In the thick black muck under a bay in the Philippines lives a creature the size a baseball bat, encased in a hard white shell. Durante centenas de anos, escapou de alguma forma à descrição formal e à dissecação. Seu nome é shipworm gigante, e cientistas dos Estados Unidos e das Filipinas finalmente racharam um vivo aberto.Não foi uma visão apetitosa.
embora as conchas vazias de lagoas gigantes tenham sido muito comuns, exatamente de onde essas conchas estavam vindo permaneceu um grande mistério para os cientistas (apesar de seu nome, não eram navios). A visão crítica veio quando um dos cientistas do projeto descobriu um documentário sobre a televisão filipina mostrando as conchas plantadas na cama de uma baía local rasa “like cenouras”. Com esta pista na mão, os cientistas finalmente foram capazes de ensacar a sua pedreira.
os cientistas publicaram as suas descobertas a partir do seu estudo do verme na edição inicial da PNAS esta semana, e eles lançaram muita luz sobre um animal tão raro que a sua biologia, habitat, anatomia e até mesmo dieta têm sido em grande parte um mistério. As respostas a estas perguntas dão apoio, dizem eles, a uma ideia maior proposta há quase 20 anos por um dos autores do estudo: a hipótese dos passos de madeira.
com um nome como “shipworm” gigante (Kuphus polythalamia), você não seria enganado por esperar que esta criatura vivesse em navios. Embora, como vimos, o verme gigante esconda navios para madeira e lama em decomposição submersa, o resto das minhocas vivem em navios. Mas todas as minhocas, incluindo a gigante,não são vermes. São moluscos bivalves que evoluíram para parecerem vermes.
Bivalves são as conchas onduladas no buffet de frutos do mar — ostras, amêijoas, vieiras, berbigões e mexilhões. Em algum lugar ao longo da linha, um bivalve padrão decidiu ir em uma direção criativa diferente de sua família de filtragem alimentação e fixou suas vistas em uma nova fonte de alimento: madeira afundada.Desde que houve árvores, houve árvores que acabaram no oceano. Lá eles estavam, apetitosamente perto, mas frustrantemente fora do alcance gastronômico devido ao seu conteúdo de polímeros como celulose e lignina. Estes químicos, que endurecem a madeira, também deram às criaturas terrestres famintas uma corrida pelo seu dinheiro. Eles são famosamente indigestíveis para todos, exceto alguns fungos e bactérias. Os animais que desejam comer madeira devem hospedar micróbios que podem digerir as fibras duras, como fazem as térmitas e os castores.
minhocas resolveram o problema da mesma forma: permitiram que as bactérias simbióticas que podem digerir madeira se alojassem em células especiais nas suas guelras. Em seguida, no processo de perfuração em madeira para consumi-lo, uma concha articulada contendo um marisco evoluiu para uma concha tubular contendo um verme.
toda a gente estava feliz com este sistema até que alguns macacos sem pêlo tiveram a ideia ridícula de construir os seus navios oceânicos a partir da madeira, ao que os vermes do navio prontamente se curvaram, para o horror dos Macacos. Este problema não foi resolvido até que a Marinha Real começou a embainhar os cascos dos seus barcos com cobre no século XVIII, o que tinha a vantagem adicional de desencorajar as algas.
em qualquer caso, este post no blog não é sobre essas minhocas, mas sobre o seu parente distante o verme gigante, que mais uma vez se separou com o resto das minhocas devido a diferenças criativas. Sua nova direção foi inspirada por algumas bactérias que viviam nas proximidades.
enquanto as minhocas estavam ocupadas a digerir toda aquela bela madeira, as bactérias vivas ao seu redor também estavam ocupadas. Alguns deles, no processo de digestão da madeira em ambientes desprovidos de oxigênio, respiravam o sulfato químico, um componente da água do mar, em vez disso. O gás que exalaram foi sulfeto de hidrogénio, o químico fedorento que os humanos associam aos ovos podres. Como acontece, sulfeto de hidrogênio pode ser usado muito como a luz solar por outro grupo de bactérias (os tioautotróficos). Eles podem usar a energia contida no sulfeto de hidrogênio para transformar dióxido de carbono em açúcar. Em outras palavras, eles podem fazer sua própria comida, assim como as plantas.
em algum momento, estas bactérias tioautotróficas invadiram as lamelas de uma minhoca vivendo nas proximidades. Os cientistas podem dizer que é o caso porque eles colocam guelras gigantes de minhoca sob o microscópio. Dentro das brânquias encontraram bactérias que contêm glóbulos de enxofre e organelas chamadas carboxisomas nos quais o dióxido de carbono pode ser transformado em açúcar. Ambas as estruturas são comuns em bactérias tioautotórficas.
quando sequenciaram o ADN bacteriano isolado das lamelas, assemelhava-se muito ao de outras bactérias tioautotróficas que vivem dentro de micróbios marinhos e caracóis de ventilação hidrotermal e lesmas. A sequência continha todos os genes necessários para produzir açúcar a partir de sulfeto de hidrogênio.
finalmente, eles foram capazes de isolar estas bactérias em cultura pura projetada para o crescimento de bactérias tioautotróficas. As bactérias deste grupo não estão intimamente relacionadas com a bactéria digestora de madeira que outros vermes hospedam. No entanto, estas bactérias anteriormente dominantes também estavam presentes nas guelras das tempestades gigantes, embora as evidências sugiram que elas são raras – e altamente desapontadas.
Como gigante shipworms mudou seu fluxo de renda a partir de comer madeira para hospedagem de auto-alimentando as bactérias, os seus ceco, onde picadas de madeira são armazenados; os órgãos em que shipworms digerir os alimentos; e os músculos que eles usam para furo em madeira atrofiado. Apenas vestígios de fezes foram encontrados no intestino dos espécimes que estes cientistas digeriram, indicando que, além de não precisar de comer (porque suas bactérias dentro de casa estão fazendo todos os cozinhados), estes vermes têm, consequentemente, pouca necessidade de cocô.
as tempestades gigantes têm uma boca, mas queimaram aquela ponte. Secaram a boca com a concha, e só periodicamente a reabriram para estender os tubos. No lugar de todos estes órgãos murchos, a guelra hospedeira de bactérias evoluiu para ocupar quase todo o verme. Com base nesta evidência, comer madeira, sedimentos ou filtrar água para alimentos não são susceptíveis de permitir que esses vermes se tornem gigantes, concluem os autores. Em vez disso, crescendo gordura e feliz com os rendimentos de seus novos parceiros de marca bacteriana, os vermes crescem em gigantes que geralmente chegar a três pés e pode chegar a cinco.
curiosamente, embora se tornar um verme é incomum entre os bivalves, hospedando bactérias simbióticas tioautotróficas não é. Cinco outras famílias de bivalves fazem isso, então talvez os worms tiveram algumas pré-adaptações que tornaram esta mudança de carreira particular mais fácil.
the scientists also argue that shipworm biology bolsters an old idea of lead author Daniel Distel: the” wooden-steps ” hypothesis. Esta ideia sustenta que os grandes mexilhões tioautotróficos que vivem em torno de fontes hidrotermais de alto mar evoluíram a partir de mexilhões menores que viviam em madeira afundada. Estes mexilhões ancestrais usavam sulfeto de hidrogênio produzido pelas bactérias que decompõem a madeira, mas o fluido de ventilação era um substituto fácil. Hoje, muitos bivalves e várias tubeworms vivem igualmente bem em fontes hidrotermais, infiltrações Frias (locais onde sulfeto de hidrogênio, metano e outros hidrocarbonetos se infiltram do fundo do mar), e em madeira afundada. A madeira é, portanto, um trampolim que pode introduzir animais tioautotróficos nas fontes hidrotermais e, em seguida, ajudá-los a espalhar-se entre as fontes por madeira afundada por ilhas, como polinésios de alto mar.
Now it looks as if the giant shipworm also had a layover in wood before arriving at its ultimate destination in the reeking sediments of the Philippines. É possível que os bivalves e os vermes tubulares também começaram por comer madeira, e só mais tarde tropeçaram nas delícias culinárias do sulfeto de hidrogénio? Se assim for, a madeira-uma substância produzida apenas no reino brilhante do sol-não era apenas um trampolim entre habitats no oceano mais escuro, mas também entre modos de vida inteiros.
Referência
Daniel L. Distel, Marvin R. 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, e Margo G. Haygood. “Discovery of chemoautotrophic symbiosis in the giant shipworm Kuphus polythalamia (Bivalvia: Treedinidae) extends wooden-steps theory.”PNAS Early Edition. Publicado online antes de imprimir 17 de abril de 2017, doi: 10.1073/pnas.1620470114