Kredit:University of Oregon
Havsorganismer som antas beta på alla partiklar i deras väg är faktiskt kräsna ätare, och deras matfiltreringsprocess kan vara avgörande för hur organiska material distribueras från ytvatten till havsbotten.
Dessa slutsatser kommer från tre studier, som involverade dykning på olika platser och höghastighetsvideo i labbet, av en UO-doktorand.
Forskningen, leds av Keats Conley, som tog sin doktorsexamen i juli, skriver om det som är känt om appendicularians, sa UO:s marinbiolog Kelly Sutherland. Dessa rikliga, mycket liten, gelatinösa djur, med bål och svans, likna grodyngel. De är länge kända för att förvandla sitt eget slem till hus som omsluter dem för att filtrera mikroskopiska byten.
Tills deras slemhinnor är utplacerade, deras små kroppar, mindre än en halv tum lång, är svåra att se.
"Vi brukade tänka på dessa varelser som passiva betare, men nu vet vi att de faktiskt är ganska selektiva i vad de konsumerar, sade Sutherland, som var Conleys mentor. "När det gäller cykelmaterial i havet, dessa organismer är FedEx av flux. De är vektorer genom vilka material rör sig från de övre lagren till de djupare lagren av havet."
Istället för att vara allmänbetare, som länge antagits, Conley och Sutherland rapporterade att bytens partikelform spelar roll. I journalen PLOS ETT , det visades att stavformade byten är mindre benägna att betas än sfäriska byten med liknande volym. De senare fastnar lätt både på slemhusets yttre och inre filter och har svårare att nå djurets mun.
I journalen Limnologi och oceanografi , Conley, Sutherland och kollegor från University of South Florida och University of Bergan i Norge fann att mindre partiklar är mer benägna att fastna i slemhuset och aldrig nå munnen.
De fann också att cyklingen av djurets svans drar in vatten i slemhinnan och hjälper till att lossa fastnade partiklar genom att skapa pulser. (I videon, denna förskjutning av partiklar inträffar när svansen återupptar sin rörelse efter ett kort stopp; mat kan ses flytta in i djurets mun.)
Appendicularians utsöndrar slemhinnor från sina stammar för att bygga upp sina husliknande strukturer, upp till 40 nya dagligen, sa Conley. Kasserade hus används av andra mikrober efter att de sjunkit till havsbotten, där de länge har varit kända för att ge mat till djuphavsdjur.
"Appendicularians blåser upp sina hus genom att slå deras svansar, och de bor inuti den. Det är som en sfärisk, bubbelliknande struktur. Det är en av de mest komplexa extracellulära strukturer som skapas av en enskild organism, " Hon sa.
Conley blev kär i appendicularians, Hon sa, efter att ha sett dem när de dykte utanför Frankrike i ett misslyckat försök att hitta salper under ett projekt med Sutherland och forskare från Israel, Frankrike och Tyskland.
Det försöket gick i en annan riktning, leder så småningom in i en tidning Naturens mikrobiologi som visade ytegenskaper hos mikrober materia till appendicularians. En teflonliknande yta på SAR11-bakterier fastnar inte på slemhinnorna, sannolikt tillåta dessa havets rikliga bakterier att glida genom slemfiltren för att undvika predation.
Medan appendicularianer är vanliga i hela haven, de har blivit understuderade, sa Sutherland, en biträdande professor i biologi vid Clark Honors College och medlem av Oregon Institute of Marine Biology och Institute of Ecology and Evolution.
"Vi kastar nu ljuset över både den grundläggande biologin hos dessa organismer och deras betydelse i dessa marina näringsnät, " sa hon. "De har varit svåra att undersöka eftersom de är ömtåliga och svåra att hålla i ett labb."
Conley tillbringade mycket tid i labbet med att videofilma appendicularerna när de tog in stora mängder partikelfyllt vatten. Senare, hon observerade dem under förstoring.
"Vårt ah-ha-ögonblick kom bara genom att titta på videon, " sa Conley. "Vi insåg att vi såg saker om hur deras filtreringsprocess fungerade som ingen hade sett tidigare."
Conleys tillvägagångssätt, Sutherland sa, gav den närmaste vy som någonsin fångats av appendicularians och deras slemhus.
"Dessa husstrukturer har en komplexitet som är väldigt svår att beskriva, ", sa Sutherland. "Även för människor i det oceanografiska samhället som är intresserade av denna forskningslinje och vet vad en appendicularian är, de känner inte till grunderna för hur de fungerar."
Även om slemhus är kända för att ha dubbla filtreringssystem, Conleys forskning fokuserade på bara det matkoncentrerade filtersystemet. Husen kasseras och ersätts när djuret växer och filtret blir igensatt.
"Det här är otroliga varelser, ", sade Conley. "De bygger ständigt dessa hus som de behöver för att mata och kasserar dem sedan. De fungerar som en viktig mekanism för överföring av kol i havet."