Denne Behind the Scenes-artikel blev leveret til LiveScience i partnerskab med National Science Foundation.
Fordi "hun" spawns hver fjerde dag, vidste jeg, at hun ville spawn i dag. Jeg rullede ud af sengen ved klokkeslættet i min pålidelige Winnie the Pooh vækkeur, gled ind i min våtdrakt, greb min lommelygte under vandet og snublede ind i køkkenet på Bellairs Research Institute i Barbados for at lave min kaffe, stolt over at være vågen, selv før haner annoncerede begyndelsen af daggry.
Jeg holdt øje med på mit ur, fordi tidspunktet for første lys skifter hver dag, og hvis jeg ankom i vandet selv et sekund for sent, ville jeg savne hende.
En morgen Tryst
Som sædvanligvis faldt min ankomst til stranden sammen med ebbet af de sene aften strandpartier; daggry bryder for sent til aftenpartierne og for tidligt for de fleste andre - men helt rigtigt for hende og mig. Jeg svømmede ud langs revet med min lommelygte slukket og nød synet af lysegrønne bioluminescerende planktonfester og patruljer med jagtfiskfisk og egern.
Fordi jeg havde besøgt dette sted under så mange overgange fra nat til daggry, fandt jeg let hendes hjem: et afsnit af rev omkring størrelsen på jump-ball cirklen midt i en basketballbane. Men hun var ude af syne - sandsynligvis stadig sovende i en af hendes territoriums huler.
Men få minutter efter min ankomst kastede den første antydning af solopgang lige nok lys til, at jeg kunne se hendes form, da hun opstod. Selvom hendes bopæl var generøst belagt med lækre torvalger, sprang hun over morgenmaden og gik hurtigt og omhyggeligt sin vej langs revet til hendes makkers hjem. Da hun ankom der, hilste hendes makker hende med en række dips og andre manøvrer. Hun begyndte derefter at lægge sine æg på et reden, som han allerede havde forberedt til hende.
Et par Yellowtail damselfish gydede. Dette par er typisk for karibisk damselfish, og det spawned ved daggry. Og ligesom alt usædvanligt, spawn paret i mandens territorium.
A Damsel's dilemma
For at gyde på mandens territorium, skal en kvindelig kvindelig selv forlade sit eget territorium. Men i modsætning til en person, kan en kvindelig damselfish ikke forhindre invasioner af hjemmet ved at låse døren bag sig eller stole på naboerne til at se hende hjemme under hendes fravær.
Tværtimod, mens en kvindelig damselfish er væk, er hendes territorium fuldstændig ubeskyttet og sårbar over for invasioner af andre fisk, herunder naboer, der måske spejder det for overtagelser og stjæler hendes mad. Derfor, jo længere en kvinde er væk, jo mere risikerer hun at miste "huset."
Så det kan være logisk at antage, at kvindelig damselfish ville minimere deres gydetid. Men i Barbados observerede jeg det modsatte: Kvindelig damselfish afbrød ofte deres gydeaktiviteter for at besøge rengøringsstationer i nærheden af deres partners territorier.
En rengøringsstation er en revplacering, der har rengøringsorganismer, såsom kløer og rejer, der fjerner andre organismer fra fiskene. Fisk kender placeringen af disse stationer og besøger formodentlig dem for at rense deres kroppe af organismer, der irriterer dem på en eller anden måde, svarende til den måde, fliser eller lopper irriterer mennesker.
Et gydetophold på en rengøringsstation forlænger en damselfishs fravær fra sit eget territorium og øger dermed dens sårbarhed over for invasioner. Så hvordan i verden løser kvindelig damselfish dette dilemma og minimerer deres risiko for at miste deres territorier under gydning?
D. L. Kramer fra McGill University og jeg besvarede i sidste ende det spørgsmål, men i løbet af processen opdagede jeg nye spørgsmål, der, spottet mig, også bad om svar.
For eksempel til at indikere, at kvindelig damselfish besøger rengøringsstationer om morgenen, når de gyder, angav mine observationer af damselfish i Barbados også, at de besøger rengøringsstationer (i nærheden af deres egne territorier) under ikke-gydende morgener. Jeg spekulerede på, hvad tvinger kvindelig damselfish til at tilbringe så meget tid om morgenen på rengøringsstationer?
For at besvare dette spørgsmål var jeg nødt til at identificere, hvilke organismer der fjernes fra damdammen på rengøringsstationer. Min indsats for at gøre det førte mig til nogle generøse kolleger - inklusive George Benz, Alexandra Grutter, Isabelle Côtéand Nico Smit - som introducerede mig for den vidunderlige verden af gnathiid isopoder.
Parasitter: Biologiske mestre
Gnathiid isopoder er parasitter. En parasit er en organisme, der lever på eller inde i en værtsorganisme uden at dræbe den og er afhængig af dens vært for overlevelse.
På trods af den negative konnotation af ordet parasit, nyder parasitter verdens mest succesrige livsstil! Faktisk står parasitter for størstedelen af indbyggerne i korallrev, som er verdens mest forskellige økosystemer. For virkelig at forstå korallrev og hvordan de vil blive påvirket af miljøændringer, må vi forstå deres parasitter.
Gnathiider er især usædvanlige parasitter, fordi de kun foder som larver, og det eneste, som gnathiid-larver spiser, er blod. Forbløffende foder ikke voksne gnathiider overhovedet. Men med hensyn til min forskning er det vigtigste ved gnathiider, at de tjener som den primære mad til renere fisk.
Et tre-vejs forhold
På grund af renere fisks afhængighed af gnathiider, vidste jeg, at jeg var nødt til at lære mere om gnathiider for bedre at forstå forholdet mellem renere fisk og damselfish.
Jeg studerede gnathiider ved at placere en gruppe fisk på en del af et rev i små fiskehoteller (bur) og måle deres gnathidbelastninger hver anden time i løbet af en 24-timers cyklus. Mine resultater afslørede, at fiskene bar de tungeste gnathiidbelastninger natten og ved daggry.
Disse resultater antyder, at når de selv bliver vågne op om morgenen, har de sandsynligvis relativt tunge gnathiidbelastninger. Morgenirritation fra disse belastninger kører sandsynligvis den angrebne damselfish til rengøringsstationer, hvor renere fisk - ivrige efter at feste på deres foretrukne mad - reducerer deres gnathiidbelastning. Så for en dæmpet, føles et morgenbesøg hos en rengøringsfisk sandsynligvis meget som et morgenbrus.
Uskyldig parasit eller sygdomsbærer?
Disse resultater indikerer, at gnathiider har en betydelig indflydelse på revfiskens daglige aktiviteter og derfor er de vigtigste aktører inden for revøkologi.
Men gnathiider er også potentielt vigtige af andre grunde. For eksempel er deres landbaserede kolleger flåter og myg, der overfører mikroorganismer, der forårsager Lyme-sygdom og malaria. Ligeledes ser gnathiider i Australien, Sydafrika og Europa ud til at overføre forskellige blodbårne parasitter.
Så efter at have løst mysteriet om den damselfiske morgenrensning og stadig fascineret af gnathiid, gik jeg videre til et nyt spørgsmål: Overfører gnathiiderne i Caribien sygdomme? Som du måske forestiller dig, studerer hundreder af forskere i øjeblikket biologien for flåter og myg, men kun en håndfuld studerer gnathiids biologi. Så svaret er ... WDK (vi ved ikke).
Selvom oceanerne besætter størstedelen af planeten, ved videnskabsmænd langt mindre om miljøfaktorer, der forårsager overførsel af sygdomme i havene end på land. For at øge vores viden om dette vigtige emne har National Science Foundation generøst støttet mit teams bestræbelser på at forstå forbindelserne mellem ændringer i Caribien-revmiljøer og spredningen af blodbårne parasitter fra gnathiider.
En Caribbean Treasure Hunt
Da mit forskerteam og jeg begyndte at studere gnathiider, vidste vi, at caribiske gnathiider angriber mange typer fisk. Men vi vidste ikke, om alle, eller endda nogen, gnathiid-inficeret fisk i Caribien er inficeret med blodparasitter, der forårsager sygdomme. Hvis vores undersøgelse afslørede, at disse gnathiid-inficerede fisk var fri for blodparasitter, ville det hjælpe med at frigøre gnathiider som sygdomsspredere. Men hvis vores undersøgelse på den anden side afslørede, at nogle af eller alle disse gnathiid-inficerede fisk bar blodparasitter, ville det indebære gnathiider som mulige sygdomsspredere.
Så det første trin i vores undersøgelse var at afgøre, om gnathiid-inficerede fisk i Caribien bærer blodparasitter. Denne del af undersøgelsen blev kompliceret af det faktum, at blodparasitter er notorisk ujævn. Det vil sige, en placering kan være sammen med blodparasitter, mens en anden placering kan være helt eller næsten blottet for blodparasitter.
Dette betød, at for at dække alle vores baser, måtte vi prøve fisk fra flere steder. Vi var på en caribisk skattejagt! Alt i alt indsamlede vi mere end 1.500 fisk af forskellige arter fra fem Caribiske øer.
Fordi parasitterne, vi søgte, bor i ... du gættede det ... blod, vi var nødt til at bedøve hver fisk (uden at dræbe den), trække lidt blod fra den og bevare indsamlet blod på et objektglas. Vi sendte derefter vores prøver til mine samarbejdspartnere, Nico Smit i Sydafrika og Angela Davies i Storbritannien - som begge har mange års erfaring på udkig efter blodparasitter i fisk, en kompliceret opgave.
Tager det til gaderne
Mine hårdtarbejdende kolleger screenede hundreder af blodrutschebaner fra caribiske fisk uden at opdage nogen blodparasitter. Jeg spekulerede på, om vi havde udtaget stikprøver på de forkerte fiskearter eller havde taget stikprøver på de forkerte steder?
Jeg var ved at rejse til en session med Sea and Learn i Saba - en uberørt caribisk ø. Som videnskabsmand værdsætter jeg vigtigheden af at dele videnskab og forskning med ikke-videnskabsmænd, så jeg bidrager til Sea and Learn-programmet, som regelmæssigt bringer forskere til øen for at levere præsentationer til samfundet, gennemføre workshops med lokale K-12-studerende og involverer ikke-videnskabsmænd i forskning.
Lige inden min afgang modtog jeg en e-mail, der skiftede spil fra Nico. Nikos e-mail sagde det - Hurra! - En af vores lysbilleder havde testet positivt for blodparasitter. Så hvem var de heldige infectees? Du gættede det ... fordæmmende. Også inkluderet i Nicos e-mail var fotografier, som jeg kunne dele med Sea and Learn. Stoked!
Videnskab kan tage dig med på en vild rutsjebane med spændende overraskelser og usikkerhed omkring næsten hver tur.
Skattejagt fortsætter
Fra Saba højtalede jeg det til nærliggende St. Maarten, som har en særlig stor befolkning af damselfish. Jeg er i øjeblikket formand for en fremragende St. Maarten-baseret miljøorganisation kaldet Miljøbeskyttelse i Caribien, som hjalp med at arrangere mig til at samarbejde med Tadzio Bervoets fra St. Maarten Nature Foundation for at samle blodprøver fra damselfish.
Mit forskerteam og jeg indsamler og analyserer stadig blodprøver fra damselfish fra flere Caribiske øer for at:
- Bestem om parasitinficeret damselfish får deres parasitter fra gnathiider
- Identificer virkningen af infektioner af blodparasitter på fisk
- Bestem forekomsten af blodparasitter blandt karibiske skumlejer
Vores seneste resultater afslører, at damselfish fra St. Maarten og Saba er inficeret med blodparasitter. Vi håber, at yderligere prøveudtagning vil hjælpe os med at bestemme, hvem der spreder disse parasitter.
Derudover indsamler og analyserer mit forskerteam blodprøver fra forskellige typer caribiske fisk foruden damselfish. Dermed har vi opdaget mange nye arter af blodparasitter, der endnu ikke er videnskabeligt beskrevet og navngivet. Mere grist til fremtidig forskning!
Flere LiveScience-artikler om Paul Sikkels forskning.
Editor's Bemærk: Forskerne, der er afbildet i Behind the Scenes, er artikler blevet støttet af National Science Foundation, det føderale agentur, der har til opgave at finansiere grundlæggende forskning og uddannelse på tværs af alle områder af videnskab og teknik. Eventuelle udtalelser, konklusioner og konklusioner eller henstillinger, der kommer til udtryk i dette materiale, er forfatterens synspunkter og afspejler ikke nødvendigvis National Science Foundation's synspunkter. Se Bag scenenes arkiv.
