สัตว์ทะเลผสมเกสรพืชทะเลและสาหร่าย นักวิทยาศาสตร์ที่น่าแปลกใจ

เมื่อคิดว่าเป็นปรากฏการณ์เฉพาะบนบก การผสมเกสรอาจมีอยู่ในมหาสมุทรเป็นเวลาหลายล้านปีก่อนที่พืชบนบกจะปรากฏขึ้น

ประมาณหนึ่งทศวรรษที่แล้ว Vivianne Solis-Weiss นักชีววิทยาทางทะเลที่ Universidad Nacional Autónoma de México ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับหนอนทะเล ได้พูดคุยกับเพื่อนร่วมงานที่กำลังศึกษาหญ้าทะเล ซึ่งเป็นพืชที่ออกดอกในมหาสมุทร

“’ทุกครั้งที่เรารวบรวมดอกไม้ เราเห็นสัตว์ตัวเล็ก ๆ เหล่านี้อยู่เต็มไปหมด’” เธอเล่าว่าเพื่อนร่วมงานของเธอบอกกับเธอ ทั้งคู่สงสัยว่าทำไมหนอนตัวเล็ก ๆ และสัตว์จำพวกกุ้งตัวเล็ก ๆ เหล่านี้ถึงมารวมกันที่นั่น พวกเขาสามารถผสมเกสรพืช—เทียบเท่ากับผึ้งและผีเสื้อในท้องทะเลได้หรือไม่?

Solis-Weiss และเพื่อนร่วมงานของเธอตั้งสมมติฐานว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาจมีบทบาทในการผสมเกสรในมหาสมุทรและสรุปความคิดของพวกเขาในการศึกษาซึ่งปรากฏในวารสาร Inter-Research Science Publisherในปี 2555

“มันยากมากที่จะตีพิมพ์บทความแรกนั้น เพราะไม่มีใครเชื่อเรา” เธอเล่า

บทบาทของแมลงผสมเกสรบนโลกนั้นเป็นที่ยอมรับ พันธุ์ไม้ดอกหลายแสนชนิดขึ้นอยู่กับสัตว์และแมลงในการให้กำเนิด พืชให้น้ำหวานหรือคำสัญญาว่าจะกิน และแมลงผสมเกสรช่วยอำนวยความสะดวกในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของพืช แต่จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ เชื่อกันว่าเป็นปรากฏการณ์บนบกเท่านั้นที่ไม่มีอยู่ในมหาสมุทร

Emma Lavaut นักชีววิทยาทางทะเลที่ Roscoff Marine Station แห่งมหาวิทยาลัยซอร์บอนน์ในฝรั่งเศส กล่าวว่า “มีความเชื่อที่ว่าในสภาพแวดล้อมทางทะเล การปฏิสนธิทั้งหมดเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของน้ำ” กล่าวโดยEmma Lavaut นักชีววิทยาทางทะเลที่ Roscoff Marine Station แห่งมหาวิทยาลัยซอร์บอนน์แอ่งหินชายฝั่ง แท้จริงแล้ว ในสิ่งมีชีวิตในทะเลหลายชนิด ตัวผู้และตัวเมียจะปล่อยไข่และสเปิร์มของพวกมันลงไปในน้ำ ปล่อยให้กระแสน้ำผสมและปฏิสนธิกับพวกมัน

อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีหลักฐานใหม่แสดงให้เห็นว่ามหาสมุทรมีแมลงผสมเกสรในตัวเอง สิ่งมีชีวิตเหล่านี้เปรียบได้กับ “ผึ้งแห่งท้องทะเล” และอาจพบได้บ่อยกว่าที่เราคิด เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ทางชีวภาพ ความคิดของพวกเขาเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่เกี่ยวข้องก็เปลี่ยนแปลงไป เช่น สาหร่าย พืช แมลง และสัตว์จำพวกครัสเตเชีย นอกจากนี้ยังเน้นถึงความซับซ้อนของความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ร่วมกันเหล่านี้

ความลึกลับของหญ้าและสาหร่าย 

เพื่อพิสูจน์สมมติฐาน ทีมของ Solis-Weiss ได้จัดตั้งพื้นที่วิจัยของหญ้าทะเลThalassia testudinum บนชายฝั่งมหาสมุทรและในพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ เพื่อจับภาพกระบวนการผสมเกสรด้วยภาพถ่ายและวิดีโอ ทุก ๆ อาทิตย์อัสดงเมื่อดอกตัวผู้ของT. testudinum เปิดออก หนอนและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังอื่นๆ จะรวมตัวกันเป็นฝูง ปกคลุมไปด้วยละอองเรณู

โซลิส-ไวส์กล่าวว่า “เราทำการทดลองเพื่อแสดงให้เห็นว่าพวกมันจะออกหาอาหารในดอกไม้ของผู้ชาย ได้เกสรที่เกาะติดกับร่างกายของพวกมัน จากนั้นจึงไปที่ดอกไม้ของผู้หญิงและทิ้งเรณูไว้ที่นั่น” ในปี 2016 ทีมงานได้ตีพิมพ์ผลการค้นพบนี้ พร้อมด้วยรูปภาพของหนอนทะเลที่ปกคลุมด้วยละอองเกสรในวารสารNatureซึ่งเป็นงานวิจัยชิ้นแรกที่แสดงให้เห็นถึงการผสมเกสรในทะเล

Lavaut อยู่ถัดจากนั้นเพื่อสังเกตปรากฏการณ์ที่คล้ายกันขณะทำวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเธอเกี่ยวกับความลึกลับเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ของ G. gracilis แทนที่จะปล่อยไข่ออกสู่คลื่นเหมือนสัตว์อื่นๆ ในมหาสมุทรสาหร่ายตัวเมียจะเก็บไข่ไว้ในเส้นใยรูปกรวยที่เรียกว่าแทลลี ตัวผู้จะปล่อยตัวอสุจิ แต่เซลล์เล็กๆ ไม่มีหางที่จะว่ายไปหาต้นตัวเมียและเข้าไปในเส้นใย

ข้อเสียที่ดูเหมือนไม่ส่งผลต่อความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของสาหร่าย: กลุ่มอนุกรมวิธานที่มีสาหร่ายสีแดงมีวิวัฒนาการเมื่อประมาณ 1 พันล้านปีก่อน Lavaut และที่ปรึกษาของเธอ Myriam Valero นักพันธุศาสตร์ประชากรที่หน่วยงานวิจัยแห่งชาติของฝรั่งเศส CNRS ต้องการทำความเข้าใจว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีการสืบพันธุ์อย่างไร

ในช่วงหลายปีของการศึกษาสาหร่ายในแอ่งน้ำทั่วยุโรป วาเลโรสังเกตว่าการปฏิสนธิส่วนใหญ่เกิดขึ้นในช่วงน้ำลงเมื่อมีน้ำเพียงเล็กน้อย ในเวลานั้น กลุ่มไอโซพอดเล็กๆ ที่เรียกว่าIdotea balthica— สัตว์จำพวก ครัสเตเชียนที่ดูเหมือนลูกผสมระหว่างกุ้งกับตัวกินยา—ว่ายอยู่ภายในสาหร่าย Valero และทีมของเธอสงสัยว่าพวกเขากำลังขนส่งสเปิร์มไปที่ร่างกายหรือไม่

เพื่อทดสอบแนวคิดนั้น ทีมงานได้ใช้G. gracilis  บริสุทธิ์ ที่ไม่เคยได้รับการปฏิสนธิมาก่อน และไม่มีโครงสร้างที่ติดผลที่เรียกว่า cystocarps นักวิทยาศาสตร์ได้วางพืชเพศผู้และเพศเมียไว้ในพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำหลายแห่ง และเพิ่มสัตว์น้ำที่มีเปลือกแข็ง 20 ตัวในบางชนิด แต่ไม่รวมถึงชนิดอื่นๆ เมื่อซิสโตคาร์ปพัฒนา พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำที่มีสิ่งมีชีวิตนั้นมีมากกว่า 20 เท่า

Lavaut กล่าวว่า “ฉันรู้สึกประหลาดใจกับการปฏิสนธิมากขึ้น ทีมงานยังได้รวบรวมสัตว์จำพวกครัสเตเชียที่ว่ายในถังกับสาหร่ายตัวผู้มาระยะหนึ่งแล้วจึงปล่อยพวกมันลงในถังที่มีพืชเพศเมียบริสุทธิ์ ซึ่งเพิ่มจำนวนซิสโตคาร์ปด้วย ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ไอโซพอดถูกปกคลุมไปด้วยจุดเล็กๆ ของตัวอสุจิ เช่นเดียวกับหนอนทะเลในการศึกษาของโซลิส-ไวส์ กลุ่มของ Lavaut รายงานการค้นพบเมื่อวันที่ 28 กรกฎาคมในวารสารScience

ในกรณีนี้สิ่งมีชีวิตทั้งสองกำลังช่วยเหลือซึ่งกันและกัน สาหร่ายให้ที่พักพิงสำหรับไอโซพอด แต่ยังเป็นอาหารในรูปแบบของฟิล์มชีวภาพของสาหร่ายที่เติบโตเพื่อเคลือบG. gracilis การล้างข้อมูลนั้นช่วยให้สาหร่ายสีแดงสังเคราะห์แสงได้

“หากมีการเจริญเติบโต [ไบโอฟิล์ม] มากเกินไป สาหร่ายสีแดงก็เริ่มตาย” Lavaut กล่าว และไอโซพอดก็ช่วยรักษาความสะอาด

รากโบราณ

แต่ในขณะที่ทั้งสองทีมอธิบายปรากฏการณ์ที่ดูเหมือนคล้ายกัน นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการและนักนิเวศวิทยาการผสมเกสรชี้ให้เห็นว่าการศึกษาทั้งสองมีความแตกต่างกันอย่างมาก

สาหร่ายและหญ้าทะเลอาจฟังดูคล้ายคลึงกัน แต่เป็นสิ่งมีชีวิตสองชนิดที่แตกต่างกันมากโดยมีวิถีวิวัฒนาการที่แตกต่างกัน หญ้าทะเลมีอายุประมาณ 130 ล้านปีเท่านั้นเจฟฟ์ โอลเลอ ร์ตัน นักนิเวศวิทยาที่ศึกษาการผสมเกสรที่ Kunming Institute of Botany ที่ Chinese Academy of Sciences ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาใดๆ กล่าว

หญ้าทะเลวิวัฒนาการมาจากพืชบนบกที่กลับคืนสู่ทะเล แต่ยังคงสภาพดินบางส่วนไว้ เช่น การออกดอก และเห็นได้ชัดว่าอาศัยสัตว์เพื่อผสมเกสร

“มันน่าสนใจมากที่ได้เห็นว่าพวกเขาพบสัตว์ชนิดต่างๆ ในน้ำเพื่อทดแทนผึ้งและผีเสื้อได้อย่างไร” โซลิส-ไวส์กล่าว ซึ่งเธอหมายถึงเป็นรูปเป็นร่าง ไม่ใช่ความหมายตามตัวอักษร

ในการเปรียบเทียบ สาหร่ายมีความเกี่ยวข้องกับพืชที่อยู่ห่างไกลกันเท่านั้น และไม่ใช่พืชหรือสัตว์ แต่เป็นของของพวกมันเอง ซึ่งเป็นสาหร่ายชนิดหนึ่ง Ollerton อธิบาย พวกมันคือสิ่งมีชีวิตโบราณที่วิวัฒนาการมาหลายชั่วอายุคนก่อนที่พืชจะออกจากมหาสมุทรและเริ่มเติบโตบนบก นั่นหมายความว่าการผสมเกสรอาจมีมาก่อนพืชZong-Xin Renนักพฤกษศาสตร์และนักนิเวศวิทยาการผสมเกสรของ Kunming Institute กล่าว

“การค้นพบนี้เปลี่ยนความคิดของเราอย่างสิ้นเชิง [ของ] การผสมเกสรคืออะไร” เขากล่าว “เราอาจนิยามใหม่ด้วยซ้ำว่าการผสมเกสรคืออะไร”

บันทึกไอโซพอด

การค้นพบนี้กระตุ้นให้ Ren และ Ollerton เขียนบทความเกี่ยวกับมุมมอง— มีการผสมเกสรก่อนพืชหรือไม่? – ซึ่งสะท้อนถึงความสำคัญของความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ร่วมกันระหว่างสัตว์และสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงที่ย้อนกลับไปได้ไกลกว่าที่เคยคิดไว้ในประวัติศาสตร์วิวัฒนาการ

ความสัมพันธ์ระหว่างสปีชีส์ดังกล่าวเป็นสิ่งที่ช่วยให้ระบบนิเวศทำงานได้ และ “การเข้าใจว่าเมื่อใดที่ปฏิสัมพันธ์ดังกล่าวเริ่มขึ้น จะเพิ่มความเข้าใจของเราอย่างมากเกี่ยวกับความหลากหลายทางชีวภาพดั้งเดิม” Ren กล่าว

“เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับโลกของเรา เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นบนบก และแม้แต่น้อยเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในน้ำ” เขากล่าวเสริม “กระดาษให้ส่วนปลายของภูเขาน้ำแข็งแก่เรา”

งานวิจัยชิ้นใหม่ชี้ให้เห็นว่าความสัมพันธ์ที่สำคัญและไม่เคยรู้จักมาก่อนระหว่างสัตว์กับพืชน้ำและสาหร่ายอาจทำให้พวกมันเสี่ยงมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ในกรณีของสาหร่ายสีแดง การผสมเกสรส่วนใหญ่เกิดขึ้นในแอ่งน้ำตื้น ซึ่งการเต้นรำที่ละเอียดอ่อนระหว่างสัตว์กับสัตว์ที่ผสมเกสรอาจถูกรบกวนด้วยมลภาวะ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และการพัฒนา

บนบก ผึ้งอยู่ภายใต้การคุกคามจากยาฆ่าแมลงและสารพิษอื่นๆ ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกชะล้างลงสู่ทะเล วันหนึ่งผึ้งทะเลจะพบว่าตัวเองตกอยู่ในอันตรายเช่นเดียวกันหรือไม่? ในบล็อกของเขาOllerton เตือนเกี่ยวกับความเป็นไปได้นี้

“ในลักษณะเดียวกับที่ ‘Save the Bees’ ได้รับการเรียกร้องให้มีการอนุรักษ์ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสปีชีส์บนบก” เขาเขียน “อีกไม่นานเราอาจได้ยินข้อความนี้สะท้อนอยู่ใน ‘Save the Isopods'”

เมื่อมองไปข้างหน้า นักวิจัยรู้สึกตื่นเต้นที่จะได้เห็นตัวอย่างเพิ่มเติมของการผสมเกสรในธรรมชาติ และพวกเขาสงสัยว่าจะมี

Ollerton และ Ren เขียนว่า “ไม่ต้องสงสัยเลยว่ามีการเปิดเผยอีกมากมายรอผู้สังเกตการณ์ที่ระมัดระวัง”

หน้าแรก