Trojszyk gryzący czyli o pożytkach płynących ze szkodników

Na łące panuje spokój, z dala od ulicznego zgiełku czy cywilizacyjnego i korporacyjnego wyścigu szczurów. Za to w samej trawie życie kipi. Zwłaszcza wiosną. Powszechność zachowań rozrodczych widoczna jest w każdym wymiarze. Jest więc co bezkarnie podglądać.

Są różne sposoby na poznanie i zrozumienie świata wokół nas. Próbujemy wszystkiego: rozmyślań nad książką w bibliotece, kontemplacji w kościele, eksperymentów w laboratorium i obserwacji terenowych. Ciekawość nas zżera – bo człowiek jest istotą, która potrzebuje sensu, potrzebuje rozumieć i "ogarnąć" wszystko. Miotamy się między wyciszoną refleksją na pustelni a intensywnym zbieraniem obserwacji czy wykonywaniem licznych eksperymentów. By potem znowu je przemyślać na pustkowiu. Na przykład na łące.

Na łące i w laboratotium

Na zdjęciu powyżej uwiecznione są kwitnące latem kosaćce żółte w Delcie Wisły. Na kwiatach uwijają się jakieś chrząszcze z rodziny ryjkowcowatych (Curculionidae). Obserwacja przyrody w naturze jest przyjemna, ale dłuższe eksperymenty lepiej wykonywać w laboratorium (deszcz za kołnierz nie leci, komary nie gryzą, pokrzywa nie parzy po nogach). Do tego celu dobrze nadają się szkodniki magazynowe, bo łatwo je hodować. Tak więc nawet szkodnik może spełnić pożyteczną rolę.
Różne doświadczenia i sposoby rozmyślań komplementarnie budują naszą wiedzę o świecie i nas samych. Nie ma rzeczy niepotrzebnych, nie ma ludzi zbędnych i mniej wartościowych. Może tylko nasza wyobraźnia nie pozwala nam dostrzec tej ukrytej wartości.

Warunki dla larwy

Bohaterem opowieści dzisiejszej jest trojszyk gryzący (Tribolium castaneum), mały chrząszcz o barwie czerwono-brązowej. Ostatnio pojawia się w prasie pod nazwą „czerwony chrząszcz mączny” , co jest prostym tłumaczeniem nazwy angielskiej. Jak widać częściej czytamy prasę naukową w języku angielskim niż polskie, starsze opracowania. Ale po co wymyślać nowe nazwy, kiedy stare dobrze się mają?
Trojszyk gryzący należy do rodziny czarnuchowatych (Tenebrionidae), ma długość 2,3-3,5 mm. Żyje zazwyczaj 335-450 dni, samica składa do 450 jaj. Larwy najlepiej rozwijają się w temperaturze około 35 stopniu Celsjusza. W dobrych warunkach larwa rozwija się w ciągu 20 dni (nowe pokolenie po niespełna miesiącu - jeśli więc zadbać o warunki, to w ciągu roku można mieć kilka pokoleń, a cały eksperyment zamknąć w czasie trwania grantu badawczego, czyli 2-3 lat maksymalnie). W trudniejszych warunkach larwy rozwijają się przez ponad 100 dni. Dobre warunki do rozwoju trojszyki gryzące znajdują w klimacie tropikalny oraz w magazynach. W tych ostatnich traktowane są jako szkodniki. Gatunki z rodzaju Tribolium występują w strefie tropikalnej i subtropikalnej. Trojszyk gryzący należy do najczęściej spotykanych szkodników magazynowych. U nas żyje tylko w magazynach i pomieszczeniach zamkniętych. No i w laboratoriach. A tam do woli naukowcy mogą je podglądach w komfortowych (dla siebie) warunkach. Popijając kawę i plotkując na Fecebooku....

Rozwiązłość chrząszczy

Podglądając przyrodę tak na prawdę chyba chcemy zrozumieć samych siebie. W tym sensie przyrodnicy są rasowymi humanistami.
Czy można zrozumieć własną seksualność obserwując zachowania rozrodcze chrząszczy? Naukowcy z Wielkiej Brytanii opublikowali prace, z których mogłoby wynikać, że trojszyki gryzące mają korzyści z rozwiązłości seksualnej. Ekolodzy i biolodzy ewolucyjni przypominają, że u wielu gatunków samice odnoszą korzyści z kopulacji z wieloma samcami. Takie zjawisko obserwuje się w małych populacjach. „Rozwiązłość seksualna” jest antropomorfizmem, próbą przykładania ludzkiego świata do całej przyrody. Ale porównywanie się z innymi gatunkami jest jakąś próbą samousprawiedliwienia. Albo samozrozumienia. W przyrodzie dostrzegamy to, co sami chcemy widzieć. Jedni chętniej powołują się na monogamię i wierność aż po grób u niektórych ptaków (jak na przykład u łabędzi), inni poszukują rozgrzeszenia u rozwiązłych chrząszczy. A naukowiec poszukuje uogólnień i praw natury. Mitycznego kamienia filozoficznego... Naukowiec z racji umiłowania wiedzy jest chyba filozofem.

Chrząszcz z rzeżączką

Ale wróćmy do zachowań rozrodczych chrząszczy. Dlaczego niektóre gatunki decydują się na liczne kontakty seksualne (rozwiązłość płciowa w przenośni), skoro wiążę się to z ryzykiem? Jakaś korzyść musi być. Bo w przyrodzie wszystko ma jakiś sens. Trzeba go tylko poszukać. A szukać można na wiele sposobów, wzajemnie się uzupełniających. Teoria egoistycznego genu (swego czasu bardzo popularna) sugeruje, że liczne kontakty samców dają im szansę na liczne potomstwo, a więc rozprzestrzenienie swoich genów. A co z samicami? Przecież zniosą tyle samo jaj (bo mam na myśli owady) bez względu na liczbę partnerów? Po co więc im ta „rozwiązłość”? Liczne kontakty to większe ryzyko i osłabienie organizmu. W tym czasie nie można się odżywiać, traci się energię, czasem kopulacja trwa długo i bywa brutalna (nawet ze skutkiem śmiertelnym) i w końcu jest się bardziej bezbronnym wobec drapieżników. Nie mówiąc o roznoszeniu chorób. Tak, tak, owady też maja choroby weneryczne (o tym napiszę niebawem).
Same biologiczne straty. Nic więc dziwnego, że wiele gatunków wypracowało w toku ewolucji sprytne metody unikania przez samice seksualnego molestowania przez samce. Na przykład u niektórych ważek samice przyjmują ubarwienie… samców. Nie dlatego, że są jakieś homo czy gender. Samcom trudniej dostrzec w nich samiczkę, no i te ostatnie mają trochę więcej „świętego spokoju”, bez molestowania...

Chrząszcz chrząszczowi bratem (i siostrą)

Ale trojszyk nie taki, żeby unikać. Brytyjskim naukowcom na przykładzie trojszyka udało się wykazać, że w małych populacjach seks z wieloma partnerami pozwala samicom wyrównać straty z rozmnażania się ze spokrewnionymi genetycznie partnerami (genetycznymi krewniakami). Bo w małych populacjach, gdy krzyżują się osobniki blisko spokrewnione, dochodzi często do licznych wad genetycznych (chów wsobny, ujawnianie się genów recesywnych, odpowiedzialnych za różne schorzenia). Przykłady możemy spotkać także wśród ludzi, np. w liniach dynastycznych, gdzie żeniono się (lub wychodzono za mąż) w obrębie rodziny, by zachować majątek i nie doprowadzać do podziału władzy. Pazerność na władzę i kasę na zdrowie nie wychodzi…
Naukowcy przebadali zachowanie samic trojszyka w małych populacjach (z chowem wsobnym, wielopokoleniowe krzyżowanie się krewniaków w warunkach laboratoryjnych) i w dużych populacjach (bez chowu wsobnego). Okazało się, że samice z małych populacji były dużo bardziej agresywne pod względem zachowań seksualnych niż te z populacji normalnych. Wskazuje to, że chów wsobny może wpłynąć na zachowanie samic. Ale jak one rozpoznają, że są z małych czy dużych populacji? Jak rozpoznają bliskie pokrewieństwo genetyczne?
Antropolodzy u ludzi zaobserwowali analogiczne zjawiska: w małych populacja częściej partnera poszukuje się na zasadzie odmienności (im bardziej odmienny tym atrakcyjniejszy, np. Murzyn w Europie czy "białas" w Afryce), natomiast w dużych wybiera się raczej podobnego. Ale również w tym przypadku można zadać pytanie o mechanizm, który wyzwala zachowania "małopopulacyjne" czy "wielkopopulacyjne"? Przecież nawet ludzie nie robią analiz pod kątem heterozygotyczności, nie mówiąc o małych chrząszczach. Więc skąd wiedza? Lub inaczej – jak to działa? Oczywiście nie o wiedzę w sensie ludzkim tu chodzi. Bardziej o molekularne mechanizmy zachodzących procesów. I znacznie ciekawsze wydają się aspekty leczenia niepłodności u ludzi. Bo gdybyśmy poznali to zjawisko u chrząszczy, to można potem szukać analogicznych mechanizmów u ludzi. I próbować skutecznie działać, by przeciwdziałać wadom genetycznym u dzieci.

Chrząszczyca wybiera ojca swoich larw

Ale wróćmy to trojszyków i badań naukowych. W populacjach, gdzie nie ma chowu wsobnego, sukces reprodukcyjny był podobny, bez względu na to, czy samica kopulowała z jednym, czy z pięcioma samcami (taki był eksperyment). Jednak w populacjach z chowem wsobnym w przypadku samic kopulujących z tylko jednym samcem liczba przeżywającego potomstwa spadała o 50%. Ujawniały się po prostu defekty genetyczne. Natomiast samice współżyjące z pięcioma partnerami miały wskaźnik przeżywalności potomstwa taki jak w dużych populacjach (bez efektu chowu wsobnego). Duża agresywność seksualna samic trojszyka (domagających się kopulacji z wieloma samcami), jak wynika z badań brytyjskich i amerykańskich entomologów, zależała więc od genetycznego niedopasowania między samicami i samcami (powszechne w populacji z narastającym chowem wsobnym).
Badania wskazują, że samice dysponują jakimś mechanizmem odfiltrowania najbardziej odpowiedniej spermy, by uzyskać bardziej żywotne potomstwo. Jak to się dzieje? Jak one to robią? W każdym razie wykazano, że chów wsobny może wpłynąć na zachowanie samic. Czy ma to coś wspólnego z epigenetyką?

Ludzie, uczcie się od chrząszczy!

Czy czegoś dowiedzieliśmy się o sobie (o ludziach) i współczesnych zwyczajach? Czy wątlejsze życie społeczne i częstsze życie w samotności (z laptopem lub przed telewizorem) wpływa na obyczajowość zachowań ludzkich? Bo we współczesnym świecie, żyjąc w wielkich miastach, potencjalnych dużych skupiskach ludzkich i tak jesteśmy bardziej samotni niż kiedyś na wsi. Nasze relacje społeczne są uboższe. Mamy znacznie mniej czasu na życie towarzyskie i relacje międzyludzkie niż kiedyś. Zamiast relacji rzeczywistych więcej relacji wirtualnych. W tej facebookowej i smartfonowej komunikacji nie wszystkie kanały informacji są wykorzystywane. Na przykład nie docierają do nas w pełni wszystkie sygnały języka ciała. Czy ta zmieniona forma kontaktów wpływa na nasze zachowania? Może to jest sygnałem, jaki odbiera organizm i "wie", że jest w małej lub dużej populacji? Może wzmożona seksualność jest reakcją na osamotnienie w tłumie i spłycenie relacji społecznych? Przecież częstość kontaktów nie przekłada się na rozrodczość.
Zapewne i tym się kiedyś jacyś naukowcy zajmą. Obserwując nie tylko chrząszcze czy inne owady.
Stanisław Czachorowski
Stanisław Czachorowski
Autor jest biologiem, entomologiem i hydrobiologiem, doktorem habilitowanym, profesorem na Wydziale Biologii i Biotechnologii Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie