Spørgsmål og svar:Undersøgelse af den bemærkelsesværdige reproduktive cyklus af Michigans truede bløddyr
Michigan er hjemsted for 43 arter af hjemmehørende ferskvandsmuslinger, hvoraf 30 anses for at være i fare for at uddø. Blandt de mange faktorer, der truer de hårdskallede bundbeboere, er konkurrence fra invasive zebra- og quaggamuslinger, vandforurening og – især – dæmninger.
Huron-floden i det sydøstlige Michigan har for eksempel 19 dæmninger på hovedstammen og mindst 96 på tværs af hele afvandingen. Opdæmning omdanner fuldstændig en flods økologi og erstatter oprindelige muslingerige stimer, riffel og bassiner med mindre egnede sølignende reservoirer.
To biologer fra University of Michigan ledede en nylig ferskvandsmuslingeundersøgelse baseret på feltarbejde langs Huron-floden og River Raisin, også i det sydøstlige Michigan. Undersøgelsen blev offentliggjort den 24. maj i tidsskriftet PeerJ , undersøger ferskvandsmuslingers bemærkelsesværdige reproduktionscyklus, som omfatter brugen af kødfulde "kappelokker" af gravide hunner for at tiltrække nærliggende fisk og "inficere" dem med muslingelarver.
Studiets hovedforfatter, Trevor Hewitt, udførte feltarbejdet til sin doktorafhandling i UM Department of Ecology and Evolutionary Biology. Seniorforfatteren, Diarmaid Ó Foighil, er professor i afdelingen og var Hewitts rådgiver.
Hvilken baggrundsinformation skal en person, der er fuldstændig ukendt med dit felt, kende for at forstå resultaterne af din undersøgelse?
Hewitt:Ferskvandsmuslinger gennemgår en obligatorisk parasitisk larveudvikling, hvor drægtige hunner skal inficere en passende fiskevært med sine unger. Muslingelarverne binder sig typisk til værtsfiskens gæller, og efter to til fire uger forvandles de til unger og falder til flodlejet. Mange muslingearter er værtsspecialister, inficerer kun en eller nogle få fiskearter og bruger forskellige værtsinfektionsstrategier.
En af de mest slående strategier involverer brug af en kappe lokke. Dette er en pigmenteret vævsklap, der vises af gravide hunner for at efterligne et værtsbytteobjekt (en lille fisk, et hvirvelløse dyr osv.), hvilket fremkalder et angreb fra værtsfisken og resulterer i dens infektion.
Mantle lokkeskærme er et bemærkelsesværdigt og understuderet eksempel på mimik i naturen, der forekommer i mange af vores vandløb og floder hvert forår og sommer.
Hvilket præcist forskningsspørgsmål tænkte du på at besvare, og hvilke metoder brugte du?
Hewitt:Vores forskning fokuserede på kappe-lokke-diversiteten, der findes i én muslingeart, den bølgestrålede lampemusling, som findes fra Michigan til Alabama. Denne musling bruger smallmouth bass som sin primære fiskevært, og mest usædvanligt har den to meget karakteristiske typer kappelokker.
Den ene, der tidligere blev kaldt "darter-lignende", ligner en lille fisk kaldet en darter, komplet med øjenpletter, plettet kropsfarve og fremtrædende marginale forlængelser inklusive en hale. Den anden, tidligere betegnet "orme-lignende", er ensartet lys orange understrøget med sort. Begge lokkeformer, eller morfer, forekommer sammen i hele dyrets rækkevidde.
Vores forskningsmål var at:bekræfte, at mangfoldigheden af kappelokker repræsenterer en ægte polymorfi, hvilket betyder en klart anderledes form inden for en population af arten; undersøge dens økologiske persistens gennem tiden; identificere rækken af formodede modelarter, der er målrettet af dette mimiksystem i en naturlig population; og afgøre, om de to kappelokkemorfer adskiller sig i deres visningsadfærd ud over deres pigmentering og morfologi.
Hvad er de vigtigste resultater af din undersøgelse, og hvordan går de ud over tidligere undersøgelser af dette emne?
Ó Foighil:Vi var i stand til at demonstrere, at mangfoldigheden af kappelokkemorf hos denne art er en ægte polymorfi ved at bruge to uafhængige kriterier:evolutionære træer baseret på genomiske data og nedarvning af begge morfer inden for en yngel, der er opdrættet i fangenskab - den første sådan registrering i ferskvand muslinger.
Ved at bruge museumsprøver fra en River Raisin-population fandt vi ud af, at polymorfien virker stabil over økologiske tidsrammer. Forholdet mellem de to lokkemorfer i 2017 var i overensstemmelse med forholdet mellem museumsprøver indsamlet på samme sted seks årtier tidligere.
Vi var i stand til at identificere sandsynlige modelarter for kappelokkevarianterne - hvilket betyder den art af fisk eller hvirvelløse dyr, som kappelokkerne efterligner - inden for flodrosinmuslingepopulationen. Fire vigtigste darter-lignende lokkemotiver tilnærmede visuelt fire co-forekommende darter-fiskearter, og den ormlignende lokkemulighed lignede den nordamerikanske medicinske igle. Darter og igler er typiske byttedyr for smallmouth bass.
Ved hjælp af et GoPro-kamera blev der lavet feltoptagelser af darter- og iglelokke-visningsadfærd i River Raisin og Huron River. Visningerne var stort set ens på trods af den udtalte forskel i lokkeudseende og i modelarter, hvilket antyder, at efterligningen kun er huddyb.
Var der nogle store overraskelser?
Hewitt:Der var flere store overraskelser. Vigtigst var den uventede opdagelse af polymorfi af kappelokke inden for blodet, hvilket betyder, at forskellige former for kappelokke blev fundet i en enkelt gruppe afkom lagt af en hunmusling. Dette kritiske resultat var hårdt tjent, hvilket krævede infektion af fiskeværter og to års juvenile muslingekultur ved Alabama Aquatic Biodiversity Center.
En anden overraskelse var opdagelsen af muslingeprøver fra 1950'erne fra vores River Raisin-studiested i UM Museum of Zoologys samling af bløddyr. Kappelokkerne på disse gamle eksemplarer var stadig intakte, og de gjorde det muligt for os at sammenligne forholdet mellem iglelokkemorfen og darter lokkemorfen over en periode på mere end 60 år.
Hvad er de vigtigste implikationer eller potentielle anvendelser af disse resultater?
Ó Foighil:Opdagelsen af diskret arv inden for blodet af kappelokkepolymorfi er særligt spændende, fordi det indebærer potentiel kontrol af et enkelt genetisk locus. Der vides stort set intet om de regulatoriske gener, der kontrollerer kappelokker, hvilket repræsenterer et betydeligt videnshul. Vores resultater identificerer den bølgestrålede lampemusling som et lovende undersøgelsessystem til at identificere de regulatoriske gener, der kontrollerer en vigtig adaptiv egenskab hos nordamerikanske truede ferskvandsmuslinger.
De andre forfattere af PeerJ-undersøgelsen er Paul Johnson og Michael Buntin fra Alabama Aquatic Biodiversity Center og Talia Moore fra University of Michigan.
Flere oplysninger: Trevor L. Hewitt et al., Polymorphism in the aggressive mimicry lokke of the parasitic freshwater musling Lampsilis fasciola, PeerJ (2024). DOI:10.7717/peerj.17359
Journaloplysninger: PeerJ
Leveret af University of Michigan
Varme artikler
-
Kan New Zealand koordinere nationale bevaringsbestræbelser for at bekæmpe skadedyr?Undersøgelsen blev udformet ved hjælp af Predator Free Iniative, som søger at udrydde biologisk og økonomisk skadelige invasive hvirveldyr fra New Zealand inden 2050. Kredit:British Ecological Society -
Kan bedrifter producere maksimalt og stadig reducere drivhusgasemissionerne?Kredit:Unsplash/CC0 Public Domain Dekarbonisering af landbruget er afgørende for, at USA kan nå netto nul-emissioner i 2050. En ny datadrevet tilgang ser på praksis, der er god for jorden og rentab -
Hvorfor ser du aldrig firkantede grøntsager?Forskere har opdaget de gener, der ser ud til at bestemme formerne for frugt og grøntsager. Kunne vi en dag se en firkantet som i denne illustration? Jason Koch/HowStuffWorks Gå rundt i produktgangen -
Lille gnaver, stor appetit:Forskere identificerer kostpåvirkningerne af invasive mus på Farallon-ø…Udsigt over Southeast Farallon Island fra West End. Kredit:Point Blue Conservation Science På en ø 30 miles ud for San Franciscos kyst, pakker en skare af invasive husmus en økologisk mur, der er l
- Kemikere afslører, hvordan tau-proteiner danner filtre
- Tid eksisterer muligvis ikke, ifølge fysikere og filosoffer, men det er okay
- Hvordan er en vandmolekyle ligesom en magnet?
- Undersøgelse afslører, hvordan lægemiddelresistente bakterier udskiller toksiner, hvilket tyder p…
- Maddeling som et middel til at reducere spild og øge byernes bæredygtighed
- SMOS slår sig sammen med det bedste vejrudsigtssystem