Denne Behind the Scenes-artikkelen ble gitt til LiveScience i samarbeid med National Science Foundation.
Fordi "hun" gyter hver fjerde dag, visste jeg at hun ville gyte i dag. Jeg rullet ut av sengen ved klokkespillet til min pålitelige Winnie the Pooh vekkerklokke, skled inn våtdrakten min, tok tak i lommelykten under vann og snublet inn på kjøkkenet på Bellairs Research Institute i Barbados for å lage kaffen min, stolt over å være våken allerede før hane kunngjorde begynnelsen av daggry.
Jeg fulgte nøye med på klokken min fordi tiden for første lys endres hver dag, og hvis jeg ankom i vannet enda et sekund for sent, ville jeg savne henne.
A Morning Tryst
Som vanlig falt min ankomst til stranden sammen med ebben av de sene nattfestene på stranden; daggry bryter for sent for nattpartiene og for tidlig for de fleste andre - men helt riktig for henne og meg. Jeg svømte ut langs skjæret med lommelykten av, og likte synet av lysegrønne bioluminescerende planktonfester og patruljer med jakt blekksprut og ekorn.
Fordi jeg hadde besøkt dette stedet under så mange overganger fra natt til daggry, fant jeg lett hjemmet hennes: en del av revet omtrent størrelsen på hoppball-sirkelen midt på en basketballbane. Men hun var ute av syne - sannsynligvis fortsatt i søvn i en av territoriets huler.
Men noen få minutter etter ankomst, kastet det første antydningen til soloppgang akkurat nok lys til at jeg kunne forstå formen hennes da hun dukket opp. Selv om hennes tilholdssted var sjenerøst belagt med deilige torvalger, hoppet hun over frokosten og raskt og forsiktig tok seg vei langs revet til hjemmet til kameraten. Da hun kom dit, hilste kameraten henne med en rekke fall og andre manøvrer. Hun begynte deretter å legge eggene sine på et rede som han allerede hadde forberedt på henne.
Et par gulstjerner, damselfish, gytet. Dette paret som er typisk for karibisk damselfish, gyte ved daggry. Og som alt ufarlig, spawn paret i hannens territorium.
A Damsel's Dilemma
For å gyte på hannens territorium, må en kvinnelig damselfish forlate sitt eget territorium. Men i motsetning til en person, kan ikke en kvinnelig damselfish forhindre invasjoner av hjemmet ved å låse døren bak seg eller stole på at naboer skal se henne hjemme under hennes fravær.
Snarere, mens en kvinnelig damselfish er borte, er territoriet hennes helt uforsvarlig og sårbart for invasjoner av andre fisker, inkludert naboer, som kanskje speider ut etter overtakelser og stjeler maten hennes. Derfor, jo lenger en kvinne er borte, jo mer risikerer hun å miste "huset."
Så det kan være logisk å anta at kvinnelig damselfish ville minimere gytetiden deres. Men på Barbados observerte jeg det motsatte: Kvinnelig damselfish avbrøt ofte gyteaktivitetene sine for å besøke rengjøringsstasjoner i nærheten av deres partners territorier.
En rengjøringsstasjon er en revlokasjon som har havne i rensende organismer som søppel og reker, som fjerner andre organismer fra fiskene. Fisk kjenner til stedene på disse stasjonene og besøker dem antagelig for å rense kroppene deres av organismer som irriterer dem på noen måte, på samme måte som flått eller lopper irriterer mennesker.
En gytende mellomlanding på en rensestasjon forlenger en damselfishs fravær fra sitt eget territorium og øker dermed sårbarheten for invasjoner. Så hvordan i all verden løser kvinnelig damselfish dette dilemmaet og minimerer risikoen for å miste territoriene under gyting?
D.L. Kramer fra McGill University og jeg svarte til slutt det spørsmålet, men i prosessen oppdaget jeg nye spørsmål som, plaget meg, også ba om svar.
For eksempel, i tillegg til å indikere at kvinnelige damselfish besøker renholdsstasjoner om morgenen når de gyter, indikerte mine observasjoner av damselfish i Barbados også at de besøker rengjøringsstasjoner (i nærheten av deres egne territorier) under ikke-gytende morgener. Jeg lurte på, hva tvinger kvinnelig damselfish til å bruke så mye tid på morgenen på rengjøringsstasjoner?
For å svare på det spørsmålet, måtte jeg identifisere hvilke organismer som blir fjernet fra damselfish på rengjøringsstasjoner. Min innsats for å gjøre dette førte meg til noen sjenerøse kolleger - inkludert George Benz, Alexandra Grutter, Isabelle Côtéand Nico Smit - som introduserte meg for den fantastiske verdenen av gnathiid isopoder.
Parasitter: Biologiske mestere
Gnathiid isopoder er parasitter. En parasitt er en organisme som lever på eller inne i en vertsorganisme uten å drepe den og er avhengig av dens vert for å overleve.
Til tross for den negative konnotasjonen av ordet parasitt, gleder parasitter verdens mest vellykkede livsstil! Parasitter utgjør faktisk flertallet av innbyggerne i korallrev, som er verdens mest forskjellige økosystemer. For å virkelig forstå korallrev og hvordan de vil bli påvirket av miljøendringer, må vi forstå parasittene deres.
Gnathiider er spesielt uvanlige parasitter fordi de bare fôrer som larver, og det eneste som gnathiid larver spiser er blod. Utrolig nok fôrer ikke voksne gnathiider i det hele tatt. Men med tanke på forskningen min, er det viktigste med gnathiider at de tjener som den viktigste maten for renere fisk.
Et treveis forhold
På grunn av renere fiskers avhengighet av gnathiider, visste jeg at jeg trengte å lære mer om gnathiider for å bedre forstå forholdet mellom renere fisk og damselfish.
Jeg studerte gnathiider ved å plassere en gruppe fisk på en del av et skjær i små fiskehoteller (bur), og måle deres gnathidbelastninger annenhver time over en 24-timers syklus. Resultatene mine avslørte at fisken hadde de tyngste gnathiidbelastningene om natten og ved daggry.
Disse resultatene antyder at når damselfish våkner om morgenen, har de sannsynligvis relativt tunge gnathiidbelastninger. Morgenirritasjon fra disse belastningene fører antagelig den infiserte damselfishen til rengjøringsstasjoner, der renere fisk - ivrige etter å spise på deres favorittmat - reduserer gnathiidbelastningen. Så for en damselfish, føles sannsynligvis et morgenbesøk hos en rensefisk mye som en morgendusj.
Uskyldig parasitt- eller sykdomsbærer?
Disse resultatene indikerer at gnathiider har en betydelig innflytelse på den daglige aktiviteten til revfisk og derfor er store aktører innen revøkologi.
Men gnathiider er også potensielt viktige av andre grunner. For eksempel er deres landbaserte kolleger flått og mygg, som overfører mikroorganismer som forårsaker Lyme sykdom og malaria. På samme måte ser gnathiider i Australia, Sør-Afrika og Europa ut til å overføre forskjellige blodbårne parasitter.
Så etter å ha løst mysteriet om damselfishs morgenrengjøring, og fremdeles fascinert av gnathiid, gikk jeg videre til et nytt spørsmål: Overfører gnathiidene i Karibia sykdommer? Som du kanskje forestiller deg, studerer hundrevis av forskere for tiden biologien til flått og mygg, men bare en håndfull studerer biologien til gnathiider. Så svaret er… WDK (vi vet ikke).
Selv om verdenshavene okkuperer det meste av planeten, vet forskere langt mindre om miljøfaktorer som forårsaker overføring av sykdommer i havene enn på land. For å øke kunnskapen om dette viktige emnet, har National Science Foundation generøst støttet teamets innsats for å forstå sammenhengen mellom endringer i karibiske revmiljøer og spredning av blodbårne parasitter av gnathiider.
En karibisk skattejakt
Da forskerteamet mitt og jeg begynte å studere gnathiider, visste vi at karibiske gnathiider angrep mange typer fisk. Men vi visste ikke om alle, eller til og med noen, gnathiidinfisert fisk i Karibia er smittet med blodparasitter som forårsaker sykdommer. Hvis studien vår avdekket at disse gnathiidinfiserte fiskene var fri for blodparasitter, ville det bidra til å frigjøre gnathiider som sykdomsspredere. Men hvis studien vår derimot avdekket at noen eller alle disse fiskene med gnathid-infesterte bar blodparasitter, ville det implisere gnathiider som mulig sykdomsspredere.
Så det første trinnet i studien vår var å avgjøre om gnathiidinfisert fisk i Karibia bærer blodparasitter. Denne delen av studien ble komplisert av at blodparasitter er notorisk ujevn. Det vil si at ett sted kan være å slå seg sammen med blodparasitter, mens et annet sted kan være fullstendig, eller nesten, blottet for blodparasitter.
Dette betydde at vi, for å dekke alle basene våre, måtte prøve fisk fra flere lokasjoner. Vi var på en karibisk skattejakt! Alt i alt samlet vi mer enn 1500 fisk av varierte arter fra fem karibiske øyer.
Fordi parasittene vi søkte bor i ... du gjettet det ... blod, vi måtte bedøve hver fisk (uten å drepe den), trekke litt blod fra den og bevare innsamlet blod på et lysbilde. Vi sendte deretter prøvene våre til mine samarbeidspartnere, Nico Smit i Sør-Afrika og Angela Davies i Storbritannia - som begge har mange års erfaring på å lete etter blodparasitter i fisk, en komplisert oppgave.
Tar den til gatene
Mine hardtarbeidende kolleger screenet hundrevis av lysbilder med blod fra karibisk fisk uten å oppdage noen blodparasitter. Jeg lurte på om vi hadde prøvet ut feil fiskeslag eller hadde prøvet ut feil steder?
Jeg var i ferd med å dra til en økt med Sea and Learn i Saba - en uberørt karibisk øy. Som vitenskapsmann setter jeg pris på viktigheten av å dele vitenskap og forskning med ikke-forskere, så jeg bidrar til Sea and Learnprogram, som regelmessig bringer forskere til øya for å levere presentasjoner for samfunnet, gjennomføre workshops med lokale K-12-studenter og involvere ikke-forskere i forskning.
Rett før avreise mottok jeg en e-post fra Nico til å endre spillet. Nicos e-post sa det - Hurra! - En av glidene våre hadde testet positivt for blodparasitter. Så, hvem var de heldige infekterne? Du gjettet det ... damselfish. Inkludert i Nicos e-post var bilder jeg kunne dele med Sea and Learn. Stoked!
Vitenskapen kan ta deg med på en vill berg-og-dal-biltur, med spennende overraskelser og usikkerhet rundt nesten hver eneste sving.
Skattejakten fortsetter
Fra Saba høydet jeg den til St. Maarten i nærheten, som har en særlig stor befolkning av damselfish. Jeg er for tiden styreleder for en utmerket St. Maarten-basert miljøorganisasjon kalt Environmental Protection in the Caribbean, som hjalp til med å arrangere for meg å samarbeide med Tadzio Bervoets fra St. Maarten Nature Foundation for å samle blodprøver fra damselfish.
Forskningsteamet mitt og jeg samler fortsatt inn og analyserer blodprøver fra damselfish fra flere karibiske øyer for å:
- Bestem om parasittinfiserte damselfish får parasittene sine fra gnathiider
- Identifiser effektene av infeksjoner av blodparasitter på fisk
- Bestem forekomsten av blodparasitter blant karibiske damselfish
Våre siste resultater avslører at damselfish fra St. Maarten og Saba er smittet med blodparasitter. Vi håper at ytterligere prøvetaking vil hjelpe oss med å bestemme hvem som sprer disse parasittene.
I tillegg samler og analyserer forskerteamet mitt blodprøver fra forskjellige typer karibisk fisk foruten damselfish. Ved å gjøre det har vi oppdaget mange nye arter av blodparasitter som ennå ikke er vitenskapelig beskrevet og navngitt. Mer grist for fremtidig forskning!
Flere LiveScience-artikler om Paul Sikkels forskning.
Redaktør's Merknad: Forskerne som er avbildet i Behind the Scenes, er artikler støttet av National Science Foundation, det føderale byrået som har ansvar for å finansiere grunnleggende forskning og utdanning på tvers av alle felt innen vitenskap og ingeniørfag. Eventuelle meninger, funn og konklusjoner eller anbefalinger uttrykt i dette materialet er forfatterens synspunkter og gjenspeiler ikke nødvendigvis synspunktene fra National Science Foundation. Se Bak kulissearkivet.
