Dit artikel achter de schermen is in samenwerking met de National Science Foundation aan WordsSideKick.com geleverd.
Omdat "zij" elke vierde dag spawnt, wist ik dat ze vandaag zou spawnen. Ik rolde mijn bed uit bij het geluid van mijn betrouwbare Winnie de Poeh-wekker, gleed in mijn wetsuit, pakte mijn zaklamp onder water en strompelde de keuken in van het Bellairs Research Institute in Barbados om mijn koffie te zetten, trots om nog wakker te zijn voor de hanen kondigden het begin van de dageraad aan.
Ik hield mijn horloge goed in de gaten omdat de tijd van het eerste licht elke dag verandert, en als ik zelfs maar een seconde te laat in het water aankwam, zou ik haar missen.
A Morning Tryst
Zoals gewoonlijk viel mijn aankomst op het strand samen met de eb van de nachtelijke strandfeesten; de dageraad breekt te laat aan voor de feestgangers en te vroeg voor de meeste anderen - maar precies goed voor haar en mij. Ik zwom langs het rif met mijn zaklamp uit en genoot van de aanblik van heldergroene bioluminescente planktonfeesten en patrouilles van jachtinktvis en eekhoorns.
Omdat ik deze locatie tijdens zoveel overgangen van nacht naar dageraad had bezocht, vond ik haar gemakkelijk thuis: een stuk rif ter grootte van de sprongbalcirkel in het midden van een basketbalveld. Maar ze was uit het zicht - waarschijnlijk nog in slaap in een van de grotten van haar territorium.
Maar een paar minuten na mijn aankomst wierp de eerste hint van zonsopgang net genoeg licht voor mij om haar vorm te onderscheiden toen ze tevoorschijn kwam. Hoewel haar verblijf royaal was bedekt met heerlijke turfalgen, sloeg ze het ontbijt over en liep snel en voorzichtig langs het rif naar het huis van haar partner. Toen ze daar aankwam, begroette haar maat haar met een reeks dips en andere manoeuvres. Vervolgens begon ze haar eieren te leggen op een nest dat hij al voor haar had voorbereid.
Een paar geelstaartjuffers was aan het paaien. Typisch voor Caraïbische damselfish, dit paar spawnde bij zonsopgang. En zoals alle damselfish, spawnde het paar in het territorium van de man.
Het dilemma van een jonkvrouw
Om te spawnen in het territorium van de man, moet een vrouwelijke damselfish haar eigen territorium verlaten. Maar, in tegenstelling tot een persoon, kan een vrouwelijke damselfish huisinvasies niet voorkomen door de deur achter zich op slot te doen of te vertrouwen op buren om haar huis te bewaken tijdens haar afwezigheid.
Terwijl een vrouwelijke damselfish weg is, is haar territorium volkomen onverdedigd en kwetsbaar voor invasies door andere vissen, waaronder buren, die het kunnen opsporen voor overnames en haar voedsel kunnen stelen. Daarom, hoe langer een vrouw weg is, hoe meer ze het risico loopt 'het huis' te verliezen.
Het kan dus logisch zijn om aan te nemen dat vrouwelijke juffers hun paaitijd zouden minimaliseren. Maar in Barbados merkte ik het tegendeel op: vrouwelijke damselfish onderbraken hun paai-activiteiten regelmatig om schoonmaakstations in de buurt van de gebieden van hun partners te bezoeken.
Een reinigingsstation is een riflocatie met reinigingsorganismen zoals grondels en garnalen, die andere organismen uit de vissen verwijderen. Vissen kennen de locaties van deze stations en bezoeken ze vermoedelijk om hun lichaam te reinigen van organismen die hen op de een of andere manier irriteren, vergelijkbaar met de manier waarop teken of vlooien mensen irriteren.
Een tussenstop bij een poetsstation verlengt de afwezigheid van een damselfish uit haar eigen territorium en vergroot daarmee de kwetsbaarheid voor invasies. Dus, hoe in de wereld lossen vrouwelijke damselfish dit dilemma op en minimaliseren ze hun risico om hun territorium te verliezen tijdens het spawnen?
D.L. Kramer van McGill University en ik hebben die vraag uiteindelijk beantwoord, maar daarbij ontdekte ik nieuwe vragen die, tergend voor mij, ook om antwoorden smeekten.
Bijvoorbeeld, naast het feit dat vrouwelijke damselfish 's ochtends schoonmaakstations bezoeken wanneer ze paaien, gaven mijn waarnemingen van damselfish in Barbados ook aan dat ze schoonmaakstations bezoeken (in de buurt van hun eigen territoria) tijdens niet-spawn ochtenden. Ik vroeg me af, wat drijft de vrouwelijke damselfish ertoe om 's ochtends zoveel tijd door te brengen op schoonmaakstations?
Om die vraag te beantwoorden, moest ik vaststellen welke organismen bij de reinigingsstations uit de damselfish worden verwijderd. Mijn inspanningen om dit te doen brachten me bij een aantal genereuze collega's - waaronder George Benz, Alexandra Grutter, Isabelle Côté en Nico Smit - die me kennis lieten maken met de wondere wereld van gnathiide isopoden.
Parasieten: Biologische kampioenen
Gnathiid-isopoden zijn parasieten. Een parasiet is een organisme dat op of in een gastheerorganisme leeft zonder het te doden en afhankelijk is van zijn gastheer om te overleven.
Ondanks de negatieve connotatie van het woord parasiet, genieten parasieten van 's werelds meest succesvolle levensstijl! In feite vormen parasieten de meerderheid van de bewoners van koraalriffen, de meest diverse ecosystemen ter wereld. Om koraalriffen echt te begrijpen en hoe ze worden beïnvloed door veranderingen in het milieu, moeten we hun parasieten begrijpen.
Gnathiids zijn bijzonder ongebruikelijke parasieten omdat ze alleen als larven eten, en het enige dat gnathiid-larven eten, is bloed. Verbazingwekkend genoeg voeden volwassen gnathiiden helemaal niet. Maar in termen van mijn onderzoek is het belangrijkste van gnathiiden dat ze dienen als het primaire voedsel voor schonere vissen.
Een drievoudige relatie
Vanwege de afhankelijkheid van schonere vissen van gnathiids, wist ik dat ik meer moest leren over gnathiids om de relatie tussen schonere vissen en damselfish beter te begrijpen.
Ik heb gnathiiden bestudeerd door een groep vissen op een deel van een rif in kleine vishotels (kooien) te plaatsen en hun gnathiid-ladingen om de twee uur te meten gedurende een cyclus van 24 uur. Uit mijn resultaten bleek dat de vissen 's nachts en bij zonsopgang de zwaarste gnathiid-ladingen droegen.
Deze resultaten suggereren dat wanneer damselfish 's ochtends wakker wordt, ze waarschijnlijk relatief zware gnathiid-ladingen hebben. Ochtendirritatie van deze ladingen drijft waarschijnlijk de aangetaste damselfish naar reinigingsstations, waar schonere vissen - die graag willen smullen van hun favoriete voedsel - hun gnathiid-ladingen verminderen. Dus voor een damselfish, voelt een ochtendbezoek aan een poetsvis waarschijnlijk aan als een ochtenddouche.
Onschuldige parasiet of ziektedrager?
Deze resultaten geven aan dat gnathiiden een aanzienlijke invloed uitoefenen op de dagelijkse activiteiten van rifvissen en daarom belangrijke spelers zijn in de rifecologie.
Maar gnathiiden zijn ook om andere redenen potentieel belangrijk. Hun tegenhangers op het land zijn bijvoorbeeld teken en muggen, die micro-organismen overbrengen die de ziekte van Lyme en malaria veroorzaken. Evenzo lijken gnathiiden in Australië, Zuid-Afrika en Europa verschillende door bloed overgedragen parasieten over te dragen.
Dus nadat ik het mysterie van de ochtendreiniging van de damselfish had opgelost en nog steeds gefascineerd was door gnathiid, ging ik verder met een nieuwe vraag: brengen de gnathiids van de Caraïben ziekten over? Zoals je je misschien kunt voorstellen, bestuderen honderden onderzoekers momenteel de biologie van teken en muggen, maar slechts een handvol onderzoekt de biologie van gnathiiden. Het antwoord is dus ... WDK (we weten het niet).
Hoewel de oceanen het grootste deel van de planeet bezetten, weten wetenschappers veel minder over omgevingsfactoren die de overdracht van ziekten in de oceanen veroorzaken dan op het land. Om onze kennis van dit belangrijke onderwerp te vergroten, heeft de National Science Foundation de pogingen van mijn team om de verbanden tussen veranderingen in Caribische rifomgevingen en de verspreiding van door bloed overgedragen parasieten door gnathiiden genereus te begrijpen, royaal ondersteund.
Een Caribische schattenjacht
Toen mijn onderzoeksteam en ik begonnen met het bestuderen van gnathiids, wisten we dat Caribische gnathiids veel soorten vissen infecteren. Maar we wisten niet of alle of zelfs alle door gnathiiden besmette vissen in het Caribisch gebied besmet zijn met bloedparasieten die ziekten veroorzaken. Als onze studie zou onthullen dat deze door gnathiiden aangetaste vissen vrij waren van bloedparasieten, zou het helpen om gnathiiden als ziekteverspreiders te vrijstellen. Maar als onze studie aan de andere kant zou onthullen dat sommige of al deze door gnathiiden besmette vissen bloedparasieten droegen, zou dat gnathiiden als mogelijke ziekteverspreiders inhouden.
Dus de eerste stap van onze studie was om te bepalen of door gnathiiden aangetaste vissen in het Caribisch gebied bloedparasieten dragen. Dit deel van de studie werd bemoeilijkt door het feit dat bloedparasieten notoir fragmentarisch zijn. Dat wil zeggen, één locatie kan samenwerken met bloedparasieten, terwijl een andere locatie volledig of bijna verstoken kan zijn van bloedparasieten.
Dit betekende dat we, om al onze bases te dekken, vis van meerdere locaties moesten proeven. We waren op een Caribische speurtocht! Alles bij elkaar hebben we meer dan 1.500 vissen van verschillende soorten verzameld van vijf Caribische eilanden.
Omdat de parasieten die we zochten in ... je raadt het al ... bloed, moesten we elke vis verdoven (zonder hem te doden), er een beetje bloed uit trekken en het verzamelde bloed op een glaasje bewaren. Vervolgens stuurden we onze monsters naar mijn medewerkers, Nico Smit in Zuid-Afrika en Angela Davies in het VK - die beiden jarenlange ervaring hebben met het zoeken naar bloedparasieten bij vissen, een gecompliceerde taak.
Breng het naar de straten
Mijn hardwerkende collega's hebben honderden bloedglaasjes van Caribische vissen gescreend zonder bloedparasieten te detecteren. Ik vroeg me af of we de verkeerde vissoorten hadden bemonsterd of de verkeerde locaties hadden bemonsterd?
Ik stond op het punt te vertrekken voor een sessie Sea and Learn op Saba - een ongerept Caribisch eiland. Als wetenschapper waardeer ik het belang van het delen van wetenschap en onderzoek met niet-wetenschappers, dus draag ik bij aan het Sea and Learnprogram, dat regelmatig wetenschappers naar het eiland brengt om presentaties te geven aan de gemeenschap, workshops te geven met lokale K-12-studenten en betrek niet-wetenschappers bij het onderzoek.
Net voor mijn vertrek ontving ik een game-changing e-mail van Nico. Nico's e-mail zei dat - Hoera! - een van onze glaasjes was positief getest op bloedparasieten. Dus, wie waren de gelukkige geïnfecteerden? Je raadt het al ... damselfish. In Nico's e-mail stonden ook foto's die ik kon delen met Sea and Learn. Opgewonden!
De wetenschap kan je meenemen op een wilde achtbaanrit, met spannende verrassingen en onzekerheid rond bijna elke bocht.
De schattenjacht gaat door
Van Saba heb ik het met hoge staart naar het nabijgelegen St. Maarten, waar een bijzonder grote populatie damselfish zit. Ik ben momenteel voorzitter van een uitstekende milieuorganisatie in St. Maarten, genaamd Environmental Protection in the Caribbean, die me heeft geholpen om samen te werken met Tadzio Bervoets van de St. Maarten Nature Foundation om bloedmonsters van damselfish te verzamelen.
Mijn onderzoeksteam en ik verzamelen en analyseren nog steeds bloedmonsters van damselfish van verschillende Caribische eilanden om:
- Bepaal of met parasieten besmette waterjuffers hun parasieten van gnathiiden krijgen
- Identificeer de effecten van infecties van bloedparasieten op vissen
- Bepaal de prevalentie van bloedparasieten onder Caribische damselfish
Uit onze laatste resultaten blijkt dat damselfish uit St. Maarten en Saba besmet zijn met bloedparasieten. We hopen dat aanvullende steekproeven ons zullen helpen bepalen wie deze parasieten verspreidt.
Daarnaast verzamelen en analyseren mijn onderzoeksteam en ik bloedmonsters van verschillende soorten Caribische vissen naast damselfish. Daarbij hebben we veel nieuwe soorten bloedparasieten ontdekt die nog niet wetenschappelijk zijn beschreven en benoemd. Meer koren voor toekomstig onderzoek!
Meer WordsSideKick.com-artikelen over het onderzoek van Paul Sikkel.
Editor's Opmerking: De onderzoekers afgebeeld in Behind the Scenes-artikelen zijn ondersteund door de Nationale Wetenschaps Instituut, de federale instantie belast met de financiering van fundamenteel onderzoek en onderwijs op alle gebieden van wetenschap en techniek. Alle meningen, bevindingen en conclusies of aanbevelingen in dit materiaal zijn die van de auteur en weerspiegelen niet noodzakelijk de opvattingen van de National Science Foundation. Zie de Archief achter de schermen.
