Κάθε άνοιξη, οι γαρίδες στη Μεσόγειο Θάλασσα μετατρέπονται από άνδρες σε γυναίκες - ένα σημαντικό στάδιο στην αναπαραγωγική τους ανάπτυξη. Αυτή η αλλαγή συμβαίνει λόγω της αφθονίας ενός συγκεκριμένου τύπου μικροφυκών που οι περιστασιακά νεόνες πράσινες γαρίδες βασίζονται στην επιβίωση του είδους τους. Ωστόσο, καθώς η οξίνιση των ωκεανών εντείνεται, θα μπορούσε να αλλάξει το χημικό μακιγιάζ των μικροφυκών, ενδεχομένως να παρεμποδίσει την αναπαραγωγική πρόοδο της γαρίδας και να απειλήσει την ύπαρξή τους, αναφέρουν ερευνητές αυτή την εβδομάδα στο PLOS ONE .
Η γαρίδα, Hippolyte inermis Leach, γευματίζει σε ένα συγκεκριμένο είδος μικροφυκών που ονομάζεται Cocconeis scutellum parva, το οποίο ανθίζει στα λιβάδια της θάλασσας της Μεσογείου, συμπεριλαμβανομένων των όξυνων αεραγωγών στον κόλπο της Νάπολης. Η κατανάλωση των μικροφυκών ρυθμίζει τον αναπαραγωγικό κύκλο της γαρίδας.
Οι επιστήμονες έχουν γοητευτεί από τη σεξουαλική ανάπτυξη αυτών των περίεργων γαρίδων για χρόνια. Αν και το Hippolyte inermis θεωρείται ερμαφρόδιτο όπως και πολλά άλλα καρκινοειδή, είναι ασυνήθιστο το γεγονός ότι μεταβάλλεται ταχύτατα από άνδρες σε γυναίκες χωρίς να περνά ποτέ από ένα ενδιάμεσο στάδιο με χαρακτηριστικά και των δύο. Αυτό το σύστημα αντιστροφής φύλου έχει δύο διαφορετικές αναπαραγωγικές εποχές. Κατά τη διάρκεια της πτώσης, όταν οι μικροφυγάδες Cocconeis είναι σπάνιες, η πλειοψηφία των νεογέννητων γαρίδων γεννιούνται αρσενικά. Μετά την άνοιξη, οι αρσενικές γονάδες τους γερνούν και πέφτουν σε ένα μοναδικό molt και αναπτύσσονται ωοθήκες.
Αλλά οι νεότερες γαρίδες που γεννιούνται την άνοιξη όταν οι άκρες των μικροφυκών είναι άφθονες μπορούν να αναπτυχθούν αμέσως στα θηλυκά, περνώντας από μια ακόμα πιο γρήγορη αντιστροφή του φύλου. Προηγούμενες μελέτες έδειξαν ότι η Cocconeis είναι υπεύθυνη για αυτή τη γρήγορη αλλαγή. Απελευθερώνοντας μια άγνωστη ένωση όταν τρώγεται, ο Cocconeis σκοτώνει τα κύτταρα στον αρσενικό αδένα της γαρίδας, προκαλώντας την πρόωρη μετάβαση. Αυτός ο εαρινός διακόπτης συμβάλλει στην αποκατάσταση της ισορροπίας αφού ο πληθυσμός χτυπά το χειμώνα, όταν τα αρπακτικά ζώα, όπως και τα μαύρα σκορπιόψαρα, καταβροχθίζουν τη γαρίδα.
Ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Mirko Mutalipassi, ένας θαλάσσιος βιοτεχνολόγος της Stazione Zoologica Anton Dohrn στη Νάπολη, υπογραμμίζει ότι η εξάρτηση της γαρίδας από τις μικροφύκλες είναι τόσο ισχυρή ώστε η πληθυσμιακή της ανάπτυξη συγχρονίζεται με τις ανθοφορία των μικροφυκών.
"Είναι πολύ σημαντικό για αυτές τις γαρίδες", λέει ο Mutalipassi. "Αυτός είναι ο σταθεροποιητικός παράγοντας για τον φυσικό τους πληθυσμό, διότι επιτρέπει στη γαρίδα την ικανότητα να παράγει πολλά αυγά και να αποφεύγεται η εξάλειψή τους εξαιτίας της θήρευσης".
Η παρουσία μιας τέτοιας ισχυρής σχέσης φυτών-ζώων σε όξινες συνθήκες ενέπνευσε το Mutalipassi να το χρησιμοποιήσει ως εργαλείο για να μελετήσει πώς η αυξημένη οξίνιση των ωκεανών θα επηρεάσει αυτό το οικοσύστημα. "Είμαι πραγματικά συναρπασμένος από την συν-εξέλιξη, τόσο από φυσιολογική άποψη όσο και από μοριακή άποψη", λέει. "Είναι ένας πολύ ενδιαφέρον τρόπος να δούμε πώς δύο οργανισμοί αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Είναι επίσης ένα καλό μοντέλο για να μελετήσουμε την επίδραση των παγκόσμιων αλλαγών σε μικροφυκτήρια και ασπόνδυλα ».
Ο Mutalipassi και οι συν-συγγραφείς του Valerio Zupo και Valerio Mazzella, και οι δύο ερευνητές της Stazione Zoologica, χρησιμοποίησαν τον πληθυσμό γαρίδας ως ανιχνευτή για να δουν τι συμβαίνει στη χημική σύνθεση των μικροφυκών καθώς ο ωκεανός γίνεται πιο όξινος. Η ερευνητική ομάδα αύξησε το Cocconeis σε δύο διαφορετικά επίπεδα οξύτητας: ένα στις τρέχουσες συνθήκες και ένα με βάση την προβλεπόμενη αύξηση της οξύτητας των ωκεανών τον επόμενο αιώνα, καθώς τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα αυξάνονται. Στη συνέχεια τροφοδότησαν τη νεογέννητη γαρίδα μία από τις δύο ομάδες μικροφυκών και διαπίστωσαν αν είχαν διαφορετικό αριθμό θηλυκών, πράγμα που θα έδειχνε μια αλλαγή στην ένωση των μικροφυκών που οδηγεί στην ανάπτυξη των γαρίδων.
Τα αποτελέσματα της ομάδας ήταν εκπληκτικά. Σε αντίθεση με κάποιες άλλες μικροφυγάδες που δεν κατάφεραν να αναπτυχθούν κάτω από υψηλά επίπεδα CO 2, η Cocconeis άκμασε, αναπτύσσοντας τέσσερις φορές περισσότερα κύτταρα κάτω από οξυνισμένες συνθήκες. Αυτή η αύξηση της ανάπτυξης συνεπάγεται ότι οι μικροί άλλοι θα μπορούσαν να έχουν ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα σε οξινισμένους ωκεανούς του μέλλοντος.
Αντίθετα, οι γαρίδες που τροφοδοτήθηκαν με μικροφύκη που αναπτύχθηκαν σε υψηλότερα επίπεδα οξίνισης του νερού κατέληξαν με περίπου μισό αριθμό θηλυκών όπως οι γαρίδες που τράφηκαν με τα κανονικά μικροφύκη. Μια τέτοια δραστική διαφορά υποδηλώνει ότι η χημική ένωση που καταστρέφει τους αρσενικούς αδένες της γαρίδας μπορεί να αλλάξει από τις όξινες συνθήκες, παράγοντας λιγότερα θηλυκά. Με άλλα λόγια, ο Cocconeis ευδοκιμεί, αλλά η γαρίδα υποφέρει.
"Αυτό το έργο είναι ένα καθαρό παράδειγμα των ερευνητών που πιέζουν πέρα από μερικά από τα βασικά ζητήματα της επιβίωσης και της ανάπτυξης ενός ενιαίου οργανισμού για να εξετάσουν επίσης τις σχέσεις μεταξύ των ειδών", λέει ο θαλάσσιος βιολόγος Kaitlyn Lowder του Ινστιτούτου Ωκεανογραφίας του Scripps στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας Σαν Ντιέγκο σε ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. "Για να κατανοήσουμε καλύτερα τα μελλοντικά θαλάσσια οικοσυστήματα, είναι εξαιρετικά σημαντικό να δούμε την αλληλεπίδραση μεταξύ των τροφικών επιπέδων, κάτι που μπορεί να είναι δύσκολο να γίνει σε εργαστηριακό περιβάλλον".
Φαινομενικά ανεπαίσθητες αλλαγές όπως αυτή που θα μπορούσαν να προκαλέσουν φαινόμενα ντόμινο σε ένα οικοσύστημα είναι εμβληματικές για τον αντίκτυπο της κλιματικής αλλαγής. Καθώς η οξίνιση των ωκεανών εξακολουθεί να διαταράσσει τις συνθήκες του θαλασσινού νερού, οι ερευνητές προσπαθούν να μάθουν πώς αυτές οι αλλαγές θα μπορούσαν να επηρεάσουν ακόμη και τις πιο μικρές μορφές ζωής στον πλανήτη μας.
Ο Lowder, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτή τη μελέτη, υποστηρίζει ότι η μελέτη αλλαγών στις συμπεριφορές των οργανισμών είναι ζωτικής σημασίας για την ευαισθητοποίηση σχετικά με το μεταβαλλόμενο περιβάλλον. "Μόνο ακολουθώντας αυτά τα ερωτήματα σχετικά με τη σεξουαλική μετάβαση των γαρίδων ... οι επιστήμονες μας μπορούν να πάρουν μια καλύτερη εικόνα για το πώς θα μπορούσαν να μοιάζουν οι ωκεανοί μας στο μέλλον", λέει. "Και είναι σημαντικό να έχουμε περισσότερες ιστορίες για τις πιθανές επιπτώσεις της οξίνισης των ωκεανών για να αυξήσουμε την ανησυχία του κοινού για αυτή τη συνεχιζόμενη αλλαγή στους ωκεανούς μας".
Ο Mutalipassi έχει παρόμοιες απόψεις, ισχυριζόμενος ότι η χημική ένωση είναι πραγματικά μια "infochemical" για το περιβάλλον - μια υποβρύχια εκδοχή ενός καναρίνι σε ένα ανθρακωρυχείο.
"Γνωρίζουμε τώρα ότι η οξίνιση των ωκεανών μπορεί να διαταράξει μια λεπτή οικολογική σχέση που εξελίχθηκε πάνω από ένα εκατομμύριο χρόνια", λέει ο Mutalipassi. "Αυτό σημαίνει ότι έχουμε ιδιοσυγκρασιακές συνέπειες με τις αλλαγές που κάνουμε στον κόσμο μας".
Επισημαίνει επίσης ότι η σχέση γαρίδας-γαρίδας είναι μόνο μία από τις πολλές που μπορεί να επηρεαστεί. "Η επίδραση της οξίνισης των ωκεανών είναι μεγαλύτερη από ό, τι βλέπουμε στη μελέτη", λέει. «Βλέπουμε μόνο ένα μικρό κομμάτι του παζλ».
