Artykuł za kulisami został dostarczony LiveScience we współpracy z National Science Foundation.
Ponieważ „ona” odradza się co czwarty dzień, wiedziałem, że odrodzi się dzisiaj. Wywróciłem się z łóżka na dźwięk mojego niezawodnego budzika Kubusia Puchatka, wślizgnąłem się do kombinezonu, złapałem podwodną latarkę i potknąłem się do kuchni w Bellairs Research Institute na Barbadosie, aby zaparzyć kawę, z dumą, że obudziłem się jeszcze przed koguty ogłosiły świt.
Uważnie obserwowałem zegarek, ponieważ czas pierwszego światła zmienia się każdego dnia, a gdybym przybył do wody choćby sekundę spóźniony, tęskniłbym za nią.
A Morning Tryst
Jak zwykle moje przybycie na plażę zbiegło się z odpływem wieczornych imprez na plaży; świt kończy się za późno na imprezowiczów i za wcześnie na większość innych - ale w sam raz dla niej i dla mnie. Płynąłem wzdłuż rafy z wyłączoną latarką, ciesząc się widokiem jasnozielonych imprez bioluminescencyjnych planktonu i patroli polujących na kalmary i wiewiórki.
Ponieważ odwiedziłem to miejsce podczas tak wielu przejść od nocy do świtu, z łatwością znalazłem jej dom: fragment rafy o wielkości koła do skoku na środku boiska do koszykówki. Ale była poza zasięgiem wzroku - prawdopodobnie nadal śpi w jednej z jaskiń swojego terytorium.
Ale kilka minut po moim przybyciu pierwszy ślad wschodu słońca rzucił mi wystarczająco dużo światła, abym mógł rozpoznać jej kształt, kiedy się pojawiła. Mimo że jej dom był obficie pokryty pysznymi algami z darni, opuściła śniadanie i szybko i ostrożnie udała się wzdłuż rafy do domu swojego partnera. Kiedy tam dotarła, jej partner przywitał ją serią spadków i innych manewrów. Potem zaczęła składać jaja w gnieździe, które już dla niej przygotował.
Odradzała się para żółtodziobka. Typowa dla karaibskiego damselfish, ta para pojawiła się o świcie. I podobnie jak wszystkie samce, para odrodziła się na terytorium mężczyzny.
Dylemat Damsella
Aby odrodzić się na terytorium mężczyzny, samica damselfish musi opuścić swoje terytorium. Ale, w przeciwieństwie do osoby, damselfish nie może zapobiec najazdom domowym, zamykając za sobą drzwi lub polegając na sąsiadach, którzy obserwują jej dom podczas jej nieobecności.
Raczej podczas gdy dam-damselfish nie ma, jej terytorium jest całkowicie bezbronne i narażone na inwazję innych ryb, w tym sąsiadów, którzy mogą go przeszukać i ukraść jej żywność. Dlatego im dłużej nie ma kobiety, tym bardziej ryzykuje ona utratę „domu”.
Dlatego logiczne może być założenie, że damselfish zminimalizuje czas ich tarła. Ale na Barbadosie zaobserwowałem coś przeciwnego: samice samotnie często przerywały swoje tarło, aby odwiedzić stacje czyszczenia w pobliżu terytoriów swoich partnerów.
Stacja czyszczenia to miejsce rafy, w którym znajdują się organizmy czyszczące, takie jak babki i krewetki, które usuwają inne organizmy z ciał ryb. Ryby znają lokalizację tych stacji i prawdopodobnie je odwiedzają, aby oczyścić swoje ciała z organizmów, które w jakiś sposób ich drażnią, podobnie jak to, że kleszcze i pchły podrażniają ludzi.
Przystanek spawnujący na stacji czyszczenia wydłuża nieobecność damselfisha na własnym terytorium, a tym samym zwiększa jego podatność na inwazje. Jak więc na świecie kobiety damselfish rozwiązują ten dylemat i minimalizują ryzyko utraty terytoriów podczas tarła?
D.L. Kramer z McGill University i ja ostatecznie odpowiedzieliśmy na to pytanie, ale w trakcie tego procesu odkryłem nowe pytania, które, drwiąc ze mnie, również błagały o odpowiedzi.
Na przykład, oprócz wskazania, że samice-samce odwiedzają stacje sprzątania rano, kiedy się spawnują, moje obserwacje na temat damselfish na Barbadosie wskazują również, że odwiedzają stacje czyszczenia (w pobliżu własnych terytoriów) podczas porodów nie spawnujących się. Zastanawiałem się, co zmusza kobiecość do spędzania tak dużo czasu rano na stacjach sprzątania?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, musiałem określić, jakie organizmy są usuwane z damselfish na stacjach oczyszczania. Moje wysiłki, aby to zrobić, doprowadziły mnie do kilku hojnych kolegów - w tym George Benz, Alexandra Grutter, Isabelle Côté i Nico Smit - którzy wprowadzili mnie w cudowny świat isopods gnathiid.
Pasożyty: Bohaterowie biologiczni
Gopodatniki Gnathiid są pasożytami. Pasożyt to organizm, który żyje na lub w organizmie żywiciela, nie zabijając go i jest zależny od swojego żywiciela, ponieważ ma przeżycie.
Pomimo negatywnej konotacji słowa pasożyt, pasożyty cieszą się najbardziej udanym stylem życia na świecie! W rzeczywistości pasożyty stanowią większość mieszkańców raf koralowych, które są najbardziej zróżnicowanymi ekosystemami na świecie. Aby naprawdę zrozumieć rafy koralowe i ich wpływ na środowisko, musimy zrozumieć ich pasożyty.
Gnathiidy są szczególnie niezwykłymi pasożytami, ponieważ żywią się tylko larwami, a jedyną rzeczą, którą jedzą larwy gnathiidów, jest krew. O dziwo, dorosłe gnatiidy w ogóle się nie karmią. Ale jeśli chodzi o moje badania, najważniejsze w gnathiidach jest to, że służą one jako podstawowy pokarm dla czystszych ryb.
Związek trójstronny
Z powodu zależności czystszych ryb od gnathiidów wiedziałem, że muszę dowiedzieć się więcej o gnathiidach, aby lepiej zrozumieć związek między czystszymi rybami a damselfish.
Studiowałem gnathiidy, umieszczając grupę ryb na odcinku rafy w małych hotelach rybnych (klatkach) i mierząc ich obciążenie gnathiidami co dwie godziny w cyklu 24-godzinnym. Moje wyniki wykazały, że ryby niosły najcięższe ładunki gnathiidów w nocy i o świcie.
Wyniki te sugerują, że gdy rano samotnie obudzą się, prawdopodobnie mają stosunkowo duże obciążenia gnathiidami. Poranne podrażnienie od tych ładunków prawdopodobnie doprowadza zarażonego damselfish do stacji czyszczących, gdzie czystsze ryby - chętne do jedzenia swoich ulubionych potraw - zmniejszają ładunki gnathiidów. Tak więc dla dam damish poranna wizyta u ryb czyszczących prawdopodobnie przypomina poranny prysznic.
Niewinny pasożyt czy nosiciel choroby?
Wyniki te wskazują, że gnathiidy wywierają znaczący wpływ na codzienne czynności ryb rafowych i dlatego są głównymi graczami w ekologii raf.
Ale gnathiidy są również potencjalnie ważne z innych powodów. Na przykład ich odpowiedniki na lądzie to kleszcze i komary, które przenoszą mikroorganizmy wywołujące boreliozę i malarię. Podobnie, gnathiidy w Australii, Afryce Południowej i Europie wydają się przenosić różne pasożyty krwiopochodne.
Po rozwiązaniu tajemnicy porannego oczyszczania damselfish i wciąż fascynowaniu się gnathiidem, przeszedłem do nowego pytania: czy gnathiidy z Karaibów przenoszą choroby? Jak można sobie wyobrazić, setki naukowców badają obecnie biologię kleszczy i komarów, ale tylko nieliczni badają biologię gnathiidów. Tak więc odpowiedź brzmi… WDK (nie wiemy).
Chociaż oceany zajmują większość planety, naukowcy wiedzą znacznie mniej o czynnikach środowiskowych, które powodują przenoszenie chorób w oceanach niż na lądzie. Aby poszerzyć naszą wiedzę na ten ważny temat, National Science Foundation hojnie poparła wysiłki mojego zespołu, aby zrozumieć powiązania między zmianami w środowisku rafy karaibskiej a rozprzestrzenianiem się pasożytów krwiopijnych przez gnathiidy.
Karaibskie poszukiwanie skarbów
Kiedy mój zespół badawczy i ja zaczęliśmy studiować gnathiidy, wiedzieliśmy, że karaibskie gnathiids atakują wiele rodzajów ryb. Ale nie wiedzieliśmy, czy wszystkie, a nawet wszystkie ryby zarażone gnathiidami na Karaibach są zakażone pasożytami krwi, które powodują choroby. Gdyby nasze badanie ujawniło, że te ryby zarażone gnathiidami były wolne od pasożytów krwi, pomogłoby to w uwolnieniu gnathiidów jako rozprzestrzeniających choroby. Ale jeśli z drugiej strony nasze badania ujawniłyby, że niektóre lub wszystkie z tych ryb zarażonych gnathiidami nosiły pasożyty krwi, sugerowałoby to, że gnathiidy mogą rozprzestrzeniać choroby.
Pierwszym krokiem naszych badań było ustalenie, czy ryby na Karaibach zarażone gnathiidami niosą pasożyty krwi. Ta część badań była skomplikowana przez fakt, że pasożyty krwi są notorycznie niejednolite. Oznacza to, że jedna lokalizacja może łączyć się z pasożytami krwi, podczas gdy inna lokalizacja może być całkowicie lub prawie pozbawiona pasożytów krwi.
Oznaczało to, że aby pokryć wszystkie nasze bazy, musieliśmy próbować ryby z wielu lokalizacji. Byliśmy na karaibskim poszukiwaniu skarbów! W sumie zebraliśmy ponad 1500 ryb różnych gatunków z pięciu wysp karaibskich.
Ponieważ pasożyty, w których szukaliśmy, żyją… zgadliście… krew, musieliśmy znieczulić każdą rybę (bez jej zabijania), pobrać z niej trochę krwi i zachować zebraną krew na szkiełku. Następnie wysłaliśmy nasze próbki do moich współpracowników, Nico Smita w Południowej Afryce i Angeli Davies w Wielkiej Brytanii - obaj mają wieloletnie doświadczenie w poszukiwaniu pasożytów krwi w rybach, co jest skomplikowanym zadaniem.
Zabranie go na ulice
Moi pracowici koledzy sprawdzili setki szkiełek krwi z ryb karaibskich, nie wykrywając żadnych pasożytów krwi. Zastanawiałem się, czy pobraliśmy próbki niewłaściwych gatunków ryb, czy pobraliśmy próbki niewłaściwych miejsc?
Właśnie miałem wyjechać na sesję Sea and Learn in Saba - dziewiczej karaibskiej wyspy. Jako naukowiec doceniam znaczenie dzielenia się nauką i badaniami z osobami niebędącymi naukowcami, dlatego wnoszę wkład w program Sea and Learnprogram, który regularnie sprowadza naukowców na wyspę, aby przedstawiać prezentacje społeczności, prowadzić warsztaty z lokalnymi studentami K-12 i angażować nienaukowców w badania.
Tuż przed moim odlotem otrzymałem od Nico zmieniający grę e-mail. E-mail Nico powiedział: - Brawo! - jeden z naszych szkiełek dał wynik pozytywny na obecność pasożytów krwi. Kim więc byli szczęśliwi zarażeni? Zgadłeś… damselfish. W e-mailu Nico znalazły się również zdjęcia, które mogłem udostępnić Sea and Learn. Podniecony!
Nauka może zabrać Cię na dziką przejażdżkę kolejką górską, z ekscytującymi niespodziankami i niepewnością wokół niemal każdego zakrętu.
Poszukiwanie skarbów trwa
Od Saba podniosłem ogon do pobliskiego St. Maarten, który ma wyjątkowo dużą populację damselfish. Obecnie jestem przewodniczącym doskonałej organizacji ekologicznej z siedzibą w St. Maarten o nazwie Ochrona Środowiska na Karaibach, która pomogła mi zorganizować współpracę z Tadzio Bervoets z Fundacji Przyrodniczej St. Maarten w celu pobierania próbek krwi od damselfish.
Mój zespół badawczy i ja nadal zbieramy i analizujemy próbki krwi z damselfish z kilku wysp karaibskich w celu:
- Ustal, czy zarażony pasożytem damselfish pobiera swoje pasożyty z gnathiids
- Zidentyfikuj wpływ infekcji pasożytów krwi na ryby
- Określ występowanie pasożytów krwi wśród karaibskich damselfish
Nasze najnowsze wyniki ujawniają, że damselfish z St. Maarten i Saba są zakażone pasożytami krwi. Mamy nadzieję, że dodatkowe pobieranie próbek pomoże nam ustalić, kto rozprzestrzenia te pasożyty.
Ponadto wraz z moim zespołem badawczym zbieramy i analizujemy próbki krwi z różnych rodzajów ryb karaibskich, poza samem. W ten sposób odkryliśmy wiele nowych gatunków pasożytów krwi, które nie zostały jeszcze naukowo opisane i nazwane. Więcej przemiału na przyszłe badania!
Więcej artykułów LiveScience na temat badań Paula Sikkela.
Redaktor'Uwaga: Naukowcy przedstawieni w artykułach Behind the Scenes byli wspierani przez Narodowa Fundacja Naukowa, agencja federalna odpowiedzialna za finansowanie podstawowych badań i edukacji we wszystkich dziedzinach nauki i inżynierii. Wszelkie opinie, ustalenia oraz wnioski lub rekomendacje wyrażone w tym materiale są opiniami autora i niekoniecznie odzwierciedlają poglądy National Science Foundation. Zobacz Archiwum za kulisami.
