W początkach lat 90-tych XIX wieku filadelfijski przyrodnik Henry A. Pilsbry postanowił stworzyć przewodnik po mięczakach lądowych Ameryki Północnej. Chłopiec z farmy w stanie Iowa, zamienił się w nowojorskiego korektora, zamienił się w malakologa, Pilsbry był jeszcze w wieku 30 lat, ale już był największym autorytetem w Ameryce w dziedzinie chitonów, pąkli i ślimaków lądowych. Jeden nekrolog nazywa jego Guide to the Study of Helices, opublikowany, gdy miał 32 lata, „najbardziej błyskotliwie oryginalny, obrazoburcza książka, która kiedykolwiek została napisana o ślimakach lądowych.” W swojej karierze Pilsbry opisał ponad 5800 gatunków.
Wśród kolekcji, nad którymi zaczął pracować w 1896 roku, znalazło się kilkadziesiąt dużych ślimaków bananowych z Oakland. Pilsbry zauważył, że w przeciwieństwie do dobrze znanego ślimaka bananowego Ariolimax columbianus – najstarszego znanego gatunku ślimaka bananowego, który został zebrany przez United States Exploring Expedition w Pacific Northwest i po raz pierwszy opisany w 1851 roku – żaden z tych ślimaków bananowych nie miał penisa.
To znaczące przeoczenie w stworzeniu znanym z jednego z największych stosunków wielkości fallusa do wielkości ciała na planecie. Po rozwinięciu, męskie genitalia ślimaka bananowego mogą rozciągnąć się na całą długość ciała sześciocalowego ślimaka. Co więcej, jak wszystkie ślimaki lądowe, ślimaki bananowe są hermafrodytyczne. Wszystkie one powinny mieć wszystkie części. Pilsbry uznał, że odkrył nie tylko nowy gatunek, ale i nowy rodzaj ślimaków kalifornijskich. On i jego współpracownik E.G. Vanatta nazwali go Aphallarion. (Znasz swoją łacinę; możesz się domyślić dlaczego.)
Dwadzieścia lat później biolog ze Stanford o nazwisku Harold Heath prowadził kurs dysekcji dla studentów. Lubił pracować z lokalnymi ślimakami bananowymi, które były duże, łatwe do zbierania i biologicznie interesujące. W ciągu kilku miesięcy Heath i jego studenci zauważyli, że większość ślimaków miała penisy, ale około 5 procent nie miało ich wcale. To było ciekawe, pomyślał Heath, że zgodnie z pracą Pilsbry’ego zarówno Ariolimax i Aphallarion żyły obok siebie na tym, co wkrótce miało stać się dziewiątym dołkiem pola golfowego Stanford.
Niektóre blisko spokrewnione gatunki mają geograficzną barierę, która je oddziela i wyjaśnia, dlaczego w procesie ewolucji zmieniły się w odrębne gatunki. Ale tutaj były dwa rodzaje ślimaków, wyglądające identycznie, żyjące na tym samym fairwayu, spełniające tę samą pozorną rolę. Była to ekologiczna i ewolucyjna zagadka, a Heath i jego studenci postanowili dotrzeć do jej sedna. W pewien mglisty, mżawkowy poranek zebrali się na terenie kampusu Stanforda w pobliżu brzegu San Francisquito Creek. Dwa duże ślimaki były na zewnątrz i łączyły się w pary. Pozwolimy profesorowi Heathowi przejąć tutaj pałeczkę, z jego monologu z 1916 roku „The Conjugation of Ariolimax Californicus”:
Przed aktem kopulacji każdy osobnik zaciekle gryzie bok swojego kolegi … następnie gwałtownie cofa głowę, która stopniowo wysuwa się przed kolejną napaść. Intensywność tej pierwszej fazy stopniowo maleje, w miarę jak ciała zakrzywiają się względem siebie … Penis tylko jednego osobnika jest następnie wkładany, a po kilku godzinach oba osobniki zaczynają się od siebie oddalać. W obu zaobserwowanych przypadkach, kiedy penis został odsłonięty na około pół cala, jedno ze zwierząt odwróciło głowę i zaczęło gryźć ścianki organu. … Drugie zwierzę (późniejsza dysekcja w jednym przypadku wykazała, że jest ono posiadaczem danego organu śródmiąższowego) wzięło teraz udział w tym procesie i w ciągu kilku minut penis został całkowicie odcięty.
Odkrycie seksu ślimaka bananowego przez Heatha było dość słynnym incydentem w historii biologii terenowej. „To rozprzestrzeniło się jak pożar wśród biologów”, mówi Janet Leonard, pracownik naukowy w Instytucie Nauk Morskich w UC Santa Cruz. „Wszyscy o tym wiedzą.”
(Pytałem teraz przyjaciół, współpracowników i gości na kolacji, czy wiedziałeś, że ślimaki bananowe…? Tak czy inaczej, nie każdy o tym wie.)
Pilsbry wycofał rodzaj Aphallarion. W swoim dziele Land Mollusca of North America z 1948 roku cytuje on obficie monolog Heatha, aby wyjaśnić różnice między różnymi gatunkami Ariolimax z Ameryki Północnej. Klucz do identyfikacji, naturalnie, skupia się na budowie genitaliów. „Genitalia są kluczową cechą u każdego ze ślimaków lądowych” – mówi Leonard.
Ale tak się składa, że części rozrodcze ślimaków okazują się być kluczową cechą w fascynującej zagadce ewolucyjnej. W czasie, gdy Pilsbury ukończył swój przewodnik terenowy w latach 40-tych do 2000s, liczba gatunków lub podgatunków ślimaka bananowego Kalifornii stał na pięć. Pierwotny, Ariolimax columbianus, żył od Juneau, Alaska, do Monterey. Podgatunek, Ariolimax columbianus straminius, żył w południowych hrabstwach Kalifornii, od Monterey w dół do Ventura i Wysp Normandzkich. Ariolimax californicus żył w wąskim zakresie na Półwyspie od Santa Clara do San Mateo. Podgatunek, A. californicus brachyphallus, żył w północnej części Półwyspu, w San Francisco wokół Mount Sutro i Presidio, oraz na Półwyspie Monterey. UC Santa Cruz maskotka Ariolimax dolichophallus żył w Santa Cruz County i zachodniej krawędzi Santa Clara County.
Jedną z rzeczy Leonard i UC Santa Cruz emeritus profesor biologii John Pearse były w stanie zrobić na początku 2000s był rewizji taksonomii w oparciu o badania genetyczne. Odkryli, że Ariolimax columbianus był faktycznie dwa odrębne gatunki, północna wersja, która żyła od Humboldt County do Alaski i południowej kladu, Ariolimax buttoni, który żył od Humboldt w dół do North i East Bay, z izolowanej populacji w Presidio. Pearse mówi, że zidentyfikowali również dwa pozostałe gatunki na szczytach gór: nieopisany gatunek żyjący na górze Palomar w hrabstwie San Diego i nieopisany gatunek z Fremont Peak w hrabstwie San Benito. A potem najdziwniejsza rzecz ze wszystkich – znaleźli coś, co zdecydowanie wygląda na ślimaka o innym rodzaju budowy genitaliów, żyjącego na Alcatraz. Prawdopodobnie jest to nowy gatunek. Przeglądając zbiory Akademii Nauk w San Francisco, odkryli, że ten sam ślimak został zebrany na południowo-wschodniej wyspie Farallon – choć, jak mówi Pearse, „prawie na pewno nie ma go tam teraz.”
Długo mówiąc, żyjemy w absolutnym zagłębiu ewolucji ślimaka bananowego, z potencjalnie dziewięcioma różnymi gatunkami lub podgatunkami Ariolimax, które można znaleźć w Golden State. Co się dzieje?
Leonard, który bada dobór płciowy u hermafrodytów, i Pearse, ekolog ewolucyjny, postanowili zbadać specjację ślimaków bananowych. Skoncentrowali się na dwóch gatunkach. Ariolimax californicus, ślimak bananowy z Półwyspu Apenińskiego, i Ariolimax dolichophallus, ślimak bananowy z Santa Cruz i Monterey, nie pokrywają się geograficznie. Linia oddzielająca je wydaje się być wyznaczona na Rancho del Oso w Big Basin Redwoods State Park. Te dwa gatunki ślimaków mają różne struktury genitalne i skrajnie różne zachowania godowe.
Chcesz jeszcze więcej historii o przyrodzie Bay Area? Zapisz się na nasz cotygodniowy biuletyn!
Jednakże w testach mitochondrialnego DNA przeprowadzonych przez kolegów Leonarda i Pearse’a genetyka obu gatunków okazała się identyczna. Wygląda na to, że Leonard i Pearse natknęli się na gatunki ślimaków tak niedawno rozdzielone, że ich mitochondrialny kod genetyczny nie zdążył jeszcze nadążyć za ich rozbieżnym zachowaniem.
Dlaczego? Leonard uważa, że ma to coś wspólnego z presją selekcji seksualnej – ideą, że niektóre zmiany ewolucyjne są napędzane przez preferencje potencjalnych partnerów. „W pewnym momencie”, mówi, „mamy do czynienia z wydarzeniem izolującym, a w jednym gatunku dwie populacje stają się odizolowane. Osobniki, które odnoszą szczególny sukces w zdobywaniu partnerów, mają inne cechy pod względem anatomii reprodukcyjnej i zachowań reprodukcyjnych niż te, które odnoszą sukces w drugiej populacji. To może być prawdą w tym przypadku – trudno sobie wyobrazić, że jest jakaś wartość adaptacyjna do posiadania silniejszego mięśni pochwy na północ od Rancho del Oso niż na południe od Rancho del Oso.”
To jest następne ważne pytanie. Co może być wydarzeniem izolującym dwa gatunki ślimaków bananowych na Półwyspie? Leonard mówi… to skomplikowane. Oni szukali wskazówek w geologicznej historii Półwyspu. Być może, mówi Leonard, populacje ślimaków zostały rozdzielone około 15 000 lat temu przez wznoszące się wydmy piaskowe po podniesieniu się poziomu morza. Ben Lomond, w górach Santa Cruz i San Bruno Mountain, w północnej części Półwyspu, oba mają szczyty ze skał iglastych. Być może na tych dwóch szczytach, wyspach odizolowanych przez nie do przebycia piaszczystą pustynię, przodkowie dwóch gatunków ślimaków po raz pierwszy odrośli od siebie.
Perhaps not.
Leonard i Pearse prowadzą swoje śledztwa w sprawie ślimaków wraz z wieloma innymi rzeczami, a fundusze są ograniczone. Co więcej, kluczowy współpracownik zajmujący się genetyczną częścią równania zamienił się rolami i nie jest dostępny, aby kontynuować pracę. „Każdy myśli, że skoro jest maskotką uniwersytecką, to musi mieć na to fundusze, chyba że pracuje się dla uniwersytetu, wtedy wie się lepiej” – mówi Leonard.
Wyzwaniem jest również pokonanie konieczności dyskutowania o penisach ślimaków i wzajemnych kopulacjach w czasie maratonu. Leonard mówi, że zazwyczaj wprowadza całą kwestię żucia na końcu wykładów, aby nie stracić słuchaczy. Jednak to, co opisują Leonard i Pearse, jest na swój sposób ekscytujące. Zamieszkujące wyspy rzadkie ślimaki. Nowe gatunki rodzące się na naszych oczach. Historyczne tajemnice geologii, rozdzielenia i ponownego połączenia. Odpowiedzi na podchwytliwe pytania o ewolucję, preferencje seksualne i pochodzenie gatunków. Pospolite stworzenie znane każdemu dziecku w wieku szkolnym, którego historię może docenić tylko dorosły umysł, jak bok filmu Disneya mający na celu wyłącznie zachwycenie rodziców w kinie. „To piękny system” – mówi Leonard. „Są po prostu fascynującą grupą z ewolucyjnego punktu widzenia.”