Αυτό το άρθρο "Behind the Scenes" δόθηκε στο LiveScience σε συνεργασία με το National Science Foundation.
Επειδή "αυτή" γεννιέται κάθε τέταρτη μέρα, ήξερα ότι θα γεννηθεί σήμερα. Έλαβα από το κρεβάτι με το χτύπημα του αξιόπιστου ξυπνητηριού μου Winnie the Pooh, γλίστρησα στο wetsuit μου, άρπαξα τον υποβρύχιο φακό και σκόνταψα στην κουζίνα στο Ινστιτούτο Ερευνών Bellairs στο Μπαρμπάντος για να φτιάξω τον καφέ μου, περήφανο να είμαι ξύπνιος ακόμα και πριν roosters ανακοίνωσε την έναρξη της αυγής.
Παρακολουθούσα προσεκτικά το ρολόι μου, επειδή η ώρα του πρώτου φωτός αλλάζει κάθε μέρα και αν έφτασα στο νερό ακόμη και ένα δευτερόλεπτο αργά, θα τη χάσει.
Μια πρωινή δοκιμασία
Ως συνήθως, η άφιξή μου στην παραλία συνέπεσε με την άμπωτη των παραθεριστικών πάρτι στην παραλία. η αυγή ξετυλίγει πολύ αργά για τους νυχτερίδες και νωρίς για τους περισσότερους - αλλά ακριβώς για εκείνη και για μένα. Έκανα κολύμπι έξω από τον ύφαλο με το φανό μου μακριά, απολαμβάνοντας τη θέα των φωτεινών πράσινων βιοφωταύγειας πλαγκτόν συμβαλλόμενων μερών και των περιπολιών του κυνηγιού καλαμάρι και squirrelfish.
Επειδή επισκεπτόμουν αυτή τη θέση κατά τη διάρκεια τόσων μεταβάσεων από νύχτα σε αυγή, βρήκα εύκολα το σπίτι της: ένα τμήμα υφάλου σχετικά με το μέγεθος του κύκλου άλματος στη μέση ενός γηπέδου μπάσκετ. Αλλά ήταν από την όραση - πιθανότατα ακόμη κοιμόταν σε μια από τις σπηλιές της.
Αλλά λίγα λεπτά μετά την άφιξή μου, ο πρώτος υπαινιγμός της ανατολής έδωσε αρκετό φως για να διακρίνω το σχήμα της καθώς αναδύθηκε. Παρόλο που η κατοικία της ήταν γενναιόδωρα επικαλυμμένη με νόστιμα φύκια, χτύπησε το πρωινό και γρήγορα και προσεκτικά έκανε το δρόμο της κατά μήκος του ύφαλου στο σπίτι του φίλου της. Όταν έφτασε εκεί, ο σύντροφός της την χαιρέτησε με μια σειρά βουημάτων και άλλων ελιγμών. Στη συνέχεια άρχισε να τα βάζει σε μια φωλιά που είχε ήδη προετοιμάσει γι 'αυτήν.
Ένα ζευγάρι από κίτρινα γαϊδουράκια γεννούσε. Χαρακτηριστικό της καραϊβικής damselfish, αυτό το ζευγάρι γεννήθηκε την αυγή. Και όπως όλα τα damselfish, το ζευγάρι γεννήθηκε στην περιοχή του αρσενικού.
Το δίλημμα ενός δαιμόνιου
Για να γεννηθεί στην επικράτεια του αρσενικού, μια γυναίκα θηλυκό πρέπει να εγκαταλείψει το έδαφός της. Όμως, σε αντίθεση με ένα άτομο, ένα θηλυκό χαμογελαστό δεν μπορεί να αποτρέψει τις εισβολές στο σπίτι κλείνοντας την πόρτα πίσω από αυτήν ή στηρίζοντας τους γείτονες για να παρακολουθήσουν το σπίτι της κατά τη διάρκεια της απουσίας της.
Αντίθετα, ενώ ένα θηλυκό damselfish είναι μακριά, η επικράτειά της είναι εντελώς ανεξέλεγκτη και ευάλωτη στις εισβολές από άλλα ψάρια, συμπεριλαμβανομένων των γειτόνων, που μπορεί να το αναζητήσουν για εξαγορές και να κλέψουν το φαγητό της. Ως εκ τούτου, όσο μεγαλύτερο χρονικό διάστημα μια γυναίκα έχει φύγει, τόσο περισσότερο κινδυνεύει να χάσει "το σπίτι".
Γι 'αυτό ίσως είναι λογικό να υποθέσουμε ότι τα θηλυκά damselfish θα ελαχιστοποιούν το χρόνο ωοτοκίας τους. Αλλά στα Μπαρμπάντος, παρατήρησα το αντίθετο: Οι θηλυκοί θηλυκοί γονείς συχνά διέκοψαν τις δραστηριότητες ωοτοκίας τους για να επισκεφθούν σταθμούς καθαρισμού κοντά στα εδάφη των εταίρων τους.
Ένας σταθμός καθαρισμού είναι ένας τόπος ύφαλος που φιλοξενεί οργανισμούς καθαρισμού όπως gobies και γαρίδες, που απομακρύνουν άλλους οργανισμούς από τα σώματα των ψαριών. Τα ψάρια γνωρίζουν τις τοποθεσίες αυτών των σταθμών και κατά πάσα πιθανότητα τα επισκέπτονται για να καθαρίσουν το σώμα τους από οργανισμούς που τους ενοχλούν με κάποιο τρόπο, παρόμοιο με τον τρόπο που τα τσιμπούρια ή οι ψύλλοι ερεθίζουν τους ανθρώπους.
Μια ενδιάμεση στάση σε ένα σταθμό καθαρισμού επιμηκύνει την απουσία ενός damselfish από την επικράτειά της και, ως εκ τούτου, αυξάνει την ευαισθησία του στις εισβολές. Λοιπόν, πώς στον κόσμο κάνουν γυναίκες θηλυκά να λύσουν αυτό το δίλημμα και να ελαχιστοποιήσουν τον κίνδυνο να χάσουν τις περιοχές τους κατά την αναπαραγωγή;
D.L. Ο Kramer του Πανεπιστημίου McGill και εγώ τελικά απάντησα στην ερώτηση αυτή, αλλά με τη διαδικασία ανακάλυψα νέα ερωτήματα που, με ενοχλούν, ζήτησαν επίσης απαντήσεις.
Για παράδειγμα, εκτός από την ένδειξη ότι οι θηλυκοί θηλυκοί επισκέπτονται σταθμούς καθαρισμού τις πρωινές ώρες κατά την ωοτοκία τους, οι παρατηρήσεις μου για τα damselfish στα Μπαρμπάντος ανέφεραν επίσης ότι επισκέπτονται σταθμούς καθαρισμού (κοντά στα δικά τους εδάφη) κατά τη διάρκεια των πρωινών χωρίς ωοτοκία. Αναρωτήθηκα, τι αναγκάζει τα θηλυκά damselfish να ξοδεύουν τόσο πολύ το πρωί στους σταθμούς καθαρισμού;
Για να απαντήσω σε αυτή την ερώτηση, έπρεπε να εντοπίσω ποιους οργανισμούς απομακρύνεται από τους θηλυκούς σε σταθμούς καθαρισμού. Οι προσπάθειές μου το οδήγησαν σε μερικούς γενναιόδωρους συναδέλφους - όπως οι George Benz, Alexandra Grutter, Isabelle Côtéand και Nico Smit - που με παρουσίασαν στον υπέροχο κόσμο των gnathiid isopods.
Παρασίτες: Βιολογικοί πρωταθλητές
Τα ισόποδα των γνάθιων είναι παράσιτα. Ένα παράσιτο είναι ένας οργανισμός που ζει πάνω ή μέσα σε έναν ξενιστή οργανισμό χωρίς να τον σκοτώνει και εξαρτάται από τον ξενιστή του για την επιβίωση.
Παρά την αρνητική συνειδητοποίηση της λέξης παράσιτο, οι παράσιτοι απολαμβάνουν τον πιο επιτυχημένο τρόπο ζωής στον κόσμο! Στην πραγματικότητα, τα παράσιτα αντιπροσωπεύουν την πλειοψηφία των κατοίκων των κοραλλιογενών υφάλων, τα οποία είναι τα πιο διαφορετικά οικοσυστήματα του κόσμου. Για να κατανοήσουμε πραγματικά τους κοραλλιογενείς υφάλους και πώς θα επηρεαστούν από την περιβαλλοντική αλλαγή, πρέπει να κατανοήσουμε τα παράσιτα τους.
Τα γναθίδια είναι ιδιαίτερα ασυνήθιστα παράσιτα επειδή τρώνε μόνο ως προνύμφες και το μόνο πράγμα που τρώνε οι προνύμφες γανάθι είναι το αίμα. Εκπληκτικά, τα ενήλικα gnathiids δεν τροφοδοτούν καθόλου. Αλλά όσον αφορά την έρευνά μου, το πιο σημαντικό πράγμα για τα gnathiids είναι ότι χρησιμεύουν ως το πρωταρχικό φαγητό για καθαρότερα ψάρια.
Μια τριφασική σχέση
Λόγω της εξάρτησης των καθαρότερων ψαριών από τα γναθίδια, ήξερα ότι έπρεπε να μάθω περισσότερα για τα γναθίδια για να κατανοήσω καλύτερα τη σχέση μεταξύ καθαρότερων ψαριών και θηλυκών.
Σπούδασα gnathiids με την τοποθέτηση μιας ομάδας ψαριών σε ένα τμήμα ενός ύφαλου σε μικρά ξενοδοχεία ψαριών (κλουβιά) και τη μέτρηση των φορτίων τους ανά δύο ώρες σε ένα 24ωρο κύκλο. Τα αποτελέσματά μου αποκάλυψαν ότι τα ψάρια έφεραν τα βαρύτερα φορτία gnathiid τη νύχτα και την αυγή.
Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι όταν τα γαϊδούρια ξυπνούν το πρωί, πιθανότατα έχουν σχετικά βαρύ φορτίο gnathiid. Ο πρωινικός ερεθισμός από αυτά τα φορτία οδηγεί πιθανότατα τους μολυσμένους γαμπρούς σε σταθμούς καθαρισμού, όπου τα καθαρότερα ψάρια - που επιθυμούν να γευτούν το αγαπημένο τους φαγητό - μειώνουν τα φορτία τους. Έτσι, σε ένα γαϊδουράκι, μια πρωινή επίσκεψη σε ένα ψάρι καθαρισμού πιθανότατα αισθάνεται σαν ένα πρωινό ντους.
Αθώο παράσιτο ή φορέας ασθένειας;
Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα γναθίδια ασκούν σημαντική επίδραση στις καθημερινές δραστηριότητες των ψαριών των υφάλων και ως εκ τούτου είναι σημαντικοί παράγοντες στην οικολογία των υφάλων.
Ωστόσο, οι gnathiids είναι επίσης δυνητικά σημαντικοί για άλλους λόγους. Για παράδειγμα, τα χερσαία ομόλογα τους είναι τσιμπούρια και κουνούπια, τα οποία μεταδίδουν μικροοργανισμούς που προκαλούν νόσο του Lyme και ελονοσία. Ομοίως, τα gnathiids στην Αυστραλία, τη Νότια Αφρική και την Ευρώπη φαίνεται να μεταδίδουν διάφορα παρασιτικά που μεταφέρονται στο αίμα.
Έτσι λοιπόν, μετά την επίλυση του μυστηρίου των πρωινών καθαρισμών του γαμπρού και ακόμα γοητευμένος από το gnathiid, προχώρησα σε μια νέα ερώτηση: Μήπως οι gnathiids της Καραϊβικής μεταδίδουν ασθένειες; Όπως μπορείτε να φανταστείτε, εκατοντάδες ερευνητές μελετούν τη βιολογία των κροτώνων και των κουνουπιών, αλλά μόνο μια χούφτα μελετά τη βιολογία των γεννητικών. Έτσι, η απάντηση είναι ... WDK (δεν ξέρουμε).
Παρόλο που οι ωκεανοί καταλαμβάνουν την πλειοψηφία του πλανήτη, οι επιστήμονες γνωρίζουν πολύ λιγότερους περιβαλλοντικούς παράγοντες που προκαλούν μετάδοση ασθενειών στους ωκεανούς παρά στην ξηρά. Για να αυξήσουμε τις γνώσεις μας για αυτό το σημαντικό θέμα, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών υποστήριξε γενναιόδωρα τις προσπάθειες της ομάδας μου να κατανοήσει τους δεσμούς μεταξύ των αλλαγών στο περιβάλλον των υφάλων της Καραϊβικής και της εξάπλωσης των παρασιτικών που μεταδίδονται από το αίμα από τους γνάθιους.
Κυνήγι Θησαυρού Καραϊβικής
Όταν η ερευνητική μου ομάδα και εγώ ξεκινήσαμε να μελετάμε τα γναθίδια, γνωρίζαμε ότι οι γνάθοι της Καραϊβικής προσβάλλουν πολλούς τύπους ψαριών. Αλλά δεν γνωρίζαμε εάν όλα, ή ακόμα και όλα, μολυσμένα με γνάθιο ψάρια στην Καραϊβική μολύνονται από παράσιτα αίματος που προκαλούν ασθένειες. Εάν η μελέτη μας αποκάλυψε ότι αυτά τα μολυσμένα με γναθίτιδα ψάρια ήταν απαλλαγμένα από παράσιτα του αίματος, θα βοηθούσε στην εξαφάνιση των γναθιδίων ως φορέων διάδοσης ασθενειών. Αν όμως, από την άλλη πλευρά, η μελέτη μας αποκάλυψε ότι ορισμένα ή όλα αυτά τα μολυσμένα με γνάθιο ψάρια έφεραν παράσιτα αίματος, θα ενέπλεκαν τα γναθίδια ως πιθανές διασκορπιστές ασθενειών.
Έτσι, το πρώτο βήμα της μελέτης μας ήταν να καθορίσουμε αν τα μολυσμένα με γνάθιο ψάρια στην Καραϊβική φέρουν παράσιτα αίματος. Αυτό το μέρος της μελέτης περιπλέκεται από το γεγονός ότι τα παράσιτα του αίματος είναι γνωστά κομμάτια. Δηλαδή, μια τοποθεσία μπορεί να συνεργάζεται με τα παράσιτα του αίματος, ενώ μια άλλη τοποθεσία μπορεί να είναι εντελώς ή σχεδόν απαλλαγμένη από παράσιτα αίματος.
Αυτό σήμαινε ότι, για να καλύψουμε όλες τις βάσεις μας, έπρεπε να δοκιμάσουμε τα ψάρια από πολλαπλές τοποθεσίες. Ήμασταν σε κυνήγι θησαυρού Καραϊβικής! Όλοι μας, συλλέξαμε περισσότερα από 1.500 ψάρια διαφόρων ειδών από πέντε νησιά της Καραϊβικής.
Επειδή τα παράσιτα που επιζητούσαμε διαμένουν ... το μαντέψατε ... αίμα, έπρεπε να αναισθητοποιήσουμε κάθε ψάρι (χωρίς να το σκοτώσουμε), να αντλήσουμε λίγο αίμα από αυτό και να διατηρήσουμε το συλλεχθέν αίμα σε μια διαφάνεια. Στη συνέχεια εστάλησαν τα δείγματά μας στους συνεργάτες μας, τον Nico Smit στη Νότιο Αφρική και την Angela Davies στο Ηνωμένο Βασίλειο - και οι δύο έχουν χρόνια εμπειρίας ψάχνοντας για παράσιτα αίματος στα ψάρια, ένα περίπλοκο έργο.
Φτάνοντας στους δρόμους
Οι εργαζόμενοι συνεργάτες μου εξέτασαν εκατοντάδες διαφάνειες αίματος από ψάρι της Καραϊβικής χωρίς να ανιχνεύσουν παρασιτικά αίματος. Αναρωτήθηκα αν είχαμε δειγματοληφθεί το λάθος είδος ψαριού ή αν είχε δειχθεί λάθος τοποθεσίες;
Ήμουν έτοιμος να φύγω για μια συνεδρία της θάλασσας και να μάθω στη Saba - ένα παρθένο νησί της Καραϊβικής. Ως επιστήμονας, εκτιμώ τη σημασία της κοινής επιστήμης και της έρευνας με μη επιστήμονες, έτσι συνεισφέρω στο πρόγραμμα Sea and Learn, το οποίο φέρνει τακτικά επιστήμονες στο νησί για να παρουσιάσουν στην κοινότητα, να πραγματοποιήσουν εργαστήρια με τους τοπικούς φοιτητές K-12 και συμμετοχή μη επιστημόνων στην έρευνα.
Λίγο πριν την αναχώρησή μου, έλαβα ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου που αλλάζει το παιχνίδι από τον Nico. Το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο του Νίκο είπε ότι - Χάρη! - μία από τις διαφάνειες μας είχε δοκιμαστεί θετικά για τα παράσιτα του αίματος. Έτσι, ποιοι ήταν οι τυχεροί μολυσμένοι; Το μαντέψατε .... Επίσης, περιλαμβάνονται στο email του Nico ήταν φωτογραφίες που θα μπορούσα να μοιραστώ με τη Sea and Learn. Αποσπάστηκε!
Η επιστήμη μπορεί να σας οδηγήσει σε μια άγρια βόλτα με τρενάκι, με εκπληκτικές εκπλήξεις και αβεβαιότητα γύρω από σχεδόν κάθε στροφή.
Το κυνήγι του θησαυρού συνεχίζεται
Από το Saba, το έχω βυθίσει στο κοντινό St. Maarten, το οποίο έχει ιδιαίτερα μεγάλο πληθυσμό damselfish. Είμαι σήμερα πρόεδρος μιας εξαιρετικής περιβαλλοντικής οργάνωσης με έδρα το St. Maarten που ονομάζεται Περιβαλλοντική Προστασία στην Καραϊβική, η οποία βοήθησε να οργανώσω τη συνεργασία μου με τον Tadzio Bervoets του Ιδρύματος Φύσης St. Maarten για τη συλλογή δειγμάτων αίματος από damselfish.
Η ερευνητική μου ομάδα και εγώ εξακολουθούμε να συλλέγουμε και να αναλύουμε δείγματα αίματος από damselfish από διάφορα νησιά της Καραϊβικής προκειμένου:
- Προσδιορίστε αν τα μολυσμένα με παράσιτα δόντια παίρνουν τα παράσιτά τους από τα γνάθια
- Προσδιορίστε τις επιπτώσεις των λοιμώξεων των παρασίτων στο ψάρι
- Προσδιορίστε τον επιπολασμό των παρασίτων του αίματος μεταξύ των καραϊβικών damselfish
Τα τελευταία μας αποτελέσματα αποκαλύπτουν ότι τα θηλυκά από το St. Maarten και το Saba είναι μολυσμένα με παράσιτα αίματος. Ελπίζουμε ότι η πρόσθετη δειγματοληψία θα μας βοηθήσει να προσδιορίσουμε ποιος εξάπλωση αυτών των παρασίτων.
Επιπλέον, η ερευνητική μου ομάδα και εγώ συλλέγουμε και αναλύουμε δείγματα αίματος από διάφορους τύπους ψαριών της Καραϊβικής, εκτός από τα damselfish. Με αυτόν τον τρόπο, ανακαλύψαμε πολλά νέα είδη παρασίτων αίματος που δεν έχουν ακόμη περιγραφεί και κατονομάσει επιστημονικά. Περισσότερο grist για μελλοντική έρευνα!
Περισσότερα άρθρα της LiveScience σχετικά με την έρευνα του Paul Sikkel.
Συντάκτης's Σημείωση: Οι ερευνητές που απεικονίζονται στα άρθρα "Behind the Scenes" υποστηρίχθηκαν από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, την ομοσπονδιακή υπηρεσία που επιφορτίστηκε με τη χρηματοδότηση της βασικής έρευνας και εκπαίδευσης σε όλους τους τομείς της επιστήμης και της μηχανικής. Οποιεσδήποτε απόψεις, συμπεράσματα και συμπεράσματα ή συστάσεις που εκφράζονται σε αυτό το υλικό είναι αυτές του συγγραφέα και δεν αντανακλούν απαραίτητα τις απόψεις του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών. Δείτε το Πίσω από το αρχείο σκηνών.
