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Sie können Ihre Uhr auf diese leuchtend grüne Wurmorgie einstellen

2019

Eines der faszinierendsten Naturschauspiele der Karibik findet jeden Sommer und Herbst kurz nach Sonnenuntergang statt, wenn sich seichtes Wasser in eine fantastische Show mit grünem Licht verwandelt. Wenn Sie jemals die Gelegenheit haben, es zu sehen, vergessen Sie niemals, dass Sie eine riesige, schlüpfrige Wurmorgie in Echtzeit verfolgen. Und dank einer neuen Studie, die in PLOS ONE veröffentlicht wurde, wissen wir jetzt ein paar weitere Geheimnisse darüber, wie diese Meeressexparty gestartet wird - insbesondere, dass die Party immer pünktlich beginnt und von einem ganz bestimmten, einzigartigen Enzym abhängt, das die Bermuda ausmacht Feuerwürmer ( Odontosyllis enopla ) glühen feurig.

Mark Siddall, Kurator in der Abteilung für Wirbellose Zoologie des American Museum of Natural History und Koautor der neuen Studie, beobachtete das Paarungsritual der Bermuda-Würmer bereits 1995 aus nächster Nähe. „Ich war erstaunt“, sagt er. "Ich brauchte ein paar Minuten, um zu glauben, was ich sah." Er war sofort daran interessiert, mehr darüber zu erfahren, wie es funktionierte und welche Arten von Genen der Spezies eine so bemerkenswerte Lumineszenz verliehen. Es würde zwei Jahrzehnte dauern, bis er und seine Kollegen endlich dazu kommen konnten, eine tatsächliche Studie durchzuführen.

Die Lumineszenz der Bermuda-Feuerwürmer wurde erstmals von Christopher Columbus und seiner Crew im Jahr 1492 dokumentiert, als "sie sah aus wie die Flamme einer kleinen Kerze, die abwechselnd angehoben und abgesenkt wird". Wissenschaftler würden das Spektakel in den 1930er Jahren als ein Paarungsritual bezeichnen, das im Sommer und Herbst stattfand, und zwar unheimlich schnell, 55 Minuten nach Sonnenuntergang, drei Nächte nach Vollmond. Es sind die Frauen, die aufleuchten und Männer anziehen.

"Stellen Sie sich vor, Sie blicken auf das Wasser", sagt Siddall. "Es ist dunkel. Die Sonne ist fast eine Stunde zuvor untergegangen. In einer klaren Nacht ist der Mond hinter dir und sieht sehr voll aus. Dann sieht man etwas Ohnmächtiges, tief unten im Wasser, ganz nah und persönlich, es ist unverkennbar. Die weiblichen Würmer, die ungefähr anderthalb Zoll lang sind, schwimmen in engen Kreisen mit einem Durchmesser von ungefähr vier Zoll und geben Licht ab. Sie selbst leuchten, aber das Leuchten umgibt sie und verläuft hinter ihnen wie leuchtende blaugrüne Milch. Plötzlich und viel schwächer erscheint ein winziger Komet aus Licht, der in einem Winkel von unten auf einer toten geraden Flugbahn streift und ein Mann mit unglaublicher Präzision auf einen Gefährten zusteuert. Und dann ist es vorbei. Sie ist weg. «

Das Leuchten wird durch ein Enzym verursacht, das Luciferase verursacht. Das Team analysierte ein Dutzend Transkriptome weiblicher Würmer - die komplette RNA - und stellte fest, dass die Luciferase, die die Bermuda-Würmer produzieren, mit keinem anderen Organismus vergleichbar ist. Es ist eine völlig andere Form, die von einer Genfamilie geschaffen wurde, die für diese Art völlig einzigartig ist.

"Firefly-Luciferasen haben sich eindeutig aus Oxygenasen mit anderen Funktionen entwickelt, die nichts mit Licht zu tun haben, sagt Siddall. Aber diese Luciferasen in Odontosyllis- Arten sehen auf Proteinebene aus wie nichts anderes, das jemals zuvor sequenziert wurde."

Das Team identifizierte auch Gene, die eine größere Rolle bei der Paarungsleistung spielen. Die Würmer durchlaufen tatsächlich eine Art Metamorphose, die als "Epitokie" bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass die Art auf Signale reagiert, die die Tages- und Monatszeit anzeigen. Neben der Biolumineszenz umfasst die Epitokiephase die Vergrößerung der Augen männlicher Würmer (damit sie sehen können) das weibliche Leuchten deutlicher) und Veränderungen an Organen, die Geschlechtszellen speichern und freisetzen.

Vor der Kopulation zu leuchten mag verworren sein, aber es ist auch außerordentlich nützlich als Paarungsritual. Der Ozean ist riesig und das erschwert es kleinen Organismen, sich zu finden. „Wenn du deine Eier und dein Sperma ins Wasser werfen willst, ist es am besten, es zur selben Zeit zu tun, wie andere deiner Spezies, sagt Siddall.“ Wenn du jetzt das richtige Timing hast und am selben Ort bist, umso besser. "Die Uhrwerk-Lumineszenz im Dunkeln trägt dazu bei, beide Bedingungen zu erfüllen, und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Reproduktion erheblich.

Es gibt auch einige praktische Anwendungen zur Untersuchung eines solchen Nischenverhaltens durch eine Nischenart, beispielsweise bei der künstlichen Herstellung von lichterzeugenden Enzymen. Die Luciferase des Bermudawurms könnte sich als effizienter in der Emulation erweisen als andere Arten von Proteinen.

"Die Paarungsanzeigen dieser wirbellosen Tiere sind visuell spektakulär", sagt James B. Wood, ein Meeresbiologe und Präsident des Coral Sea Aquarium in Florida, der nicht an der Studie beteiligt war. Er findet die Ergebnisse sicherlich aufregend, auch wenn sie nicht allzu schockierend sind. Als ehemaliges Fakultätsmitglied am Bermuda Institute of Ocean Sciences hatte ich das Vergnügen, vielen Studenten diese erstaunliche Naturfeuerwerkshow vorzustellen. Die Würmer sind pünktlicher als die meisten Menschen! Wer weiß, welche anderen Geheimnisse sie haben? «

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