Michigan är hem för 43 arter av inhemska sötvattensmusslor, varav 30 anses vara i riskzonen för utrotning. Bland de många faktorer som hotar de hårt skalade bottenlevarna är konkurrens från invasiva zebra- och quaggamusslor, vattenföroreningar och – i synnerhet – dammar.
Huronfloden i sydöstra Michigan har till exempel 19 dammar på huvudstammen och minst 96 över hela dräneringen. Uppdämning förvandlar helt en flods ekologi och ersätter naturliga musslorrika stim, rifflar och pooler med mindre lämpliga sjöliknande reservoarer.
Två biologer från University of Michigan ledde en färsk sötvattensmusslastudie baserad på fältarbete längs Huron River och River Raisin, också i sydöstra Michigan. Studien publicerades den 24 maj i tidskriften PeerJ , undersöker sötvattensmusslors anmärkningsvärda reproduktionscykel, som inkluderar användningen av köttiga "mantelbeten" av gravida honor för att locka till sig närliggande fiskar och "infektera" dem med mussellarver.
Studiens huvudförfattare, Trevor Hewitt, genomförde fältarbetet för sin doktorsavhandling vid UM Department of Ecology and Evolutionary Biology. Seniorförfattaren, Diarmaid Ó Foighil, är professor vid institutionen och var Hewitts rådgivare.
Hewitt:Sötvattensmusslor genomgår en obligatorisk parasitisk larvutveckling där dräktiga honor måste infektera en lämplig fiskvärd med sina ungar. Mussellarverna fäster vanligtvis vid värdfiskens gälar och efter två till fyra veckor omvandlas de till ungar och faller ner i flodbädden. Många musselarter är värdspecialister, infekterar bara en eller ett fåtal fiskarter och använder sig av distinkta värdinfektionsstrategier.
En av de mest slående strategierna är användningen av ett manteldrag. Detta är en pigmenterad vävnadsflik som visas av gravida honor för att efterlikna ett värdbyte (en liten fisk, ett ryggradslöst djur, etc.), vilket framkallar en attack av värdfisken och resulterar i dess infektion.
Manteldrager är ett anmärkningsvärt och understuderat exempel på mimik i naturen som förekommer i många av våra bäckar och floder varje vår och sommar.
Hewitt:Vår forskning fokuserade på mångfalden av mantel-lock som finns hos en musselart, den vågstrålade lampmusslan, som finns från Michigan till Alabama. Denna mussla använder bas som sin primära fiskvärd och, mest ovanligt, har den två mycket distinkta typer av mantelbeten.
En, tidigare kallad "darter-liknande", liknar en liten fisk som kallas en darter, komplett med ögonfläckar, fläckig kroppsfärg och framträdande marginella förlängningar inklusive en svans. Den andra, som tidigare benämndes "maskliknande", är jämnt ljusorange underlagd med svart. Båda betensformerna, eller morfer, förekommer samtidigt i hela djurets räckvidd.
Våra forskningssyfte var att:bekräfta att mångfalden av manteldragen representerar en sann polymorfism, vilket betyder en klart annorlunda form inom en population av arten; undersöka dess ekologiska beständighet genom tiden; identifiera utbudet av förmodade modellarter som detta mimiksystem riktar sig till i en naturlig population; och avgöra om de två mantelbetemorferna skiljer sig i deras visningsbeteende förutom deras pigmentering och morfologi.
Ó Foighil:Vi kunde påvisa att mångfalden av mantellocksmorf hos denna art är en sann polymorfism med hjälp av två oberoende kriterier:evolutionära träd baserade på genomiska data och nedärvning av båda morferna inom en uppfödd yngel – den första sådana posten i sötvatten musslor.
Med hjälp av museiprover från en River Raisin-population fann vi att polymorfismen verkar stabil över ekologiska tidsramar. Förhållandet mellan de två dragmorferna 2017 överensstämde med det för museiprover som samlats in på samma plats sex decennier tidigare.
Vi kunde identifiera sannolika modellarter för varianterna av mantelbeten - vilket betyder den art av fisk eller ryggradslösa djur som mantelbeten härmar - inom flodens russinmusselpopulation. Fyra huvudsakliga darter-liknande bete motiv visuellt approximerade fyra samtidigt förekommande darter fiskarter, och det maskliknande beten liknade den nordamerikanska medicinska blodiglen. Darters och blodiglar är typiska bytesdjur för småmunig bas.
Med hjälp av en GoPro-kamera gjordes fältinspelningar av darter- och igelbeteendets visningsbeteende i River Raisin och Huron River. Visningarna var i stort sett lika trots den uttalade skillnaden i betens utseende och i modellarter, vilket antyder att mimiken bara är huddjup.
Hewitt:Det var flera stora överraskningar. Viktigast var den oväntade upptäckten av polymorfism av mantelbeten inom släktet, vilket innebär att olika former av manteldragen hittades inom en enda grupp avkommor som lagts av en musslahona. Detta kritiska resultat var hårt förvärvat och krävde infektion av fiskvärdar och två års odling av unga musslor vid Alabama Aquatic Biodiversity Center.
En annan överraskning var upptäckten av musselprover från 1950-talet från vår studieplats River Raisin i UM Museum of Zoologys blötdjurssamling. Mantelbetena på dessa gamla exemplar var fortfarande intakta, och de gjorde det möjligt för oss att jämföra förhållandet mellan blodiglens morf och darterbetemorfen under en period på mer än 60 år.
Ó Foighil:Upptäckten av diskret nedärvning av manteldragens polymorfism är särskilt spännande eftersom det innebär potentiell kontroll av ett enda genetiskt lokus. Praktiskt taget ingenting är känt om de reglerande gener som styr mantelbeten, vilket representerar en betydande kunskapslucka. Våra resultat identifierar den vågstrålade lampmusslan som ett lovande studiesystem för att identifiera de regulatoriska generna som styr en viktig adaptiv egenskap hos nordamerikanska hotade sötvattensmusslor.
De andra författarna till PeerJ-studien är Paul Johnson och Michael Buntin från Alabama Aquatic Biodiversity Center och Talia Moore från University of Michigan.
Mer information: Trevor L. Hewitt et al, Polymorphism in the aggressive mimicry lure of the parasitic freshwater mussel Lampsilis fasciola, PeerJ (2024). DOI:10.7717/peerj.17359
Journalinformation: PeerJ
Tillhandahålls av University of Michigan
