Hoe een kleine houtetende schelp een door zwavel aangedreven reus werd

Anonim

Hoe een kleine houtetende schelp een door zwavel aangedreven reus werd

Biologie

Lisa-Ann Lee

19 april, 2017

2 afbeeldingen

Dit is de eerste keer dat wetenschappers levende specimens hebben gevonden van de modderige gigantische scheepsworm (op deze foto uit de schaal gehaald), die gedijt op een gas dat giftig is voor de meeste levende wezens (met dank aan Marvin Altamia)

Waterstofsulfide is geen gas dat gewoonlijk wordt beschreven als levensbedreigend. Zelfs bij lage concentraties ruikt het naar rot ei en kan blootstelling aan hoge niveaus allerlei gezondheidsproblemen veroorzaken, zoals misselijkheid, verlies van geur en zelfs de dood in extreme situaties. Hoewel de giftige dampen de meesten van ons misschien knock-out slaan, is er een wezen dat van dit giftige gas gedijt - de gigantische scheepsworm, een mysterieus modderwoningachtig wezen dat wetenschappers tot nu toe heeft ontweken.

Gevestigd in een lagune beladen met rottend hout op het zuidelijke Filippijnse eiland Mindanao, speelt de gigantische scheepsworm ( Kuphus polythalamia ) al sinds de 18e eeuw een spelletje catch-me-if-you-can met wetenschappers. Hoewel de lege schillen, die wel een meter lang kunnen zijn, vrij normaal zijn, is het schepsel zelf - en een levend exemplaar - niet, zegt hoofdonderzoeker Daniel Distel, een onderzoeksprofessor en directeur van het Ocean Genome Legacy Centre op Northeastern University.

Het toeval wilde dat wetenschappers een aanwijzing kregen toen een medewerker hen op de hoogte bracht van een Filippijnse documentaire over het wezen (bekend bij de lokale bevolking als de gigantische tamilok). Een expeditie was naar behoren georganiseerd en levende exemplaren werden uiteindelijk gevonden en getransporteerd naar de universiteit van de Filippijnen voor analyse.

"Ik was vol ontzag toen ik de enorme immensiteit van dit bizarre dier voor het eerst zag", zegt Marvin Altamia, onderzoeker aan het instituut voor mariene wetenschappen, Universiteit van de Filippijnen. Vergeleken met zijn magere, licht getinte houtsnorneefjes, die typisch een voet lang (30 cm) zijn, lijkt de inktzwarte reusachtige scheepsworm op de uiteengereten tentakel van een groter en beangstiger schepsel, met een lengte van 155 cm (5 ft) ) en het de langste tweekleppige dierentuintje te maken dat wetenschappers kennen. (Ondanks zijn naam is het eigenlijk een schelpdier, geen worm.)

Bizarre verschijning terzijde, wat de gigantische scheepsworm onderscheidt van zijn neven, is de manier waarop het zichzelf onderhoudt. In tegenstelling tot de laatste, die zich voeden met het hout waarin ze graven, is het spijsverteringsstelsel onevenredig klein in vergelijking met de rest van het lichaam. Zoals de onderzoekers ontdekten, heeft de reusachtige scheepsworm niet de grote zakachtige blindedarm, gevonden in alle andere leden van dezelfde tweekleppige familie, die verteerde houtdeeltjes opslaat. Bovendien werden alleen sporenhoeveelheden uitwerpselen aangetroffen in het spijsverteringsstelsel, wat de mogelijkheid uitsluit dat de veel grotere omvang wordt veroorzaakt door houtopname, hoewel het werd aangetroffen op een plaats met veel houtresten.

Bovendien leeft hij ingesloten in de schaal, die een dop heeft die zijn mond bedekt, waardoor de mogelijkheid wordt uitgesloten dat hij de sedimenten in de modder opgraaft en voedt, zoals regenwormen.

Dus als het geen hout of modder eet, hoe werd het dan zoveel groter dan andere scheepswormen? Het antwoord op dit mysterie ligt in zijn buitenmaatse kieuw (zie onderstaande illustratie), waarin levende bacteriën leven.

Hoewel dit op zichzelf niet ongebruikelijk is - normale scheepsrobotten hebben ook bacteriën in hun kieuw die hen helpen het hout dat ze eten te verteren - wat de onderzoekers ontdekten toen ze de gigantische scheepsworm bestudeerden, was dat het bacteriegenoom eigenschappen bevat zoals zwaveldruppeltjes, vergelijkbaar met die in andere zwavel-oxiderende bacteriën. Dit bracht hen ertoe te veronderstellen dat het schepsel zijn energie krijgt van de koolstof die de bacteriën produceren wanneer ze de waterstofsulfide in zijn habitat afbreken. En aangezien de reusachtige scheepsworm helemaal zijn spijsverteringsorganen niet hoeft te gebruiken, zou dit ook de grootte van de organen verklaren.

Overgang van hout naar zwavel

In 2000 publiceerde Distel een studie die de theorie voorstelde dat mosselen die in diepzeeventielen werden gevonden, waren geëvolueerd uit specimens die vaak voorkomen op gezonken walvisgraten en rottend hout. Deze overgang werd mogelijk gemaakt door de zwavel-oxiderende bacteriën die ze koesterden, waardoor ze konden overleven op het gas dat door de ventilatieopeningen werd geproduceerd toen ze naar de oceaanbodem zonk. Evenzo geloven de onderzoekers dat de gigantische scheepsworm evolueerde van houtetende voorouders die hout als een 'springplank' tussen habitats gebruikten. Uiteindelijk evolueerden ze toen ze de houtverwerkende bacteriën in hun kieuwen verhandelden voor de zwavelopname varieteit, waardoor ze konden gedijen op het giftige gas, waarvan er geen tekort is gezien de overvloed aan rottend hout en organisch materiaal in deze zee omgevingen.

Naast het geven van een complete make-over in de afdelingen grootte en anatomie, geloven de onderzoekers ook dat deze evolutionaire overgang heeft geleid tot 'een fundamentele verandering' in de relatie tussen de scheepsrampen en zwavel-oxiderende bacteriën. In houtetende scheepswormen verwerven de bacteriën organische koolstof van de gastheer en zorgen in ruil daarvoor voor verteringsenzymen die helpen bij het verwerken van het hout dat het eet, let op de auteurs in hun onderzoek. In het geval van de gigantische scheepsworm hebben de bacteriën geen organische koolstof van de gastheer nodig, maar leveren ze in plaats daarvan de koolstof die ze produceren.

"We vermoedden dat de gigantische scheepsworm radicaal anders was dan andere houtetende scheepswormen", zegt senior auteur Margo Haygood, een onderzoekshoogleraar in de medische chemie aan de Universiteit van Utah. "Het vinden van het dier heeft dat bevestigd. "

De studie werd gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Bron: University of Utah

Dit is de eerste keer dat wetenschappers levende specimens hebben gevonden van de modderige gigantische scheepsworm (op deze foto uit de schaal gehaald), die gedijt op een gas dat giftig is voor de meeste levende wezens (met dank aan Marvin Altamia)

Infographic ter illustratie van de anatomie van de reusachtige scheepsworm, kuphus polythalamia (Credit: University of Utah)