Menembak plankton: organisme kecil menggunakan artileri yang mengesankan

Organisme laut uniseluler menembak mangsanya dengan bantuan jaringan, seperti Spider-Man dan senapan mesin miniatur Gatling .

Dinoflagellata yang disebut Nematodinium dan Polykrikos adalah plankton mikroskopis yang mengambang di permukaan makhluk yang ditelan oleh berton-ton paus. Namun di antara dinoflagellata yang disebutkan, salah satu tipe protista , kehidupan dipenuhi dengan drama sendiri. Mereka adalah pemburu yang memakan dinoflagellata lain, yang untuknya mereka memiliki baju besi, peralatan militer mikroskopis dan bahkan senjata kimia.

Sebuah studi baru menemukan bahwa Nematodinium dan dinoflagellata yang terkait menemukan jenis senjata mereka sendiri: dan meskipun mereka sangat mirip dengan sel-sel ubur-ubur yang menyengat, struktur ini berevolusi secara independen, mungkin karena perlombaan senjata terjadi di dunia plankton.



"Mereka bisa jadi polisi laut," kata Gregory Havelis, seorang peneliti, seorang postdoc di Arizona State University, yang memimpin penelitian dinoflagellate ketika dia bekerja di University of British Columbia. "Mereka memiliki jumlah peralatan yang tidak masuk akal untuk mencapai tujuan."

Sel-sel paling keren

Dinoflagellata "berbicara secara objektif, sel paling keren," kata Havelis. Sebelum ini, ia telah menemukan bahwa Nematodinium memiliki penutup mata dengan lensa dan pigmen fotosensitif; ini berarti bahwa, meskipun uniseluler, organisme ini dalam arti tertentu dapat melihat.



Satu set senjata Nematodinium yang tidak biasa disebut nematocysts. Havelis dan rekannya menggunakan mikroskop elektron pemindaian untuk mendapatkan gambar nematocysts baik ini dan spesies dinoflagellate yang dipersenjatai dengan baik, Polykrikos kofoidii.

Pertama-tama mereka juga menembak dari senjata Polykrikos kofoidii.

Mereka melihat pekerjaan struktur yang agak rumit: Nematodinium memiliki nematocyst yang dirakit dalam bentuk soket dan tampak seperti senapan mesin Gatling multi-barel.



"Tidak ada yang melihat makhluk-makhluk ini berburu sejak Nematodinium sangat langka," kata Havelis. "Tidak seperti senapan mesin Gatling, mereka kemungkinan besar menembak semua kapsul ini pada saat yang sama."

Dan P. kofoidii masih lebih aneh. Dinoflagellata ini menempatkan kapsul di permukaannya, dan masing-masing dilengkapi dengan tonjolan berbentuk jari, teniokista. Ketika dia bertemu dengan korban, teniokista meledak, menembak, seperti yang diyakini Havelis, zat perekat yang menyerupai jaring Spider-Man. Ledakan itu menyebabkan kapsul, nematocyst, menembak tabung yang dipilin menjadi spiral, di ujungnya ada tonjolan tajam dalam bentuk belati, sebuah stylet. Stylet menembus mangsa, spiral larut, dan mangsa melekat pada predator dinoflagellate dengan semacam tarik.

"Mereka menggunakan tunda seperti menarik ikan yang ditangkap oleh tombak," kata Havelis.

Dan sekarang saatnya makan.


Polykrikos kofoidii

Evolusi independen

Hewan laut yang menyengat, ubur-ubur dan hewan melengking lainnya juga memiliki nematocyst di gudang mereka. Karena itu, kata Havelis, teori telah lama ada bahwa dinoflagellata dan strifera diturunkan dari kerabat jauh yang memiliki persenjataan pertahanan yang mengesankan. Kemungkinan lain adalah dinoflagellata dan strewnik bertukar beberapa gen. Satu spesies dinoflagellata hidup dalam simbiosis dengan karang, yang juga milik sengatan, yang memungkinkan pertukaran gen.

Havelis dan rekannya mempelajari genom hydra dan membandingkan gen-gen yang bertanggung jawab atas nematocyst dengan gen uniseluler. Mereka juga membandingkan protein yang ditemukan pada cacing pita dengan apa yang dimiliki dinoflagellata.

Dan mereka tidak menemukan koneksi. Havelis mengatakan bahwa gen yang membangun nematocyst di dinoflagellate sama sekali tidak seperti gen yang melakukan ini pada pelayan. Penemuan baru, yang diterbitkan pada akhir Maret di jurnal Science Advances, berarti bahwa usaha keras dan dinoflagellate secara mandiri memperoleh senjata serupa sebagai hasil evolusi.

Para Havelis mencurigai bahwa dinoflagellata telah mengembangkan peralatan berburu yang sedemikian canggih melalui evolusi karena mangsanya berbahaya bagi mereka - ini adalah dinoflagellata lain. Polykrikos, misalnya, melahap plankton yang bertanggung jawab atas flush merah yang beracun. Protista bertenaga bakteri tidak membutuhkan senjata khusus, seperti yang dikatakan Havelis, tetapi dinoflagellata mungkin memiliki predator dan korban yang melakukan perlombaan senjata untuk bertahan hidup.

Dia dan tim sekarang sedang menguji hipotesis ini, mencari tahu apakah dinoflagellate akan menghasilkan lebih banyak "senjata" jika oposisi mereka dipersenjatai dengan lebih baik. Jika demikian, jumlah nematocyst yang dihasilkan harus bergantung pada perusahaan tempat mereka nantinya.

"Sekarang, pada kenyataannya, kita mengalami pertempuran mikroba dalam sel, di mana kita bertemu spesies yang berbeda," kata Havelis.