Experimental induction of autotomy in earthworms

Autotomia to nagłe oddzielenie i odrzucenie fragmentu ciała, np. odnóży, spowodowane przez uszkodzenie lub zagrożenia, na przykład ze strony drapieżników, po którym następuje zazwyczaj regeneracja utraconej części ciała. W przypadku pierścienic, autotomii podlegają segmenty ciała. Dżdżownice, ze względu na segmentalną budowę ciała są dogodnym modelem badań układu nerwowego i odpornościowego, oraz regeneracji utraconych segmentów. Za odporność dżdżownic odpowiedzialne są celomocyty i substancje rozpuszczalne obecne w płynie celomatycznym, które są wyrzucane przez otwory w ścianie ciała podczas konwulsyjnych ruchów dżdżownic zaindukowanych przez rozmaite stresory, np. bodźce elektryczne. Zaobserwowano, że kilkukrotna stymulacja tego samego okazu dżdżownicy prądem elektrycznym prowadzi do autotomii końcowych segmentów ciała, które następnie ulegają regeneracji. Celem niniejszej pracy było wypracowanie powtarzalnego modelu indukowania autotomii u dżdżownic z gatunków Eisenia andrei i Aporrectodea caliginosa. Przebieg doświadczeń dokumentowano fotograficznie, a próbki płynu celomatycznego analizowane były przy użyciu mikroskopu świetlnego oraz spektrofluorymetru. Dorosłe okazy dżdżownic badanych gatunków zanurzano raz lub dwa razy dziennie, w płynie fizjologicznym i poddawano przez 1 minutę elektrostymulacji prądem 4,5V z baterii lub 12,3V z ładowarki do telefonów komórkowych. Inne okazy były zanurzane w 1% roztworze MS-222, substancji drażniącej dla dżdżownic. W każdej z metod następował wyrzut komórek celomatycznych, lecz proces autotomii zachodził u obu gatunków w sposób powtarzalny jedynie przy wielokrotnej elektrostymulacji 12,3V; u części okazów A. caliginosa autotomię indukowały również pozostałe czynniki. Podsumowując, A. caliginosa jest bardziej podatna na autotomię, niż E. andrei. U E. andrei autotomię indukował raczej relatywnie silny bodziec elektryczny związany z wyrzutem celomocytów, niż sama utrata komórek celomatycznych.

Autotomy is a rapid separation and discarding of the body parts (e.g. appendages) from the main body triggered by direct damage or encounter with threatening stimuli, e.g. predator attack, that is followed by regeneration of lost parts. In case of annelids, autotomy concerns body segments. Earthworms, due to segmental body plan are convenient for studies of the nervous system, immune system, and regeneration of the lost body segments. Responsible for the earthworms immunity are coelomocytes and soluble substances present in the coelomic fluid, that is expelled through the pores in the body wall in response to various stimuli inducing convulsive body movements, e.g. electrostimulation. It was observed that repeated stimulation of the same earthworm by the electric current, leads to autotomy of the posterior body segments followed by their regeneration. The aim of this study was to develop a reproducible model of inducing autotomy in earthworms Eisenia andrei and Aporrectodea caliginosa. These experiments were documented by photos, and samples of coelomic fluid were analyzed by a light microscope and a spectrofluorimetry. Adult specimens of the investigated earthworms species were once or twice a day immersed in physiological saline and treated for 1 minute by electric current either from the battery (4.5V) or from the mobile phone charger (12.3V). Other specimens were immersed in a 1% solution of MS-222, being an irritant for earthworms. Each of these methods induced expulsion of coelomocyte-containing coelomic fluid, but the process of autotomy occurred consistently in the both species after repeated 12.3V electrostimulation, while in some specimens of A. caliginosa also by other stimuli. In conclusion, A. caliginosa was more prone to autotomy then E. andrei. In E. andrei autotomy was induced rather by a relatively strong electrical stimulus connected with coelomocyte expulsion then by the loss of coelomocytes itself.