Πόσες καρδιές έχει πραγματικά ένα σκουλήκι;

Πόσες καρδιές έχει ένα σκουλήκι; Λοιπόν, η απάντηση σε αυτή την ερώτηση μπορεί να είναι λίγο δύσκολη, καθώς εξαρτάται από το πώς ορίζετε την «καρδιά». Ανάλογα με τον ορισμό, μπορούμε να πούμε ότι τα σκουλήκια έχουν 0, 5 ή 10 καρδιές. Αν και δεν έχουν μια παραδοσιακή καρδιά όπως κατανοείται στους ανθρώπους, τα σκουλήκια έχουν όντως 5 ζεύγη αορτικών τόξων που παίζουν παρόμοιο λειτουργικό ρόλο με αυτόν της ανθρώπινης καρδιάς.

Πρώτον, λίγο για την ορολογία "worm" Αυστηρά μιλώντας, το "worm" είναι μια απαρχαιωμένη επιστημονική βιολογική ταξινόμηση. Η Linnaean ταξινόμηση ταξινόμησε όλα τα μη αρθρόποδα ασπόνδυλα ως «Vermes», μια ταξινόμηση που τώρα γνωρίζουμε ότι είναι πολυφυλετική. δηλαδή μια ομάδα που αποτελείται από οργανισμούς που στην πραγματικότητα δεν σχετίζονται στενά.

Η αρχική ταξινόμηση του vermes του Linnaeus βασίστηκε κυρίως σε ομαδοποιήσεις ανάλογων βιολογικών δομών και περιλάμβανε ορισμένα είδη βαρελιών, μέδουσες, φίδια και διάφορα παράσιτα. είδη πολύ άσχετα μεταξύ τους φυλογενετικά. Ιστορικά, η κατηγορία του «σκουλήκι» λειτούργησε ως ένα είδος ταξινομικού κάδου απορριμμάτων. μια ομαδοποίηση που προοριζόταν για υπολειπόμενους οργανισμούς που δεν μπορούσαν σαφώς να ταξινομηθούν σε άλλες κατηγορίες. Για να γίνουμε λοιπόν πιο συγκεκριμένοι, εστιάζουμε στο lumbricus Terrestris, ο κοινός γαιοσκώληκας.

Οι γαιοσκώληκες ζουν σε όλο τον κόσμο και σε πολλά μέρη διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στο οικοσύστημα διασπώντας την οργανική ύλη σε μορφή κομπόστ για να χρησιμοποιηθεί από τα φυτά. Υπάρχουν πάνω από 1.800 είδη σκουληκιών που θεωρούνται γαιοσκώληκες, που βρίσκονται σε κάθε ήπειρο εκτός από την Ανταρκτική. Οι Ηνωμένες Πολιτείες, για παράδειγμα, έχουν πάνω από 20 διαφορετικά αυτοφυή είδη γαιοσκωλήκων και άλλα 20 που έχουν εισαχθεί από την Ευρώπη. Αποτελούν μέρος της ταξινομικής ομάδας που ονομάζεται Annelids,  που περιλαμβάνει άλλα πλάσματα όπως βδέλλες και ορισμένα είδη υδρόβιων σκουληκιών. Όπως οι μύγες, είναι χρήσιμες στο εργαστήριο καθώς είναι πολυάριθμες και ανατρέφονται εύκολα. Συνήθως αποτελούνται από 100-150 μεμονωμένα τμήματα (που ονομάζονται μεταμερισμοί) και μπορούν να κυμαίνονται από ένα μικροσκοπικό μήκος 10 mm έως ένα τεράστιο μήκος 3 m. Ο μεγαλύτερος γνωστός γαιοσκώληκας στον κόσμο είναι ο αυστραλιανός γαιοσκώληκας Gippsland που συνήθως φτάνει τα 9 πόδια.

Ανατομία

Τα σώματα γαιοσκώληκα αποτελούνται από ένα εσωτερικό στρώμα μυός, μια επιδερμίδα (δέρμα) και ένα εξωτερικό στρώμα προστατευτικής επικάλυψης που ονομάζεται επιδερμίδα. Αν και φαίνονται λεία και ομοιόμορφα, κάθε τμήμα, εκτός από το στόμα και τον πρωκτό, καλύπτεται από μικροσκοπικές σίτες - μικρές τρίχες που βρίσκονται σε πολλά έντομα. Στο τμήμα της κεφαλής, ακριβώς πάνω από το στόμα υπάρχει μια σαρκώδης προεξοχή που ονομάζεται προστόμιο. Το προστόμιο κλείνει το στόμα ενώ το σκουλήκι είναι σε ηρεμία, αλλά το χρησιμοποιεί επίσης για να ανιχνεύσει χημικές ουσίες στο περιβάλλον, σαν μια μικροσκοπική κεραία. Τα ενήλικα σκουλήκια αναπτύσσουν μια σαρκώδη ζώνη που ονομάζεται clitellum στα πιο μεσαία τμήματα. Το κλειτέλο παράγει αυγά και τα εναποθέτει σε έναν παχύρρευστο σάκο υγρού.

Οι γαιοσκώληκες κινούνται με τη συντονισμένη κίνηση δύο κύριων τύπων μυών. Το ανώτερο στρώμα αποτελείται από μια σειρά κυκλικών μυών που συστέλλονται, μειώνοντας τη διάμετρο του σκουληκιού αλλά αυξάνοντας το μήκος του. Το εσωτερικό σύνολο των μυών είναι διαμήκη και οι συσπάσεις τους αυξάνουν τη διάμετρο του σκουληκιού αλλά μειώνουν το μήκος του. Έτσι, η κίνηση του γαιοσκώληκα αποτελείται από ένα μοτίβο ρυθμικών συσπάσεων και επιμηκύνσεων που τον μετακινούν αργά στο έδαφος.

Αυστηρά μιλώντας, οι γαιοσκώληκες στερούνται μάτια. Ωστόσο, έχουν ένα σύνολο εξειδικευμένων φωτοευαίσθητων κυττάρων που λειτουργούν ανάλογα με τα μάτια. Ομοίως, δεν έχουν αυτιά, αλλά αντίθετα «ακούνε» ανιχνεύοντας δονήσεις μέσω του εδάφους. Δεν έχουν δόντια και έτσι δεν δαγκώνουν ή μασούν την τροφή τους. Αντίθετα, σαν φίδι, καταβροχθίζουν αργά την τροφή τους καθώς οι μυϊκές συσπάσεις πλησιάζουν τις μπουκιές μέσω του πεπτικού συστήματος. Το πεπτικό σύστημα ενός γαιοσκώληκα είναι ένας ενιαίος ευθύς σωλήνας από το στόμα μέχρι τον πρωκτό, όπου η τροφή που περνάει αλέθεται και περνά για να αφομοιωθεί από τα ένζυμα. Σε αντίθεση με τους ανθρώπους, οι γαιοσκώληκες δεν έχουν εξειδικευμένα ανοίγματα απέκκρισης. Όλα τα άχρηστα προϊόντα απεκκρίνονται μέσω του πρωκτού.

Όπως όλα τα ασπόνδυλα, οι γαιοσκώληκες δεν διαθέτουν εσωτερικό σκελετό, αλλά έχουν μια σχετικά πολύπλοκη εσωτερική δομή, γεγονός που τους κάνει να ενδιαφέρουν τους ερευνητές. Πρωτογενής είναι η κεντρική σωματική κοιλότητα του γαιοσκώληκα, γνωστή ως coelom, στο οποίο βρίσκονται τα διάφορα συστήματα οργάνων του γαιοσκώληκα. Οι γαιοσκώληκες έχουν ένα νευρικό σύστημα με τρία μέρη, ένα κεντρικό νευρικό σύστημα, το περιφερικό νευρικό σύστημα και ένα συμπαθητικό νευρικό σύστημα. Έχουν ακόμη και μια δομή που μοιάζει με τον εγκέφαλο που αποτελείται από ζεύγη εγκεφαλικών γαγγλίων. Οι γαιοσκώληκες δείχνουν επίσης κάποια ικανότητα να αναγεννούν χαμένα τμήματα, αλλά αυτή η ικανότητα διαφέρει από είδος σε είδος. Λόγω της έρευνάς του, ο επιστήμονας Γ.Ε. Ο Γκέιτς έδειξε ότι είναι δυνατό να αναπτυχθούν δύο ξεχωριστοί οργανισμοί από διχοτομημένα δείγματα ορισμένων ειδών γαιοσκωλήκων. Οι γαιοσκώληκες είναι ερμαφρόδιτοι και περιέχουν τόσο ωοθήκες όσο και όρχεις. Κατά το ζευγάρωμα, ένα ζευγάρι θα προσκολληθεί το ένα στο άλλο μπροστινά άκρα και το καθένα θα ανταλλάξει σπέρμα με το άλλο. Κάποια στιγμή αργότερα, ο γαιοσκώληκας θα συνδυάσει αυτό το σπέρμα με τα ωάρια που έχει μεγαλώσει στο κλωβό του και θα εναποθέσει αυτά τα αυγά σε μια θερμοκοιτίδα που μοιάζει με κουκούλι. Οι γαιοσκώληκες φαίνεται επίσης να είναι ικανοί για παρθενογένεση, που σημαίνει ότι μπορούν να αναπτυχθούν και να αναπτύξουν έμβρυα χωρίς γονιμοποίηση.

Οι γαιοσκώληκες έχουν ένα ενιαίο κλειστό κυκλοφορικό σύστημα που διευκολύνει τη μετάδοση αποβλήτων, θρεπτικών ουσιών και υγρών. Αυτό το κυκλοφορικό σύστημα συνοδεύεται από 5 διαφορετικά λειτουργικά αγγεία για τη μεταφορά αίματος, το ραχιαίο, το κοιλιακό, το υπονευρικό και δύο πλευρικά νευρικά αγγεία. Σε αντίθεση με ένα μαλάκιο, του οποίου το αίμα υπάρχει μαζικά  μέσα στο σώμα του οργανισμού, οι γαιοσκώληκες διοχετεύουν το αίμα τους μέσω ενός προκαθορισμένου κυκλοφορικού συστήματος. Η «καρδιά» ενός γαιοσκώληκα βρίσκεται κοντά στο στόμα του πλάσματος και υπάρχει σε 5 ζεύγη οργάνων γνωστά ως αορτικά τόξα. Όπως θα υπονοούσε το όνομα, τα αορτικά τόξα ονομάζονται έτσι επειδή έχουν μια εμφάνιση που μοιάζει με τόξο. Τα αορτικά τόξα βρίσκονται γύρω από το coelom  και η αντλητική τους δράση διευκολύνει τη μετάδοση του αίματος, παρόμοια με τη δράση της ανθρώπινης καρδιάς. Σκεφτείτε το σώμα του γαιοσκώληκα σαν έναν ελαστικό σωλήνα και τα αορτικά τόξα σαν ένα άτομο που σφίγγει τον εύκαμπτο σωλήνα. Η πίεση από τη συστολή μεταφέρει το αίμα μέσω των αγγείων στις κατάλληλες περιοχές.

Οι γαιοσκώληκες δεν έχουν ωτίδες και αναπνέουν μέσω του δέρματός τους, έτσι «αναπνέουν» απορροφώντας οξυγόνο μέσω του εξωτερικού στρώματος του δέρματός τους. Το οξυγόνο διαλύεται στη βλέννα που καλύπτει το εξωτερικό δέρμα ενός γαιοσκώληκα, επομένως οι γαιοσκώληκες πρέπει να παραμένουν υγροί για να αναπνέουν σωστά. Το ένα «αναπνέουν» τα αορτικά τόξα συστέλλονται και αντλούν οξυγονωμένο αίμα μέσω του ραχιαίου αγγείου. Μόλις χρησιμοποιηθεί το οξυγονωμένο αίμα, το απόβλητο διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται από το σκουλήκι πίσω στο περιβάλλον. Αυτή η αντλητική δράση των αορτικών τόξων. είναι λειτουργικά παρόμοια με την αντλητική δράση της ανθρώπινης καρδιάς. Είναι ενδιαφέρον ότι οι γαιοσκώληκες ρυθμίζουν τη δραστηριότητα των αορτικών τόξων τους μέσω του νευρικού τους συστήματος, σε αντίθεση με άλλα ασπόνδυλα που χρησιμοποιούν τους μυς τους για να ρυθμίσουν την αναπνοή. Αυτό κάνει τη δραστηριότητα των αορτικών τόξων ενός γαιοσκώληκα πιο ανάλογη με τη δραστηριότητα της ανθρώπινης καρδιάς. Ωστόσο, τα αορτικά τόξα έχουν μόνο έναν θάλαμο, οπότε αν κάποιος ορίσει την «καρδιά» ως πολλαπλούς θαλάμους, τότε ένας γαιοσκώληκας έχει 0 καρδιές. Εναλλακτικά, εάν μια "καρδιά" είναι απλώς ένα όργανο λειτουργικά παρόμοιο με μια ανθρώπινη καρδιά, τότε οι γαιοσκώληκες έχουν έως και 10 καρδιές (ή 5 ζεύγη καρδιές).

Γεωσκώληκες και Οικολογία

Οι γαιοσκώληκες παίζουν καθοριστικό ρόλο σε πολλές οικολογικές θέσεις. Τρέφονται με οργανική ύλη και εκκρίνουν μια ουσία που μοιάζει με κομπόστ, πλούσια σε άζωτο που χρησιμοποιούν τα φυτά για θρεπτικά συστατικά. Με την πέψη της οργανικής ύλης σε αποσύνθεση, αλλάζουν τη σύνθεση του εδάφους και εισάγουν ευεργετικά μέταλλα και μικρόβια. Το έδαφος που κατοικείται από γαιοσκώληκες έχει αποδειχθεί ότι έχει έως και 5 φορές περισσότερο διαθέσιμο άζωτο, 7 φορές περισσότερα φωσφορικά άλατα και 11 φορές περισσότερο κάλιο από ό,τι τα γύρω τμήματα του εδάφους (Brady &Weil, 2009). Η γαστρική τους δραστηριότητα αερίζει και αναμιγνύει το έδαφος, γεγονός που το καθιστά ευνοϊκό για την ανοργανοποίηση και την απορρόφηση των ριζών. Οι επιστήμονες συνέκριναν τη δραστηριότητα των γαιοσκωλήκων με αυτή των εμβόλων σε μια αντλία. Ακριβώς όπως τα έμβολα σε μια αντλία κυκλοφορούν τον αέρα μέσα από την αντλία, έτσι και ο γαιοσκώληκας κυκλοφορεί αέρα μέσω της αντλίας που είναι το έδαφος.

Τα οφέλη των γαιοσκωλήκων στο έδαφος είναι τόσο γνωστά που πολλοί αγρότες τους θεωρούν ευπρόσδεκτους επισκέπτες στους κήπους τους και οι γεωργικές βιομηχανίες είναι εξοικειωμένες με τη φιλική προς το περιβάλλον φύση της δραστηριότητας των γαιοσκωλήκων. Δεδομένης της ανάγκης για μελλοντικές τεχνικές βιώσιμης γεωργίας, οι γαιοσκώληκες θα μπορούσαν να διαδραματίσουν πολύτιμο ρόλο στις μελλοντικές γεωργικές προσπάθειες. Επιπλέον, οι γαιοσκώληκες χρησιμεύουν ως βάση για πολλές τροφικές αλυσίδες και τρέφονται από πουλιά, ερπετά και θηλαστικά. Οι γαιοσκώληκες παίζουν τόσους ωφέλιμους οικολογικούς ρόλους που ο Κάρολος Δαρβίνος έγραψε το 1881, «Μπορεί να αμφισβητηθεί αν υπάρχουν πολλά άλλα ζώα που έχουν παίξει τόσο σημαντικό ρόλο στην ιστορία του κόσμου, όπως αυτά τα ταπεινώς οργανωμένα πλάσματα» ( σελ. 314).

Συνοψίζοντας λοιπόν, πόσες καρδιές έχει ένας γαιοσκώληκας; Και πάλι, εξαρτάται? Εάν η «καρδιά» ορίζεται συγκεκριμένα ως ένα όργανο πολλαπλών θαλάμων με βαλβίδες όπως είναι στα ανθρώπινα όντα, τότε ένας γαιοσκώληκας έχει μηδενικές καρδιές. Ωστόσο, εάν η «καρδιά» ορίζεται με μια πιο λειτουργική έννοια ως ένα όργανο που διευκολύνει την κυκλοφορία μέσω μιας δράσης μηχανικής άντλησης, τότε ένας γαιοσκώληκας έχει έως και 10 μεμονωμένες καρδιές. Αυτές οι 10 μεμονωμένες «καρδιές» ή αορτικές καμάρες ευθυγραμμίζονται με την κεντρική κοιλότητα του σώματος και η μηχανική δράση άντλησης διευκολύνει την κυκλοφορία του γαιοσκώληκα, όπως κάνει μια ανθρώπινη καρδιά.

Αναφορές

• Brady, N.; Weil, R. [2009]. Στοιχεία της φύσης και ιδιότητες των εδαφών. (3η έκδοση). Prentice Hall.
• Darwin, Charles, R.  [1881] «Ο σχηματισμός μούχλας λαχανικών, μέσω της δράσης των σκουληκιών, με παρατηρήσεις για τις συνήθειές τους».