

‘Het is een fascinerende toevalligheid dat de experimenten waarbij de kop wordt verwijderd en weer aangroeit mogelijk de chronologie van de evolutie benaderd’, zegt Gulyani. Het is de moeite waard om dit verder uit te zoeken.

Jochen Rink van het Max Planck Instituut van moleculaire celbiologie en genetica in Dresden, Duitsland, vindt het experiment prachtig opgezet en prijst het creatieve gebruik van de planarian platwormen. ‘Kun je nog ergens anders in de natuur een kop afhakken en je afvragen of het lichaam nog licht waar kan nemen?’, zegt hij.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder:

Over de auteur

Aylin Woodward

Aylin Woodward is een wetenschapsjournalist met een speciale interesse in menselijke evolutie. Ze woont in Californië.



Plaats een reactie