Bathymodiolus thermophilus

Bathymodiolus thermophilus
Vetenskaplig klassificering
Rike:	Animalia
Provins:	Mollusca
Klass:	Bivalvia
Beställa:	Mytilida
Familj:	Mytilidae
Släkte:	Bathymodiolus
Arter:	B. thermophilus
Binomialt namn
Bathymodiolus thermophilus Kenk & Wilson, 1985

Bathymodiolus thermophilus är en art av stor djupvattensmussla , en marin musslor i familjen Mytilidae , de riktiga musslorna . Arten upptäcktes på avgrundsdjup när nedsänkbara fordon som DSV Alvin började utforska djuphavet. Den förekommer på havsbottnen, ofta i stort antal, nära hydrotermiska öppningar där hett, svavelrikt vatten väller upp genom Stilla havets botten .

Beskrivning

Bathymodiolus thermophilus är en mycket stor mussla med en mörkbrunt periostracum , som växer till en längd av cirka 20 cm (8 tum). Den är fäst vid stenar på havsbotten med byssus -trådar men den kan lossna och flytta till en annan plats. Det är ibland mycket rikligt, efter att ha registrerats vid tätheter på upp till 300 individer per kvadratmeter (270 per kvadratmeter).

Distribution

Bathymodiolus thermophilus finns samlad kring termiska öppningar i djuphavsområdet på East Pacific Rise mellan 13°N och 22°S och i den närliggande Galapagos Rift på djup runt 2800 meter (en och en halv mil).

Hydrotermiska öppningar i djuphavet finns ofta längs tektoniska plattgränser och bergskedjor och åsar under vattnet. De är särskilt väl spridda längs det globala medelhavsryggsystemet. Specifika geografiska barriärer finns längs med åssystemet i mitten av havet som kan hindra genflödet mellan populationer längs åsaxeln. En studie tog prover på musslor över olika topografiska avbrott längs åssystemet och lokaliteter som omfattade Galapagos Rift och East Pacific Rise. Resultaten visade att musselpopulationer som var geografiskt isolerade från varandra via påskmikroplattan, kända för sina starka tväraxelströmmar, var genetiskt mer divergerande än populationer från Galapagosriften och East Pacific Rise, där det inte finns några hinder för spridning och ingen isolering på avstånd. Musslor i dessa populationer var genetiskt homogena och innehöll höga nivåer av obehindrat interpopulationellt genflöde.

Exempel på en hydrotermisk ventil som hittats i djupet av Galapagos Rift.

Miljöerna kring hydrotermiska ventiler är viktiga för att B. thermophilus ska överleva. Det har visat sig att miljöförändringar kan försämra musslornas och deras symbiotiska bakteriers förmåga att leva. Forskning har visat att när B. thermophilus experimentellt placeras i en miljö med låg sulfidhalt går gälsymbionterna förlorade, och musslorna skadar gälarna och kroppsförhållandena.

Fördelningen av B. thermophilus längs hydrotermiska händelser har en inverkan på den biologiska mångfalden i miljön. Musselpopulationer med hög täthet kan direkt hämma rekryteringen av ryggradslösa djur vid hydrotermiska öppningar i djuphavet. När forskare transplanterade B. thermophilus till en naturligt hydrotermisk ventil med hög densitet, var det en lägre rekrytering vid den hydrotermiska ventilen på bara 11 månader. En potentiell orsak till detta fenomen beror på ökad predation eller undvikande av överlägsna konkurrenter.

Symbios och utfodring

Bathymodiolus thermophilus äter genom att extrahera suspenderade matpartiklar från det omgivande vattnet genom dess gälar. Detta består mestadels av de bakterier som lever runt ventilen och bildar ofta en tät matta. Som ett resultat B. thermophilus ett kemosymbiotiskt förhållande med en gammaproteobakterie som oxiderar svavelväte i musslans gälar. Musslan absorberar näringsämnen som syntetiseras av bakterier och är inte beroende av fotosyntetiskt producerat organiskt material. Bakterien saknar enzymer som används för att syntetisera succinat- och trikarboxylsyracykelintermediärer, men kan syntetisera näringsämnen genom att använda svavelföreningar i miljön. Bakteriens genom avslöjar att den har vägar för sulfidenergikällan och kodar för cykler för CO ₂ -fixering. Endast musslor som innehåller höga koncentrationer av bakterier visade förmågan att utföra CO ₂ -fixering. Bakterierna innehåller också gener för cellytevidhäftning, bakteriotoxicitet och fagimmunitet. Dessa genetiska egenskaper kan hjälpa de kemosyntetiska bakterierna att försvara sig mot B. thermophilus immunsystem, vilket gör att bakterierna kan leva i musslornas gälar utan att dödas.

Det kemosymbiotiska förhållandet mellan B. thermophilus och bakterierna gynnar inte bara musslan, utan det finns vissa spekulationer om att leva inuti musslans gälar också gynnar bakterierna. Det är möjligt att boende i en annan värd hjälper bakterierna att motstå den hårda miljön i de hydrotermiska ventilerna.

Livscykel

Larverna av Bathymodiolus thermophilus driver med strömmarna och är planktotrofa och livnär sig på växtplankton och små djurplankton . Denna matningsmetod kommer sannolikt att ge dem goda spridningsförmåga och det har visat sig genom DNA-analys att det finns ett högt genflöde mellan populationer runt olika öppningar.

Arten Bathymodiolus representerar en av de mest välkända faunan som koloniserar hydrotermiska öppningar och kalla sipprar. I synnerhet B. thermophilus studerats omfattande på grund av deras kemosyntetiska symbioser och deras avgörande roll i ekosystemets produktivitet. I tidiga utvecklingsstadier verkar djuphavsmusslor följa liknande tillväxtprocesser av gametogenes i jämförelse med gruntvattenmytilidae . Det har observerats att batymodioliner producerar små oocyter som kan förutsäga höga fruktbarhetsnivåer för denna art. Även om det finns begränsade studier angående fruktsamhet av B. thermophilus , är ett sätt att förbättra förståelsen för både fruktsamhet och lekmönster att observera en lekhändelse med årliga provtagningar.

Vuxna stadier av batymodiolinarterna har fått mest uppmärksamhet, särskilt när man studerar de bakteriesymbionter som är grundläggande för musslornas näringsbehov. När de når mognad bildar vuxna täta aggregat längs sippor och ventiler.

Manteln hos B. thermophilus tjänar två fysiologiska roller, den ena är ackumuleringen av somatiska reserver och den andra är utvecklingen av gonaderna. Könskörtlar härstammar sannolikt från könsstamceller som förekommer i könsstamcellsklumpar runt ryggregionen, mellan manteln och gälen på djuret. I större vuxna exemplar kan gonader sträcka sig längs mantelepitelet. Gametogenes sker i en liten säckliknande hålighet i en matris av bindväv försedd med sädesceller. Hos män sertoliceller näringsämnen till de utvecklande könscellerna, där follikelceller utför den analoga rollen i musslor av honkön.

Evolution och fylogeni

Analys av DNA-sekvensdata antydde att musslor från underfamiljen Bathymodiolinae delades in i fyra grupper. B. thermophilus tillhör grupp 2, tillsammans med fyra andra arter: B. septemdierum , B. brevior och B. marisindicus. Alla medlemmar av grupp 2-underarter märktes som tioautotrofer, kemoautotrofa organismer som livnär sig på sulfider . Sekvensdata gav bevis för en utgrupp av Modioline-arter från sjunkna ved- och valkadaver och att fylogenin av Bathymodiolus -musslor och deras släktingar hade härledningar från en enda förfader med COI (cytokrom C-oxidas-subenhet I) eller ND4 (NADH-dehydrogenas-subenhet 4) sekvens data.