Questo articolo dietro le quinte è stato fornito a LiveScience in collaborazione con la National Science Foundation.
Perché "lei" si genera ogni quattro giorni, sapevo che avrebbe generato oggi. Mi sono alzato dal letto al suono della mia affidabile sveglia Winnie the Pooh, sono scivolato nella mia muta, ho preso la mia torcia subacquea e sono incappato in cucina al Bellairs Research Institute di Barbados per preparare il mio caffè, orgoglioso di essere sveglio anche prima che i galli annunciarono l'inizio dell'alba.
Ho tenuto d'occhio l'orologio perché l'ora della prima luce cambia ogni giorno e se arrivassi in acqua anche solo un secondo in ritardo, mi mancherebbe.
A Morning Tryst
Come al solito, il mio arrivo in spiaggia coincise con il riflusso delle feste in spiaggia a tarda notte; L'alba si interrompe troppo tardi per le feste notturne e troppo presto per la maggior parte degli altri, ma è giusto per me e per lei. Nuotai lungo la scogliera con la torcia spenta, godendomi la vista di feste di plancton bioluminescenti verde brillante e pattuglie di caccia di calamari e scoiattoli.
Dato che avevo visitato questo luogo durante così tante transizioni dalla notte all'alba, ho facilmente trovato la sua casa: una sezione di barriera corallina delle dimensioni del cerchio della palla da salto nel mezzo di un campo da basket. Ma era fuori dalla vista - probabilmente dormiva ancora in una delle grotte del suo territorio.
Ma pochi minuti dopo il mio arrivo, il primo accenno di alba gettò abbastanza luce per farmi discernere la sua forma mentre emergeva. Anche se la sua dimora era generosamente ricoperta di deliziose alghe di erba, saltò la colazione e si diresse rapidamente e con attenzione lungo la scogliera fino alla casa del suo compagno. Quando arrivò lì, la sua compagna la salutò con una serie di avvallamenti e altre manovre. Ha quindi iniziato a deporre le uova su un nido che aveva già preparato per lei.
Stava nascendo un paio di castagnole dalla coda gialla. Tipica della castagna caraibica, questa coppia è nata all'alba. E come tutte le castagnole, la coppia è nata nel territorio del maschio.
Un dilemma di una damigella
Per spawnare nel territorio maschile, una castagna femmina deve lasciare il suo territorio. Ma, a differenza di una persona, una castagna femmina non può impedire le invasioni domestiche chiudendo la porta dietro di sé o facendo affidamento sui vicini per guardarla a casa durante la sua assenza.
Piuttosto, mentre una damselfish femmina è assente, il suo territorio è completamente indifeso e vulnerabile alle invasioni di altri pesci, compresi i vicini, che possono scovarlo per le acquisizioni e rubarle il cibo. Pertanto, più a lungo una femmina se ne va, più rischia di perdere "la casa".
Quindi potrebbe essere logico supporre che la castagna femmina minimizzi il tempo di riproduzione. Ma alle Barbados ho osservato il contrario: le femmine di castagnole hanno spesso interrotto le loro attività di riproduzione per visitare le stazioni di pulizia vicino ai territori dei loro partner.
Una stazione di pulizia è un luogo di barriera che ospita organismi di pulizia come ghiozzi e gamberi, che rimuovono altri organismi dai corpi dei pesci. I pesci conoscono le posizioni di queste stazioni e presumibilmente le visitano per pulire i loro corpi dagli organismi che li irritano in qualche modo, in modo simile al modo in cui le zecche o le pulci irritano le persone.
Una sosta di generazione in una stazione di pulizia allunga l'assenza di una castagna dal suo territorio e quindi aumenta la sua vulnerabilità alle invasioni. Quindi, come nel mondo le femmine castagnole femmine risolvono questo dilemma e minimizzano il rischio di perdere il territorio durante la deposizione delle uova?
D.L. Alla fine Kramer della McGill University e io abbiamo risposto a questa domanda, ma nel frattempo ho scoperto nuove domande che, provocandomi, mi chiedevano anche risposte.
Ad esempio, oltre ad indicare che le femmine castagnole visitano le stazioni di pulizia la mattina quando si generano, le mie osservazioni sulla castagnole nelle Barbados indicano anche che visitano le stazioni di pulizia (vicino ai loro territori) durante le mattine non riproduttive. Mi chiedevo, cosa spinge la castagna femmina a passare così tanto tempo al mattino nelle stazioni di pulizia?
Per rispondere a questa domanda, ho dovuto identificare quali organismi vengono rimossi dalla castagnole nelle stazioni di pulizia. I miei sforzi per farlo mi hanno portato ad alcuni colleghi generosi - tra cui George Benz, Alexandra Grutter, Isabelle Côté e Nico Smit - che mi hanno fatto conoscere il meraviglioso mondo degli isopodi gnathiid.
Parassiti: campioni biologici
Gli isopodi gnatidi sono parassiti. Un parassita è un organismo che vive all'interno o all'interno di un organismo ospite senza ucciderlo e dipende dalla sua presenza poiché è la sopravvivenza.
Nonostante la connotazione negativa della parola parassita, i parassiti godono dello stile di vita di maggior successo del mondo! In effetti, i parassiti rappresentano la maggior parte degli abitanti delle barriere coralline, che sono gli ecosistemi più diversi al mondo. Per capire veramente le barriere coralline e come saranno influenzate dai cambiamenti ambientali, dobbiamo capire i loro parassiti.
Gli gnathiidi sono parassiti particolarmente insoliti perché si nutrono solo di larve e l'unica cosa che mangiano le larve di gnathiid è il sangue. Sorprendentemente, gli gnathiidi adulti non si nutrono affatto. Ma in termini di ricerca, la cosa più importante sugli gnathiidi è che servono come alimento principale per pesci più puliti.
Una relazione a tre vie
A causa della dipendenza di pesci più puliti dagli gnathiidi, sapevo che avevo bisogno di saperne di più sugli gnathiidi per capire meglio la relazione tra pesce più pulito e castagnole.
Ho studiato gnathiids posizionando un gruppo di pesci su una sezione di una scogliera in piccoli hotel di pesce (gabbie) e misurando il loro carico di gnathiid ogni due ore in un ciclo di 24 ore. I miei risultati hanno rivelato che il pesce trasportava i carichi più pesanti di gnathiid di notte e all'alba.
Questi risultati suggeriscono che quando la castagnola si sveglia al mattino, probabilmente hanno carichi gnathiid relativamente pesanti. L'irritazione mattutina di questi carichi porta probabilmente la castagnola infestata alle stazioni di pulizia, dove i pesci più puliti - desiderosi di banchettare con il loro cibo preferito - riducono i loro carichi gnatici. Quindi per una castagnola, una visita mattutina a un pesce delle pulizie probabilmente sembra molto simile a una doccia mattutina.
Parassita o portatore di malattia innocente?
Questi risultati indicano che gli gnathiidi esercitano un'influenza significativa sulle attività quotidiane dei pesci di barriera e sono quindi i principali attori dell'ecologia della barriera.
Ma gli gnathiidi sono potenzialmente importanti anche per altri motivi. Ad esempio, le loro controparti terrestri sono zecche e zanzare, che trasmettono microrganismi che causano la malattia di Lyme e la malaria. Allo stesso modo, gli gnatidi in Australia, Sudafrica ed Europa sembrano trasmettere vari parassiti trasmessi dal sangue.
Quindi, dopo aver risolto il mistero delle pulizie mattutine della castagna, e ancora affascinato dagli gnathiid, sono passato a una nuova domanda: gli gnathiidi dei Caraibi trasmettono malattie? Come puoi immaginare, centinaia di ricercatori stanno attualmente studiando la biologia delle zecche e delle zanzare, ma solo una manciata sta studiando la biologia degli gnathiidi. Quindi, la risposta è ... WDK (non lo sappiamo).
Anche se gli oceani occupano la maggior parte del pianeta, gli scienziati sanno molto meno dei fattori ambientali che causano la trasmissione di malattie negli oceani che sulla terra. Per aumentare la nostra conoscenza di questo importante argomento, la National Science Foundation ha generosamente sostenuto gli sforzi del mio team per comprendere i legami tra i cambiamenti negli ambienti della barriera corallina caraibica e la diffusione di parassiti trasmessi dal sangue da parte degli gnathiidi.
Una caccia al tesoro ai Caraibi
Quando il mio gruppo di ricerca e io abbiamo iniziato a studiare gli gnathiidi, sapevamo che gli gnathiidi caraibici infestano molti tipi di pesci. Ma non sapevamo se tutti i pesci o tutti i pesci infestati dagli gnatidi nei Caraibi fossero infettati da parassiti del sangue che causano malattie. Se il nostro studio rivelasse che questi pesci infestati da gnathiid erano privi di parassiti del sangue, aiuterebbe a esonerare gli gnathiidi come propagatori di malattie. Ma se, d'altra parte, il nostro studio rivelasse che alcuni o tutti questi pesci infestati da gnathiidi trasportavano parassiti del sangue, ciò implicherebbe gli gnathiidi come possibili fattori di diffusione della malattia.
Quindi il primo passo del nostro studio è stato determinare se i pesci infestati dagli gnathiidi nei Caraibi trasportano parassiti del sangue. Questa parte dello studio è stata complicata dal fatto che i parassiti del sangue sono notoriamente irregolari. Cioè, un luogo può essere associato a parassiti del sangue, mentre un altro luogo può essere completamente, o quasi, privo di parassiti del sangue.
Ciò significava che, per coprire tutte le nostre basi, dovevamo campionare pesci da più punti. Eravamo in una caccia al tesoro ai Caraibi! Tutto sommato, abbiamo raccolto più di 1.500 pesci di varie specie da cinque isole dei Caraibi.
Poiché i parassiti che abbiamo cercato risiedono in ... lo hai indovinato ... sangue, abbiamo dovuto anestetizzare ogni pesce (senza ucciderlo), prelevarne un po 'di sangue e preservare il sangue raccolto su uno scivolo. Abbiamo quindi inviato i nostri campioni ai miei collaboratori, Nico Smit in Sudafrica e Angela Davies nel Regno Unito, entrambi con anni di esperienza nella ricerca di parassiti del sangue nei pesci, un compito complicato.
Portandolo per le strade
I miei laboriosi colleghi hanno esaminato centinaia di diapositive di sangue dai pesci dei Caraibi senza rilevare parassiti del sangue. Mi chiedevo se avessimo provato le specie sbagliate di pesci o avessimo provato i siti sbagliati?
Stavo per partire per una sessione di Sea and Learn a Saba, un'isola incontaminata dei Caraibi. Come scienziato, apprezzo l'importanza di condividere la scienza e la ricerca con i non scienziati, quindi contribuisco al programma Sea and Learn, che porta regolarmente gli scienziati sull'isola per offrire presentazioni alla comunità, condurre seminari con studenti K-12 locali e coinvolgere i non scienziati nella ricerca.
Poco prima della mia partenza, ho ricevuto un'email di cambio gioco da Nico. L'email di Nico diceva che - Evviva! - una delle nostre diapositive era risultata positiva ai parassiti del sangue. Quindi, chi erano i fortunati infetti? Hai indovinato ... castagnole. Nell'e-mail di Nico erano anche incluse le fotografie che potevo condividere con Sea and Learn. Stoked!
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La caccia al tesoro continua
Da Saba, l'ho seguito da vicino al vicino St. Maarten, che ha una popolazione particolarmente grande di castagnole. Attualmente sono la presidente di un'eccellente organizzazione ambientale con sede a St. Maarten chiamata Environmental Protection nei Caraibi, che mi ha aiutato a organizzare la collaborazione con Tadzio Bervoets della St. Nature Nature Foundation per raccogliere campioni di sangue da castagnole.
Io e il mio team di ricerca stiamo ancora raccogliendo e analizzando campioni di sangue di castagnole di diverse isole dei Caraibi per:
- Determina se i castagnole infetti da parassiti ottengono i loro parassiti dagli gnatidi
- Identificare gli effetti delle infezioni dei parassiti del sangue sui pesci
- Determina la prevalenza di parassiti del sangue tra le castagnole dei Caraibi
I nostri ultimi risultati rivelano che la castagna di mare di St. Maarten e Saba sono infetti da parassiti del sangue. Speriamo che ulteriori campionamenti ci aiutino a determinare chi sta diffondendo questi parassiti.
Inoltre, io e il mio gruppo di ricerca stiamo raccogliendo e analizzando campioni di sangue di vari tipi di pesci caraibici oltre a castagnole. Nel fare ciò, abbiamo scoperto molte nuove specie di parassiti del sangue che non sono stati ancora descritti e nominati scientificamente. Più entusiasmo per le ricerche future!
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editore's Nota: I ricercatori descritti negli articoli di Behind the Scenes sono stati supportati dal National Science Foundation, l'agenzia federale incaricata di finanziare la ricerca e l'educazione di base in tutti i campi della scienza e dell'ingegneria. Qualsiasi opinione, risultato e conclusione o raccomandazione espressi in questo materiale sono quelli dell'autore e non riflettono necessariamente le opinioni della National Science Foundation. Vedi il Dietro l'archivio scene.
