in the thick black muck under a bay in the Philippines lives a creature of the baseball maila, encasted in a hard white shell. Satojen vuosien ajan se jotenkin välttyi muodolliselta kuvaukselta ja leikkelyltä. Sen nimi on jättiläismato, ja yhdysvaltalaiset ja filippiiniläiset tiedemiehet ovat vihdoinkin avanneet elävän aluksen.
se ei ollut ruokahalua herättävä näky.
vaikka jättiläislaivamatojen tyhjät kuoret ovat olleet jo pitkään yleisiä, tarkalleen se, mistä nämä kuoret olivat peräisin, jäi tutkijoille suureksi mysteeriksi (nimestään huolimatta kyseessä eivät olleet Laivat). Kriittinen oivallus tuli, kun yksi projektin tutkijoista löysi filippiiniläisestä televisiosta dokumentin, jossa paikallisen matalan lahden sänkyyn istutetut kuoret näyttivät ”kuin porkkanat”. Tämä johtolanka kädessä tiedemiehet saivat vihdoin saaliinsa paketoitua.
tutkijat julkaisivat matoa koskevan tutkimuksensa tulokset PNAS-lehden varhaisversiossa tällä viikolla, ja he valottivat paljon eläintä, joka on niin harvinainen, että sen biologia, elinympäristö, anatomia ja jopa ruokavalio ovat olleet suureksi osaksi arvoitus. Vastaukset näihin kysymyksiin tukevat heidän mukaansa suurempaa ajatusta, jonka eräs tutkimuksen tekijöistä esitti lähes 20 vuotta sitten: puuaskelhypoteesia.
jättiläismadon (Kuphus polythalamia) kaltaisella nimellä et olisi moitittu siitä, että odotat tämän olennon elävän laivoissa. Kuten olemme nähneet, jättiläismadot välttelevät laivoja lahoavien puiden ja mudan varalta, mutta loput laivamatoista elävät laivoissa. Mutta kaikki laivamadot, jättiläismadot mukaan lukien, eivät todellisuudessa ole matoja. Ne ovat simpukoita, jotka ovat kehittyneet näyttämään madoilta.
simpukat ovat äyriäisbuffetin saranoituja kuoria: ostereita, simpukoita, kampasimpukoita, simpukoita ja simpukoita. Jossain vaiheessa normikysymys-bivalve päätti mennä eri luovaan suuntaan kuin filtteriä ruokkiva sukulaisensa ja suuntasi katseensa uuteen ravinnonlähteeseen: uponneeseen puuhun.
niin kauan kuin puita on ollut, on ollut puita, jotka ovat päätyneet mereen. Siellä ne makasivat, himokkaan lähellä, mutta turhauttavan gastronomisen ulottumattomissa selluloosan ja ligniinin kaltaisten polymeerien sisältönsä vuoksi. Nämä kemikaalit-jotka jäykistävät puuta-ovat antaneet nälkäisille maaeläimille juoksun rahoilleen. Ne ovat tunnetusti sulamattomia kaikille paitsi joillekin sienille ja bakteereille. Eläinten, jotka haluavat syödä puuta, täytyy pitää sisällään mikrobeja, jotka pystyvät sulattamaan sitkeitä kuituja, kuten termiitit ja majavat tekevät.
Laivamadot ratkaisivat ongelman lopulta samalla tavalla: ne antoivat puuta sulattavien symbioottisten bakteerien majailla erityissoluissa kiduksissaan. Kun sitten porattiin puuta sen kuluttamiseksi, saranoitu simpukkakuori kehittyi putkimaiseksi kuoreksi, jossa oli mato.
kaikki olivat tyytyväisiä tähän järjestelmään, kunnes jotkut karvattomat apinat saivat älyttömän idean rakentaa valtamerialuksensa puusta, minkä jälkeen laivamatot syöksyivät nopeasti alas apinoiden kauhuksi. Ongelma ratkesi vasta, kun kuninkaallinen laivasto alkoi päällystää veneidensä runkoja kuparilla 1700-luvulla, minkä etuna oli ärsyttävän merilevän lannistaminen.
joka tapauksessa tässä blogikirjoituksessa ei ole kyse noista laivamatoista, vaan heidän omapäisestä sukulaisestaan jättiläismadosta, joka luovien erimielisyyksien vuoksi jälleen jakautui muiden laivamatojen kanssa. Niiden uusi suunta sai inspiraationsa lähistöllä asuvista bakteereista.
kun laivamadot sulattelivat ahkerasti kaikkea tuota ihanaa puuta, ympärillä olevat vapaana elävät bakteeritkin olivat kiireisiä. Jotkut niistä, prosessissa sulattamalla puun ympäristöissä ilman happea, hengitti kemiallinen sulfaatti, komponentti meriveden, sen sijaan. Heidän uloshengittämänsä kaasu oli rikkivetyä, haisevaa kemikaalia, jota ihmiset yhdistävät mädäntyneisiin muniin. Kuten on käynyt ilmi, rikkivetyä voidaan käyttää paljon kuin auringonvaloa toisen ryhmän bakteereja (tioautotrofit). Ne voivat käyttää rikkivedyn sisältämää voimaa muuttaakseen hiilidioksidin sokeriksi. Toisin sanoen ne voivat tehdä itse ruokansa, aivan kuten kasvit.
jossain vaiheessa nämä tioautotrofiset bakteerit tunkeutuivat lähistöllä asuvan laivamadon kiduksiin. Tutkijat saattoivat huomata, että näin on, koska he laittoivat jättiläismäiset laivamatojen kidukset mikroskoopin alle. Kidusten sisältä he löysivät rikkipalloja ja organelleja sisältäviä bakteereita, joita kutsutaan karboksysomeiksi, joissa hiilidioksidi voidaan muuttaa sokeriksi. Molemmat rakenteet ovat yleisiä tioautotorfisilla bakteereilla.
kun he sekvensoivat bakteerin DNA: ta, joka eristettiin kiduksista, se muistutti läheisesti muiden tioautotrofisten bakteerien DNA: ta, joka asui meren mikrobien ja hydrotermisien tuuletusaukkojen etanoiden ja etanoiden sisällä. Sekvenssi sisälsi kaikki sokerin valmistamiseen rikkivedystä tarvittavat geenit.
lopulta he pystyivät eristämään nämä bakteerit puhtaassa viljelyssä, jonka tarkoituksena oli kasvattaa tioautotrofisia bakteereja. Tämän ryhmän bakteerit eivät ole läheistä sukua puuta pilkkoville bakteereille, joita muut laivamadot isännöivät. Näitä aiemmin hallitsevia bakteereja oli kuitenkin myös jättiläismatojen kiduksissa, joskin todisteet viittaavat siihen, että ne ovat harvinaisia – ja erittäin pettyneitä.
kun jättiläismadot siirsivät tulovirtansa puun syömisestä itseensä vaikuttavien bakteerien isäntiin, niiden cecumiin, johon puun puremat varastoituvat; elimiin, joihin laivamatojen ravinto varastoituu; ja lihaksiin, joita ne käyttävät puun poraamiseen, jotka ovat surkastuneet. Vain pieniä määriä ulostetta löydettiin suolistossa näytteiden nämä tutkijat pilkottu, mikä osoittaa, että sen lisäksi, että ei tarvitse syödä (koska niiden talon bakteerit tekevät kaiken ruoanlaitto), nämä madot on, näin ollen, vähän tarvetta kakka.
Jättiläismadoilla on suu, mutta he polttivat sillan. Ne ovat sulkeneet suunsa kuorellaan ja vain ajoittain resorboivat sitä laajentaakseen putkiaan. Kaikkien näivettyneiden elinten tilalle on kehittynyt bakteereja isännöivä kidus, joka vie lähes koko madon. Tämän todistusaineiston perusteella puun, sedimentin tai veden suodattaminen ravinnoksi ei todennäköisesti mahdollista näiden matojen muuttumista jättiläisiksi, kirjoittajat päättelevät. Sen sijaan kasvaessaan lihaviksi ja onnellisiksi uusien bakteerimerkkikumppaniensa tuotoilla madot kasvavat jättiläisiksi, jotka yleensä saavuttavat metrin ja saattavat saavuttaa viisi.
mielenkiintoista on, että vaikka matoksi tuleminen on harvinaista simpukoiden keskuudessa, tioautotrofisten symbioottisten bakteerien isäntänä se ei ole. Viisi muuta simpukkaperhettä tekee näin, joten ehkä madoilla oli joitakin esisovituksia, jotka helpottivat tätä nimenomaista uranvaihtoa.
tutkijat väittävät myös, että laivamatobiologia vahvistaa pääkirjailija Daniel Distelin vanhaa ajatusta: ”puuaskeleet”-hypoteesia. Tämän käsityksen mukaan suuret tioautotrofiset sinisimpukat, jotka elävät syvänmeren hydrotermisissä syvänteissä, kehittyivät pienemmistä simpukoista, jotka elivät uponneella puulla. Nämä esi-isäsimpukat käyttivät puuta lahottavien bakteerien tuottamaa rikkivetyä, mutta tuuletusneste oli helppo korvike. Nykyään monet simpukat ja useat tubewormit elävät yhtä hyvin hydrotermisissä tuuletusaukoissa, kylmissä tihkuissa (paikoissa, joissa rikkivetyä, metaania ja muita hiilivetyjä tihkuu merenpohjasta) ja uponneissa puissa. Puu on siis ponnahduslauta, joka voi tuoda tioautotrofisia eläimiä Hydrotermisiin aukkoihin ja sitten auttaa niitä leviämään aukkojen välillä saarten hyppimällä uponnutta puuta kuin syvänmeren polynesialaisia.
nyt näyttää siltä, että jättiläislaivamato ehti myös tehdä välilaskun puuhun ennen kuin se saapui lopulliseen määränpäähänsä Filippiinien löyhkääviin sedimentteihin. Onko mahdollista, että myös simpukat ja putkimadot aloittivat syömällä puuta ja törmäsivät vasta myöhemmin rikkivedyn kulinaarisiin nautintoihin? Jos näin on, puu – aine, jota tuotetaan vain auringon kimaltelevassa maailmassa-ei ollut vain ponnahduslauta syvimmän valtameren elinympäristöjen välillä, vaan myös kokonaisten elintapojen välillä.
Reference
Daniel L. Distel, Marvin A. Al;tamia, Zhenjian Lin, J. Reuben Shipway, Andrew Han, Imeleda Forteza, Rowena Antemano, Ma. Gwen J. Penaflor Limbaco, Alison G. Tebo, Rande Dechavez, Julie Albano, Gary Rosenberg, Gisela Concepcion, Eric Schmidt ja Margo G. Haygood. ”Löytö kemoautotrofisen symbioosin jättiläinen laivamatoa Kuphus polythalamia (Bivalvia: Teredinidae) laajentaa puuaskelten teoriaa.”PNAS Early Edition. Julkaistu verkossa ennen tulosta Huhtikuu 17, 2017, doi: 10.1073/pnas.1620470114