I sommeren 2023, en fremmed "Gylden kugle" på bunden af havet Det forbløffede forskere ved den amerikanske National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Hvad der først lignede et muligt æg, en ukendt svamp eller endda noget "fremmed", er efter mere end to års arbejde blevet afsløret som resterne af en kæmpe dybhavsanemone.
Opdagelsen, gjort mere end 3.000 meter dybt i AlaskabugtenDet er blevet et casestudie om, hvordan moderne marin udforskning kombinerer robotter, traditionel biologi og avancerede genomiske værktøjer til at afkode naturen af organismer, der indtil nu har undgået enhver klar klassificering.
En gylden kugle i mørket i Alaskas Golf
Objektet dukkede uventet op på skærmene på udstyret ombord på forskningsfartøjet. Okeanos Explorer fra NOAA. Kameraerne på det fjernstyrede fartøj Deep Discoverer (D2) fokuserede på en lille gylden kugle, omkring ti centimeter i diameter, perfekt fastgjort til en klippe på havbunden, oplyst af ROV'ens spotlights, som om den var noget fuldstændig malplaceret i et landskab domineret af tusmørke og sediment.
Kuglens overflade havde et glat udseende med en noget fiberagtig tekstur og en lille hul, der afslørede indersidenScenen, der blev transmitteret live af NOAA, affødte spontane kommentarer fra det videnskabelige team: nogle spekulerede i, at det kunne være en ægkapsel, andre lænede sig op ad en svamp; der var endda dem, der henviste til begyndelsen af en gyserfilm, hvis der, ved berøring, "kom noget ud indefra".
Stillet over for umuligheden af at identificere ham på stedet, besluttede holdet Indsaml prøven ved hjælp af armen og sugeværktøjet af ROV'en. Da den var sikret, blev den bragt op til overfladen og efterfølgende sendt til Smithsonian's National Museum of Natural History, hvor en undersøgelse begyndte, som mod alle odds ville vare i mere end to år.
Fra det øjeblik var det grundlæggende spørgsmål simpelt, men vanskeligt at besvare: Hvilken type organisme kunne den tilhøre? den mærkelige gyldne kugle, der ikke let passede ind i nogen kendt kategori?
Første spor: en fiberagtig struktur fyldt med stikkende celler
Indledende laboratorieanalyser afslørede noget forvirrende: kuglen viste ingen den typiske anatomi af et helt dyrIngen definerede organer eller genkendelig kropsstruktur var synlige, men snarere et fibrøst og lagdelt materiale, bestående af flere overlappende lag.
Ved nærmere undersøgelse af overfladen opdagede forskerne tilstedeværelsen af stikkende cellerligner dem, som anemoner og koraller bruger til at fange byttedyr og forsvare sig selv. Disse celler, kendt som cnidocytter, er kendetegnende for cnidarianerne, den dyregruppe, der også omfatter vandmænd.
NOAA-specialist Abigail Reft identificerede disse celler som spirocysteren bestemt type cnidocyt, der kun forekommer i klassen Hexacorallia. Denne opdagelse gjorde det muligt at placere kuglen inden for en specifik gruppe af marine hvirvelløse dyr, men det var ikke nok til at vide, hvilken struktur den havde, eller hvilken art den kunne tilhøre.
Sideløbende begyndte forskere fra NOAA's National Marine Fisheries Service og Smithsonian at anvende genetiske analyseteknikker. Ideen var at opnå DNA-"stregkoder" fra prøven og sammenlign dem med referencedatabaser for at se, om de matchede nogen kendt organisme.
Disse indledende forsøg gav dog ufyldestgørende resultater. Materialet indeholdt DNA fra adskillige mikroorganismer forbundet med vævet, hvilket skabte en "støj", der gjorde det vanskeligt at forbinde prøven med en specifik art. Identifikation, som i andre tilfælde normalt løses med standardiserede procedurer, blev her en gåde.
Når rutine ikke er nok: fra delvist DNA til det komplette genom
Allen Collins, zoolog og direktør for NOAA Fisheries National Systematics Laboratory på Smithsonian, erkendte, at han forventede at kunne løse sagen ved hjælp af de sædvanlige værktøjer. De arbejder med hundredvis af prøver dagligt.Og normalt giver standardlaboratoriemetoder hurtige svar på oprindelsen af væv indsamlet på ekspeditioner.
Men denne gang var det anderledes. Den gyldne kugle krævede specifikke indsatser og samarbejde med specialister inden for morfologi, genetik, dybhavsøkologi og bioinformatik. Blandingen af miljø-DNA, rester af andre organismer og vævets usædvanlige natur betød, at de delvise analyser ikke helt matchede nogen af de arter, der var blevet undersøgt tidligere.
Stillet over for manglen på afgørende resultater valgte holdet at tage et skridt videre og ty til fuld genomsekventeringDenne teknik, der er dyrere og mere kompleks end konventionelle DNA-tests, gør det muligt at aflæse stort set alt genetisk materiale i prøven, hvilket giver et detaljeret kort, der derefter kan sammenlignes med referencegenomer.
Efter flere faser med maskinbehandling og computeranalyse begyndte dataene at pege i en klar retning: kuglens DNA var utvetydigt animalsk og viste en næsten fuldstændig genetisk match med et referencegenom af Relicanthus daphneae, en kæmpe dybhavsanemone, der først blev beskrevet i 2006.
For at styrke denne konklusion undersøgte forskerne igen en Prøve indsamlet i 2021 under en ekspedition foretaget af Schmidt Oceanographic Institute. Undersøgelsen af det mitokondrielle genom fra den prøve viste, at det genetisk set var næsten identisk med det, der blev fundet i den gyldne kugle, og dermed lukkede cirklen for genetisk sammenligning.
Relicanthus daphneae, en kæmpe anemone, der bryder formen
Arten Relicanthus daphneae Det er ikke bare en hvilken som helst anemone. Den kan nå en diameter på omkring 30 centimeter i midten og leve på dybder fra cirka 1.600 til 4.000 meter i miljøer, hvor trykket er ekstremt, lyset praktisk talt ikke eksisterer, og temperaturerne er tæt på frysepunktet.
Udover sin størrelse er den bemærkelsesværdig for sine tentakler, der kan overstige to meter i længden, og for et sæt af biologiske træk, der ikke helt passer sammen i de klassiske kategorier af anemoner og koraller. Siden deres beskrivelse har deres nøjagtige klassificering inden for cnidarianernes evolutionære træ givet specialister mere end én hovedpine.
Faktisk er selve forholdet mellem Relicanthus daphneae Dens forhold til andre anemoner er fortsat et emne for debat. Dens morfologiske og genetiske karakteristika antyder forbindelser til forskellige grupper, men uden fuldt ud at overholde de sædvanlige mønstre, hvilket gør den et lidt ubehageligt stykke i de traditionelle ordninger inden for marin zoologi.
Denne kontekst hjælper med at forstå, hvorfor den gyldne kugle komplicerede tingene så meget. Indtil analyserne var færdige, var der intet, der tillod... direkte tilknytning den gyldne kugle med den velkendte anatomi af R. daphneae heller ikke med strukturer beskrevet i andre anemoner.
Nøglen, som det ofte er tilfældet, var at gennemgå gammelt materiale med friske øjne: ved at gå tilbage og observere prøver indsamlet for år siden og observere dem mere detaljeret, begyndte der at dukke spor op, der forbandt verden med en meget specifik struktur af denne art.
Den gyldne kugle som anemonens multilaminerede kutikula
Ved en fornyet undersøgelse af et bevaret eksemplar af Relicanthus daphneae, opdagede forskere fragmenter af en gylden, flerlags neglebånd omkring dyrets base. Denne kutikula, dannet af flere overlappende tynde lag, havde en sammensætning, der var kompatibel med vævene fra den mystiske kugle, der blev indsamlet i 2023.
Forskerne observerede, at denne struktur dækkede det område, hvormed anemonen hæfter sig til substratetfungerer som en slags ydre beklædning. Hovedkomponenten ville være kitin, den samme resistente polymer, der findes i skallerne hos adskillige hvirvelløse dyr eller i cellevæggene hos nogle svampe.
Ved at studere levende prøver af R. daphneaeDet blev konstateret, at når anemonen bevæger sig langs havbunden, kan den efterlad en del af den neglebåndDet vil sige, at dyret bevæger sig, men den ydre del af dets base forbliver fastgjort til klipperne, hvor det opholder sig et stykke tid, før det nedbrydes eller bliver begravet af sediment.
Baseret på det er hovedhypotesen, at den gyldne kugle fundet af Deep Discoverer ville svare til den løsrevne kutikulære base fra en anemone, der ikke længere var på det sted. Det lille hul, der er synligt på overfladen, kunne være relateret til det område, hvor vævet adskilte sig fra resten af organismen.
Selvom denne fortolkning stemmer overens med de morfologiske observationer og genetiske data, indrømmer forfatterne af undersøgelsen selv, at klodens nøjagtige morfologi Det fortsætter med at skabe debat. Muligheden for yderligere biologiske processer relateret til denne struktur, som endnu ikke er blevet beskrevet, kan ikke helt udelukkes.
Aktiv løsrivelse eller mislykket forsøg på aseksuel reproduktion?
Ud over hypotesen om resterende kutikula overvejer forskere en anden supplerende mulighed: at kuglen repræsenterer en ufuldstændig form for aseksuel reproduktionNogle typer anemoner er i stand til at formere sig gennem processer som "pedallaceration", hvor en del af polyppens base efterlades og senere giver anledning til et nyt individ.
I disse tilfælde efterlader anemonen et vævsfragment på underlaget, mens resten af dyret svømmer væk. Dette fragment kan regenerere de manglende strukturer og blive til en ny polyp, en proces der Det formerer populationen uden behov for befrugtning.Det er en kendt mekanisme i flere grupper af cnidarianer, selvom den ikke er blevet klart dokumenteret i Relicanthus daphneae.
Nogle forskere spekulerer på, om den gyldne kugle kan være relateret til en forsøg på pedalskade som ikke blev færdiggjort, eller med en lignende form for aseksuel formering hos denne art, som endnu ikke er beskrevet i detaljer. For nuværende mangler der dog direkte beviser for at bekræfte dette.
Hvad der er mere tydeligt er, at den løsrevne kutikula har en relevant økologisk rolle når den er efterladt på havbunden. Antallet af mikroorganismer, der er fundet på dens overflade, tyder på, at den fungerer som et lille fokus for mikrobiel aktivitet, hvor det rådnende væv fungerer som støtte og energikilde for forskellige mikroskopiske organismer.
På denne måde bliver det, der ved første øjekast kan betragtes som simpelt biologisk affald, til en mikrohabitat for mikroskopisk livbidrager til processer som næringsstofgenbrug og kvælstofkredsløbet i dybhavsområder.
En case der viser begrænsningerne og potentialet ved dybhavsudforskning
Den gyldne kugles rejse, fra dens opdagelse i 2023 til dens identifikation som resterne af en kæmpe anemoneDette illustrerer flere af de største udfordringer ved dybhavsudforskning. Selv med fjernstyrede fartøjer, HD-kameraer og laboratorier udstyret med banebrydende teknologier, forbliver havbunden et territorium fyldt med ukendte faktorer.
På dybder større end 3.000 meter er trykket knusende, mørket er næsten totalt, og de fysiske forhold adskiller sig meget fra lavvandede områder eller europæiske kystområder. I den sammenhæng kan ethvert mærkeligt objekt, der optræder på ROV-billeder, blive en videnskabelig gåde med lang rækkevidde.
Kaptajn William Mowitt, fungerende direktør for NOAA's Ocean Exploration-program, understreger, at værktøjer som avanceret DNA-sekventering giver os mulighed for at løse mysterier, der for få år siden ville være forblevet ubesvaredeMen samtidig åbner hver ny opdagelse op for andre spørgsmål om, hvordan abyssale økosystemer er organiseret og udvikler sig.
I mellemtiden fortsætter forskningsskibet Okeanos Explorer med at forberede sig på nye ekspeditioner, såsom den planlagte i farvandet nær Hawaii, med det formål at kortlægge yderligere områder af havet, der stadig er lidt undersøgt. Europa, og især havforskningshold fra lande som Spanien, Frankrig og Tyskland, følger nøje denne udvikling, da de udviklede metoder NOAA-projekter gælder også for studier i Nordatlanten eller det dybe Middelhav.
Virkningen af sager som den med den gyldne kugle går langt ud over en simpel anekdote. Den fremhæver, i hvilken grad videnskaben om marine hvirvelløse dyr og moderne systematik De er allerede afhængige af integrerede tilgange, der kombinerer direkte observation, vævsanalyse, helgenomsekventering og store databaser, der deles internationalt.
Efter denne lange proces ophører den mystiske kugle observeret i Alaskabugten med at være en "Guldæg" uden forklaring at blive en del af historien om en kæmpe anemone, der stadig gemmer på mange hemmeligheder. Sagen er blevet et praktisk eksempel på, hvordan dybhavsudforskning fungerer i dag, og hvorfor dybhavet, på trods af teknologiske fremskridt, stadig er en af planetens store ukendte områder.
