I den tykke, svarte mucken under En bukt på Filippinene bor en skapning på størrelse med en baseballbat, innkapslet i et hardt hvitt skall. I hundrevis av år, det liksom rømt formell beskrivelse og disseksjon. Navnet er den gigantiske shipworm, og forskere Fra Usa og Filippinene har endelig sprakk en live en åpen.
Det var ikke et appetittvekkende syn.
selv om de tomme skjellene av gigantiske skipmaskene lenge har vært vanlige, var nøyaktig hvor disse skjellene kom fra, et stort mysterium for forskere (til tross for navnet deres var det ikke skip). Den kritiske innsikten kom da en av prosjektforskerne oppdaget en dokumentar på Filippinsk TV som viser skjellene plantet i sengen av en lokal grunne bukt «som gulrøtter». Med denne ledetråden i hånden var forskerne endelig i stand til å pose deres steinbrudd.
forskerne publiserte sine funn fra studien av ormen i Pnas Early Edition denne uken, og de kaster mye lys på et dyr så sjeldent at dets biologi, habitat, anatomi og til og med diett i stor grad har vært et mysterium. Svarene på disse spørsmålene gir støtte, sier de, til en større ide foreslått for nesten 20 år siden av en av studiens forfattere: tre trinn hypotesen.
med et navn som giant shipworm (Kuphus polythalamia), ville du ikke bli ugyldig for å forvente at denne skapningen skulle leve i skip. Selv om som vi har sett, den gigantiske shipworm eschews skip for neddykket rotting tre og gjørme, resten av shipworm bor i skip. Men alle shipworms, den gigantiske inkludert, er egentlig ikke ormer. De er toskallede bløtdyr som har utviklet seg til å ligne ormer.
Muslinger er de av de hengslede skjellene på sjømatbuffeen-østers, muslinger, kamskjell, hjerteskjell og blåskjell. Et sted langs linjen bestemte en standardutgave toskall seg for å gå i en annen kreativ retning fra sin filtermatende familie og sette seg på en ny matkilde: nedsunket tre.
Så lenge det har vært trær, har det vært trær som endte opp i havet. Der lå de appetittvekkende nær, men frustrerende ute av gastronomisk rekkevidde på grunn av innholdet av polymerer som cellulose og lignin. Disse kjemikaliene-som stivner tre – har gitt sultne jordiske skapninger en løp for pengene sine også. De er kjent ufordøyelig for alle, men noen sopp og bakterier. Dyr som ønsker å spise tre, må være vert for mikrober som kan fordøye de tøffe fibrene, som termitter og bever gjør.
Shipworms løste til slutt problemet på samme måte: de tillot symbiotiske bakterier som kan fordøye tre for å kaste opp i spesielle celler i gjellene sine. Så, i ferd med å bore inn i tre for å konsumere det, utviklet et hengslet skall som inneholdt en skalldyr til et rørformet skall som inneholdt en orm.
Alle var fornøyd med dette systemet til noen hårløse aper fikk cockamamie ideen om å bygge sine havgående fartøy ut av tre, hvorpå shipworms raskt chowed ned, til horror av apene. Dette problemet ble ikke løst før Royal Navy begynte vindsperre båtens skrog med kobber i det 18. århundre, som hadde den ekstra fordelen av nedslående pesky tang.
i alle fall handler dette blogginnlegget ikke om disse skipmaskene, men deres farlige slektning den gigantiske skipmasken, som igjen deler seg med resten av skipmaskene på grunn av kreative forskjeller. Deres nye retning ble inspirert av noen bakterier som bor i nærheten.
mens shipworms var opptatt med å fordøye alt det vakre treet, var de frie levende bakteriene rundt dem også opptatt. Noen av dem, i ferd med å fordøye tre i miljøer uten oksygen, pustet det kjemiske sulfatet, en komponent av sjøvann, i stedet. Gassen de utåndet var hydrogensulfid, de stinkende kjemiske menneskene forbinder med råtne egg. Som det viser seg, kan hydrogensulfid brukes mye som sollys av en annen gruppe bakterier (tioautotrofene). De kan bruke kraften i hydrogensulfid for å omdanne karbondioksid til sukker. Med andre ord kan de lage sin egen mat, akkurat som planter.
på et tidspunkt invaderte disse tioautotrofiske bakteriene gjellene til en skiporm som bor i nærheten. Forskerne kunne fortelle at dette er tilfelle fordi de satte gigantiske shipworm gjeller under mikroskopet. Inne i gjellene fant de bakterier som inneholder svovelkuler og organeller kalt karboksysomer hvor karbondioksid kan omdannes til sukker. Begge strukturer er vanlige i tioautotorfe bakterier.
da de sekvenserte bakterielt DNA isolert fra gjellene, lignet det tett på andre tioautotrofe bakterielle levende inne i marine mikrober og hydrotermiske vent snegler og snegler. Sekvensen inneholdt alle gener som var nødvendige for å produsere sukker fra hydrogensulfid.
Til slutt var de i stand til å isolere disse bakteriene i ren kultur designet for å vokse tioautotrofe bakterier. Bakteriene i denne gruppen er ikke nært knyttet til de tre-fordøyende bakteriene som andre skipmaskene er vert for. Imidlertid var disse tidligere dominerende bakteriene også tilstede i gjellene til de gigantiske skipmaskene, selv om bevisene tyder på at de er sjeldne – og svært skuffet.
da gigantiske skipmaskene skiftet sin inntektsstrøm fra å spise tre til hosting selvdrevne bakterier, deres cecum, hvor biter av tre er lagret; organene der skipmaskene fordøyer mat; og musklene de bruker til å bore inn i tre, alle atrophied. Bare spor av avføring ble funnet i tarmen av prøvene disse forskerne fordøyet, noe som indikerer at i tillegg til ikke å måtte spise (fordi deres interne bakterier gjør all matlaging), har disse ormene derfor lite behov for å kutte.
Giant shipworms har en munn, men de har brent den broen. De har vegger munnen av med skallet, og bare periodisk resorb det for å forlenge rørene sine. I stedet for alle disse skrumpet organer, har bakterier-hosting gill utviklet seg til å ta opp nesten hele ormen. Basert på dette beviset, er det lite sannsynlig å spise tre, sediment eller filtrere vann for mat, slik at disse ormene blir giganter, konkluderer forfatterne. I stedet vokser fett og lykkelig på inntektene fra sine nye bakterielle merkevarepartnere, ormene vokser til giganter som ofte når tre meter og kan nå fem.
Interessant, selv om å bli en orm er uvanlig blant muslinger, hosting thioautotrophic symbiotic bakterier er ikke. Fem andre familier av muslinger gjør dette, så kanskje ormene hadde noen pre-tilpasninger som gjorde denne spesielle karriereendringen enklere.
forskerne hevder også at shipworm biologi styrker en gammel ide om hovedforfatter Daniel Distel:» tre-trinn » hypotesen. Denne ideen hevder at de store tioautotrofiske blåskjellene som lever rundt dypvannshydrotermiske ventiler utviklet seg fra mindre blåskjell som levde på nedsunket tre. Disse stamfar blåskjell brukt hydrogensulfid produsert av bakterier som forfall tre, men vent væske var en enkel erstatning. I dag lever mange muslinger og flere tubeworms like godt på hydrotermiske ventiler, kalde siver (steder hvor hydrogensulfid, metan og andre hydrokarboner siver fra havbunnen) og i nedsunket tre. Tre er dermed en stepping stone som kan introdusere thioautotrophic dyr til hydrotermiske vents og deretter hjelpe dem å spre seg mellom vents av øyhopping sunket tre som dyphavspolynesere.
Nå ser det ut som om den gigantiske skipmasken også hadde en layover i tre før den kom til sitt endelige reisemål i de stinkende sedimentene På Filippinene. Er det mulig at muslinger og rør ormer også begynte å spise tre, og bare senere snublet på kulinariske herligheter av hydrogensulfid? I så fall var tre-et stoff som bare ble produsert i solens glitrende rike-ikke bare en stepping stone mellom habitater i det dypeste mørkeste havet, men også mellom hele livsstil.
Referanse
Daniel L. Distel, Marvin A. Al;tamia, Zhenjian Lin, J. Reuben Shipway, Andrew Han, Imeleda Forteza, Rowena Antemano, Ma. I tillegg til å være en av de mest kjente av dem, er det også en del av de mest kjente av dem. «Oppdagelse av kjemoautotrofisk symbiose i den gigantiske shipworm Kuphus polythalamia (Bivalvia: Teredinidae) utvider tre-trinn teori.»PNAS Tidlige Utgave. Publisert online før utskrift April 17, 2017, doi: 10.1073 / pnas.1620470114