in de dikke zwarte modder onder een baai in de Filippijnen leeft een wezen ter grootte van een honkbalknuppel, omhuld in een harde witte schelp. Honderden jaren lang ontsnapte het aan formele beschrijving en ontleding. Zijn naam is de reuzenworm, en wetenschappers uit de Verenigde Staten en de Filippijnen hebben eindelijk een levende open gekraakt.
het was geen smakelijk gezicht.
hoewel de lege schelpen van reuzenwormen al lang gebruikelijk zijn, bleef precies waar deze schelpen vandaan kwamen een groot mysterie voor wetenschappers (ondanks hun naam waren het geen schepen). Het kritische inzicht kwam toen een van de projectwetenschappers een documentaire ontdekte op Filippijnse TV met de schelpen die in de bedding van een lokale ondiepe baai zijn geplant “als wortelen”. Met deze aanwijzing in de hand, waren de wetenschappers eindelijk in staat om hun steengroeve in te pakken.
de wetenschappers publiceerden hun bevindingen uit hun studie van de worm in PNAS vroege editie deze week, en ze werpen veel licht op een dier zo zeldzaam dat zijn biologie, habitat, anatomie en zelfs dieet grotendeels een mysterie zijn geweest. De antwoorden op deze vragen ondersteunen, zeggen ze, een groter idee dat bijna 20 jaar geleden werd voorgesteld door een van de auteurs van de studie: de houten trappen hypothese.
met een naam als reuzenworm (Kuphus polythalamia), zou u niet worden verweten dat dit wezen in Schepen zou leven. Hoewel, zoals we hebben gezien, de reuzenworm schepen vermijdt voor ondergedompeld rottend hout en modder, leven de rest van de schipwormen wel in Schepen. Maar alle schipwormen, de reuzenwormen inbegrepen, zijn eigenlijk geen wormen. Het zijn tweekleppige weekdieren die geëvolueerd zijn om op wormen te lijken.Tweekleppigen zijn tweekleppigen van de scharnierende schelpen aan het zeevoedselbuffet-oesters, kokkels, sint-jakobsschelpen, kokkels en mosselen. Ergens langs de lijn, een standaard-kwestie tweekleppig besloot om te gaan in een andere creatieve richting dan zijn filter-voedende kin en zijn zinnen op een nieuwe voedselbron: gezonken hout.
zolang er bomen zijn geweest, zijn er bomen geweest die in de oceaan terecht zijn gekomen. Daar lagen ze, smakelijk dichtbij maar frustrerend buiten gastronomisch bereik vanwege hun gehalte aan polymeren zoals cellulose en lignine. Deze chemicaliën-die hout verstijven – hebben hongerige aardse wezens ook een run voor hun geld gegeven. Ze zijn beroemd onverteerbaar voor iedereen, behalve sommige schimmels en bacteriën. Dieren die hout willen eten, moeten microben hebben die de taaie vezels kunnen verteren, zoals termieten en bevers dat doen.
Schipwormen hebben het probleem uiteindelijk op dezelfde manier opgelost: ze lieten symbiotische bacteriën die hout kunnen verteren zich opsluiten in speciale cellen in hun kieuwen. Vervolgens, tijdens het boren tot hout om het te consumeren, evolueerde een scharnierende schaal met een schelpdier tot een buisvormige schaal met een worm.
iedereen was blij met dit systeem totdat sommige haarloze apen het idee kregen om hun zeeschepen van hout te bouwen, waarna de scheepwormen prompt naar beneden schoten, tot de verschrikking van de apen. Dit probleem werd niet opgelost totdat de Royal Navy in de 18e eeuw begon met het bekleden van de scheepsrompen met koper, wat het extra voordeel had om vervelend zeewier te ontmoedigen.
in ieder geval gaat deze blogpost niet over die schipwormen, maar over hun eigenzinnige verwant de reuzenworm, die opnieuw met de rest van de schipwormen splitste vanwege creatieve verschillen. Hun nieuwe richting werd geïnspireerd door een aantal bacteriën die in de buurt wonen.
terwijl scheepwormen bezig waren al dat mooie hout te verteren, waren de vrijlevende bacteriën om hen heen ook bezig. Sommigen van hen, in het proces van het verteren van hout in omgevingen zonder zuurstof, ademde in plaats daarvan het chemische sulfaat, een onderdeel van zeewater. Het gas dat ze uitademde was waterstofsulfide, de chemische stof die mensen associëren met rotte eieren. Het blijkt dat waterstofsulfide net als zonlicht kan worden gebruikt door een andere groep bacteriën (de thioautotrofen). Ze kunnen de kracht in waterstofsulfide gebruiken om kooldioxide om te zetten in suiker. Met andere woorden, ze kunnen hun eigen voedsel maken, net als planten.
op een gegeven moment vielen deze thioautotrofische bacteriën de kieuwen van een nabijgelegen scheepworm binnen. De wetenschappers konden zien dat dit het geval is omdat ze reuzenworm kieuwen onder de microscoop leggen. In de kieuwen vonden ze bacteriën die zwavelbollen en organellen bevatten, carboxysomen genaamd, waarin kooldioxide kan worden omgezet in suiker. Beide structuren zijn gemeenschappelijk in thioautotorfe bacteriën.
wanneer ze het bacteriële DNA van de kieuwen sequentieerden, leek het sterk op dat van andere thioautotrofe bacteriën die in mariene microben en hydrothermale slakken leven. De sequentie bevatte alle genen die nodig zijn om suiker te maken uit waterstofsulfide.
ten slotte konden zij deze bacteriën isoleren in een zuivere cultuur die was ontworpen om thioautotrofe bacteriën te kweken. De bacteriën in deze groep zijn niet nauw verwant aan de houtverterende bacteriën die andere scheepwormen hosten. Echter, deze voorheen dominante bacteriën waren ook aanwezig in de kieuwen van de reuzenwormen, hoewel het bewijs suggereert dat ze zeldzaam zijn – en zeer teleurgesteld.Toen reuzenschipwormen hun inkomstenstroom veranderden van het eten van hout naar het ontvangen van zelfopwekkende bacteriën, hun blindedarm, waar houtbeten worden opgeslagen; de organen waarin schipwormen voedsel verteren; en de spieren die ze gebruiken om in hout te boren, werden allemaal verschrompeld. Alleen sporen van uitwerpselen werden gevonden in de darmen van de specimens die deze wetenschappers verteerd, wat aangeeft dat naast niet te hoeven eten (omdat hun in-house bacteriën doen al het koken), deze wormen hebben, bijgevolg, weinig behoefte om te poepen.
Reuzenwormen hebben wel een mond, maar ze hebben die brug verbrand. Ze hebben hun mond afgesloten met hun schelp, en alleen periodiek resorb het om hun buizen uit te breiden. In plaats van al deze verschrompelde organen, is de kieuw met bacteriën geëvolueerd om bijna de hele worm op te nemen. Op basis van dit bewijs is het niet waarschijnlijk dat het eten van hout, sediment of het filteren van water voor voedsel deze wormen in staat zal stellen reuzen te worden, concluderen de auteurs. In plaats daarvan, het groeien van vet en gelukkig op de opbrengst van hun nieuwe bacteriële merk partners, de wormen groeien tot reuzen die meestal bereiken drie voet en kan vijf bereiken.
interessant is dat het niet gebruikelijk is om een worm te worden onder tweekleppigen, maar dat het hosten van thioautotrofe symbiotische bacteriën dat niet is. Vijf andere families van tweekleppigen doen dit, dus misschien hadden de wormen enkele aanpassingen die deze specifieke loopbaanverandering gemakkelijker maakten.De wetenschappers beweren ook dat de scheepswormbiologie een oud idee van hoofdauteur Daniel Distel ondersteunt: de “wooden-steps” hypothese. Dit idee houdt in dat de grote thioautotrofe mosselen die rond hydrothermale diepzeeopeningen leven, zijn geëvolueerd van kleinere mosselen die op gezonken hout leefden. Deze vooroudermosselen gebruikten waterstofsulfide geproduceerd door de bacteriën die hout bederven, maar ventilatievloeistof was een gemakkelijke vervanging. Tegenwoordig leven veel tweekleppigen en verschillende buiswormen even goed in hydrothermale bronnen, koude sijpelt (plaatsen waar waterstofsulfide, methaan en andere koolwaterstoffen uit de zeebodem sijpelen), en in gezonken hout. Hout is dus een opstap die thioautotrofe dieren kan introduceren in hydrothermale openingen en hen dan helpen verspreiden tussen openingen door eilandhoppen verzonken hout zoals diepzee Polynesiërs.
nu lijkt het erop dat de reuzenworm ook een tussenstop in hout had voordat hij zijn uiteindelijke bestemming bereikte in de stinkende sedimenten van de Filipijnen. Is het mogelijk dat de tweekleppigen en de buiswormen ook begonnen met het eten van hout, en pas later struikelden over de culinaire hoogstandjes van waterstofsulfide? Als dat zo is, was hout – een stof die alleen in het glinsterende rijk van de zon werd geproduceerd-niet alleen een opstap tussen habitats in de diepste donkerste Oceaan, maar ook tussen hele levenswijzen.
referentie
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 en Margo G. Haygood. “Ontdekking van chemoautotrofe symbiose in de reuzenworm Kuphus polythalamia (Bivalvia: Teredinidae) breidt houten-stappen theorie.”PNAS Early Edition. Gepubliceerd online voor druk 17 April 2017, doi: 10.1073 / pnas.1620470114