în muck negru gros sub un golf din Filipine trăiește o creatură de mărimea unei bâte de baseball, învelită într-o coajă albă tare. Timp de sute de ani, a scăpat cumva descrierea formală și disecția. Numele său este viermele gigant, iar oamenii de știință din Statele Unite și Filipine au deschis în cele din urmă unul viu.
nu a fost o priveliște apetisantă.
deși cojile goale ale viermilor gigantici au fost mult timp obișnuite, exact de unde provin aceste cochilii a rămas un mare mister pentru oamenii de știință (în ciuda numelui lor, nu erau nave). Perspectiva critică a venit atunci când unul dintre oamenii de știință ai proiectului a descoperit un documentar la televiziunea Filipineză care arată scoicile plantate în patul unui golf local superficial „ca morcovii”. Cu acest indiciu în mână, oamenii de știință au reușit în cele din urmă să-și prindă cariera.
oamenii de știință și-au publicat concluziile din studiul lor despre vierme în PNAS ediția timpurie a acestei săptămâni și au aruncat multă lumină asupra unui animal atât de rar încât biologia, habitatul, anatomia și chiar dieta au fost în mare parte un mister. Răspunsurile la aceste întrebări susțin, spun ei, o idee mai mare propusă în urmă cu aproape 20 de ani de unul dintre autorii studiului: ipoteza treptelor de lemn.
cu un nume ca viermele gigant (Kuphus polythalamia), nu ai fi acuzat că te aștepți ca această creatură să trăiască în Nave. Deși, după cum am văzut, viermele gigant evită navele pentru lemn putrezit scufundat și noroi, restul viermilor trăiesc în Nave. Dar toți viermii, inclusiv uriașul, nu sunt de fapt viermi. Sunt moluște bivalve care au evoluat pentru a arăta ca viermi.
bivalve sunt ele de scoici articulate la bufet fructe de mare-stridii, scoici, scoici, cockles, și midii. Undeva de-a lungul liniei, un bivalv cu număr standard a decis să meargă într-o direcție creativă diferită de rudele sale care se hrănesc cu filtre și și-a pus ochii pe o nouă sursă de hrană: lemnul scufundat.
atâta timp cât au existat copaci, au existat copaci care au ajuns în ocean. Acolo se întind, apetisant de aproape, dar frustrant de la îndemâna gastronomică datorită conținutului lor de polimeri precum celuloza și lignina. Aceste substanțe chimice-care rigidizează lemnul-au dat creaturilor terestre flămânde o fugă și pentru banii lor. Ele sunt faimos indigestibil la toate, dar unele ciuperci și bacterii. Animalele care doresc să mănânce lemn trebuie să găzduiască microbi care pot digera fibrele dure, așa cum fac termitele și castorii.
viermii au rezolvat în cele din urmă problema în același mod: au permis bacteriilor simbiotice care pot digera lemnul să se adăpostească în celule speciale din branhii. Apoi, în procesul de plictisire în lemn pentru a-l consuma, o coajă articulată care conține o crustacee a evoluat într-o coajă tubulară care conține un vierme.
toată lumea a fost mulțumită de acest sistem până când unele maimuțe fără păr au primit ideea cockamamie de a-și construi navele oceanice din lemn, după care viermii de navă s-au aruncat imediat, spre groaza maimuțelor. Această problemă nu a fost rezolvată până când Marina Regală a început să învelească corpurile bărcilor lor cu cupru în secolul al 18-lea, care avea avantajul suplimentar de a descuraja algele marine enervante.
în orice caz, această postare pe blog nu se referă la acei viermi, ci la ruda lor capricioasă, viermele gigant, care s-a împărțit încă o dată cu restul viermilor datorită diferențelor creative. Noua lor direcție a fost inspirată de unele bacterii care trăiesc în apropiere.
în timp ce viermii erau ocupați să digere tot acel lemn minunat, bacteriile vii libere din jurul lor erau și ele ocupate. Unii dintre ei, în procesul de digerare a lemnului în medii lipsite de oxigen, au respirat sulfatul chimic, o componentă a apei de mare. Gazul pe care l-au expirat era hidrogen sulfurat, substanța chimică pe care oamenii o asociază cu ouăle stricate. După cum se dovedește, hidrogenul sulfurat poate fi folosit la fel ca lumina soarelui de către un alt grup de bacterii (tioautotrofii). Ei pot folosi puterea conținută în hidrogen sulfurat pentru a transforma dioxidul de carbon în zahăr. Cu alte cuvinte, își pot face propria mâncare, la fel ca plantele.
la un moment dat, aceste bacterii tioautotrofe au invadat branhiile unui vierme care locuia în apropiere. Oamenii de știință ar putea spune că acesta este cazul, deoarece au pus branhii gigantice de vierme sub microscop. În interiorul branhiilor au găsit bacterii care conțin globule de sulf și organite numite carboxizomi în care dioxidul de carbon poate fi transformat în zahăr. Ambele structuri sunt comune în bacteriile tioautotorfe.
când au secvențiat ADN-ul bacterian izolat de branhii, acesta seamănă foarte mult cu cel al altor bacterii tioautotrofe care trăiesc în interiorul microbilor marini și al melcilor și melcilor de aerisire hidrotermale. Secvența conținea toate genele necesare pentru fabricarea zahărului din hidrogen sulfurat.
în cele din urmă, au reușit să izoleze aceste bacterii în cultura pură concepută pentru a crește bacteriile tioautotrofe. Bacteriile din acest grup nu sunt strâns legate de bacteriile care digeră lemnul pe care le găzduiesc alte viermi. Cu toate acestea, aceste bacterii dominante anterior au fost prezente și în branhiile viermilor uriași, deși dovezile sugerează că sunt rare – și foarte dezamăgite.
pe măsură ce viermii uriași și-au mutat fluxul de venituri de la consumul de lemn la găzduirea bacteriilor care se auto-alimentează, cecumul lor, unde sunt depozitate mușcăturile de lemn; organele în care viermii digeră mâncarea; iar mușchii pe care îi folosesc pentru a pătrunde în lemn s-au atrofiat. Doar urme de fecale au fost găsite în intestinul specimenelor pe care acești oameni de știință le-au digerat, indicând faptul că, pe lângă faptul că nu au nevoie să mănânce (deoarece bacteriile lor interne fac tot gătitul), acești viermi au, în consecință, puțină nevoie de caca.
viermii uriași au o gură, dar au ars Podul. Și-au zidit gura cu cochilia și o resorb periodic doar pentru a-și extinde tuburile. În locul tuturor acestor organe zbârcite, branhia care găzduiește bacteriile a evoluat pentru a prelua aproape întregul vierme. Pe baza acestor dovezi, consumul de lemn, sedimente sau filtrarea apei pentru alimente este puțin probabil să permită acestor viermi să devină giganți, concluzionează autorii. În schimb, în creștere de grăsime și fericit pe veniturile noilor lor parteneri de brand bacteriene, viermii cresc în giganți, care de obicei ajunge la trei picioare și poate ajunge la cinci.
interesant, deși a deveni un vierme este neobișnuit în rândul bivalvelor, găzduirea bacteriilor simbiotice tioautotrofe nu este. Alte cinci familii de bivalve fac acest lucru, așa că poate viermii au avut unele pre-adaptări care au făcut această schimbare specială a carierei mai ușoară.
oamenii de știință susțin, de asemenea, că biologia viermilor navali susține o idee veche a autorului principal Daniel Distel: ipoteza „treptelor de lemn”. Această idee susține că midiile tioautotrofe mari care trăiesc în jurul orificiilor hidrotermale de adâncime au evoluat din midii mai mici care trăiau pe lemn scufundat. Aceste midii strămoșești au folosit hidrogen sulfurat produs de bacteriile care descompun lemnul, dar lichidul de aerisire a fost un înlocuitor ușor. Astăzi, mulți bivalve și mai mulți viermi tubulari trăiesc la fel de bine la orificiile hidrotermale, la scurgerile reci (locuri în care hidrogenul sulfurat, metanul și alte hidrocarburi se scurg de pe fundul mării) și în lemnul scufundat. Lemnul este astfel o piatră de temelie care poate introduce animalele tioautotrofe în orificiile hidrotermale și apoi le poate ajuta să se răspândească între orificiile de aerisire prin lemn scufundat în insulă, cum ar fi polinezienii de adâncime.
acum se pare că viermele gigant a avut, de asemenea, o escală în lemn înainte de a ajunge la destinația finală în sedimentele mirositoare din Filipine. Este posibil ca bivalvele și viermii tubulari să înceapă și prin consumul de lemn și abia mai târziu s-au împiedicat de deliciile culinare ale hidrogenului sulfurat? Dacă este așa, lemnul – o substanță produsă numai în tărâmul strălucitor al soarelui-nu a fost doar o piatră de temelie între habitatele din cel mai adânc și mai întunecat ocean, ci și între moduri întregi de viață.
referință
Daniel L. Distel, Marvin A. Al;tamia, Zhenjian Lin, J. Reuben Shipway, Andrew Han, Imeleda Forteza, Rowena Antemano, Ma. De asemenea, este important să se țină cont de faptul că, în cazul în care nu există nici un fel de efecte secundare, este necesar să se ia în considerare faptul că, în cazul în care nu există nici un fel de efecte secundare, este necesar să se ia în considerare efectele secundare ale acestor efecte. „Descoperirea simbiozei chemoautotrofe în viermele gigant Kuphus polytalamia (Bivalvia: Teredinidae) extinde teoria treptelor din lemn.”PNAS ediție timpurie. Publicat online înainte de imprimare 17 aprilie 2017, doi: 10.1073 / pnas.1620470114