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新品种雪蟹通过挥舞爪子给细菌“施肥”来“耕作”

2011/12/06 来源:physorg
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导读
科学家们在哥斯达黎加附近太平洋1000英尺深的水下发现一种新品种螃蟹,这种螃蟹主要以它们爪子上的细菌为食,而这些细菌是它们将自己的爪子在海底释放的甲烷和硫化物中挥舞“施肥”得来的。

Kiwa puravida

科学家们在哥斯达黎加附近太平洋1000英尺深的水下发现一种新品种螃蟹,这种螃蟹主要以它们爪子上的细菌为食,而这些细菌是它们将自己的爪子在海底释放的甲烷和硫化物中挥舞“施肥”得来的。

这种“耕作”行为第一次被科学家们详细描述,并发表在近期的《PLoS One》上。

“这种螃蟹是雪蟹的一种,被称之为Kiwa puravida,于2006年被人们第一次发现。它是雪蟹家族的第二位成员——第一位于2005年被发现——说明科学家们对于深海生物知之甚少。”俄勒冈州州立大学博士后同时也是该项研究的领导者Andrew Thurber说。

“我们观察到,螃蟹在甲烷渗出处来回地挥动着它们的爪子,而不是直接去捕食细菌。它们这样做是为了给已经存在于爪子上的细菌“施肥”。在深海水域里几乎不存在利用太阳能的食物,所以这些深海动物只能以利用海底释放的化学能的生物为食。”

“这些细菌是利用化学能的‘专家’,在很多甲壳纲动物——螃蟹、虾等——身上都可发现。但是,我们之前从未发现这种通过在海底渗出液中挥动附属物来进行“耕作”的行为。”俄亥俄州立大学(OSU)地球、海洋和大气科学学院的Thurber补充道。

Thurber是斯科利普斯海洋协会的在读博士生,虽然未能参与2005年第一次发现雪蟹的研究,但是却很幸运地参与了2006年发现Kiwa puravida的研究,并且于2009和2010年乘坐“阿尔文号”潜水器到海底采集螃蟹。

这样的先例促使科学家们能够更加专注地去研究螃蟹爪子上的细菌以及通过GenBank(一个囊括了成千上万种细菌的国际数据库)来破译它们的基因。他们发现,寄生在热液喷口附近的虾和螃蟹身上的细菌最为相似。

虽然我们现在还不能完全确定氢化硫是唯一可以喂养这些细菌的,但是,我们怀疑,它们主要是通过分解海底的氢化硫和甲烷来获得能量从而得以在远离太阳的海底生存。

Thurber说:“共生物(细菌)的这种行为在自然界是很常见的,但是却很少有动物可以有Kiwa puravida这样的本领。有的有机体(包括蚌类和管状蠕虫)身上也有共生物,可以帮助它们获取化学能;其他有机体则没有共生物,包括藤壶——通过挥舞蔓脚来捕获经过的食物。目前为止,Kiwa puravida是唯一一种可以将上述两种捕食方式结合在一起的生物:利用爪子上的细菌和将载有细菌的爪子在热液喷口附近挥舞来喂养细菌,从而为自己提供食物。”

脂质和同位素分析表明,这些外生的细菌是这种螃蟹的主要食物来源,尽管Thurber说它们还可能捕食少量的利用太阳能的、已经死掉的、从水面被卷入海底的浮游生物。

Thurber说,这些螃蟹通过一种特别的附属物来将它们爪子上的细菌刮下来送到它们嘴里,然后它们继续在甲烷渗出处挥动爪子以促进细菌繁殖。

在热液喷口附近只采集到的一个原始雪蟹样本,其余30~40个样本都是Kiwa puravida。科学家们对Kiwa puravida进行了研究,他们认为,Kiwa puravida同样也应该存在于甲烷渗出处。

“既然整个雪蟹家族直到2005年才被人们发现,那么极有可能还存在其他的、未知的雪蟹品种。” Thurber说。


Dancing for Food in the Deep Sea: Bacterial Farming by a New Species of Yeti Crab

Andrew R. Thurber, William J. Jones, Kareen Schnabel

Vent and seep animals harness chemosynthetic energy to thrive far from the sun's energy. While symbiont-derived energy fuels many taxa, vent crustaceans have remained an enigma; these shrimps, crabs, and barnacles possess a phylogenetically distinct group of chemosynthetic bacterial epibionts, yet the role of these bacteria has remained unclear. We test whether a new species of Yeti crab, which we describe as Kiwa puravida n. sp, farms the epibiotic bacteria that it grows on its chelipeds (claws), chelipeds that the crab waves in fluid escaping from a deep-sea methane seep. Lipid and isotope analyses provide evidence that epibiotic bacteria are the crab's main food source and K. puravida n. sp. has highly-modified setae (hairs) on its 3rd maxilliped (a mouth appendage) which it uses to harvest these bacteria. The ε- and γ- proteobacteria that this methane-seep species farms are closely related to hydrothermal-vent decapod epibionts. We hypothesize that this species waves its arm in reducing fluid to increase the productivity of its epibionts by removing boundary layers which may otherwise limit carbon fixation. The discovery of this new species, only the second within a family described in 2005, stresses how much remains undiscovered on our continental margins.

文献链接:http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0026243

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