Dierlijke bemesting is mogelijk al lang in de oceaan ontstaan voordat het op het land gebeurde
Een isopod schaaldier (Idotea balthica) klimt langs een stengel rode algen (Gracilaria gracilis). De relatie van de organismen lijkt opvallend veel op die van een bij en een bloeiende plant, vindt een nieuwe studie.
Als het op voortplanting aankomt, kan één type rode algen het redden met een beetje hulp van zijn vrienden: kleine zeekreeftjes die geslachtscellen transporteren tussen mannelijke en vrouwelijke algen, zoals met stuifmeel beladen bijen die tussen bloemen zoemen.
De ontdekking is de eerste bekende voorbeeld van door dieren aangestuurde “bestuiving” in algenrapporteren onderzoekers in de 29 juli Wetenschap. Zowel de rode algen als de schaaldieren behoren tot veel oudere groepen dan landplanten, waardoor de mogelijkheid bestaat dat een vorm van bestuiving zich voor het eerst in de oceaan heeft ontwikkeld, honderden miljoenen eerder dan oorspronkelijk werd gedacht.
Bestuiving beschrijft typisch de overdracht van mannelijke geslachtscellen – stuifmeel – naar een vrouwelijke bloem, meestal op het land. Toen ontdekten onderzoekers in 2016 dat: verschillende ongewervelde zeedieren “bestuiven” zeegrasbloemen door zich te voeden met en te bewegen tussen de gelatineuze stuifmeelmassa’s van zeegrassen, die afstammen van landplanten. Maar er was nog niets vergelijkbaars gedocumenteerd in algen.
Net als andere rode algen, Gracilaria gracilis heeft geen vrijzwemmende mannelijke geslachtscellen. De geslachtscellen, die spermatia werden genoemd, werden doorgaans verondersteld te worden verspreid naar vrouwelijke algen door de stroming van water, net zoals wind stuifmeel kan verspreiden om bepaalde landplanten te bevruchten.
In de nieuwe studie bestudeerden Myriam Valero, een populatiegeneticus aan de Sorbonne-universiteit in Parijs, en haar collega’s de genetica en paring van G. gracilis. Na het verzamelen monsters van het zeewier en ze op te slaan in laboratoriumtanks, bleef het team honderden kleine, langwerpige schaaldieren in de tanks opmerken. Deze ontdekking en de gelijkenis van de spermatia van de algen met stuifmeel brachten het team ertoe zich af te vragen of de schaaldieren de algen helpen “bestuiven”.
In het laboratorium plaatsten de onderzoekers mannelijke en vrouwelijke algen op 15 centimeter van elkaar in tanks zonder waterbeweging. Sommige tanks bevatten ook de centimeters lange Idotea balthica, een soort isopod schaaldier, terwijl anderen dat niet deden. Wanneer een succesvolle bevruchting plaatsvindt op het lichaam van een vrouwelijke rode alg, creëert het een bubbelachtige structuur die een cystocarp wordt genoemd. Door cystocarpen te tellen, kwantificeerde het team hoeveel spermatia de vrouwelijke algen bereikten en bevruchtten. Wanneer isopoden aanwezig waren, was het bevruchtingssucces ongeveer 20 keer zo hoog als in hun afwezigheid.
Het team zette ook tanks op met alleen vrouwelijke algen en isopoden die eerder waren blootgesteld aan mannelijke algen. Sommige vrouwelijke algen droegen vervolgens cystocarpen, wat meer bewijs biedt dat de schaaldieren – verwanten van op het land levende pilbeestjes – geslachtscellen tussen algenstengels pendelen. Het team bevestigde verder de rol van de isopoden bij het bekijken van de schaaldieren onder een krachtige microscoop – zoals hommels bestrooid met stuifmeel, hadden de wezens spermatia over hun hele lichaam geplakt.
De ontdekking suggereert dat algen mogelijk een van de allereerste organismen waren die zich voortplantten door dieren te gebruiken om geslachtscellen te verspreiden.
Er was al bewijs dat diergedreven bemesting en bestuiving-achtige diensten evolueerden vóór de bestuiving van bloemen op het land. Schorpioenvliegen hebben coniferen bestoven tientallen miljoenen jaren voordat bloeiende planten ongeveer 130 miljoen jaar geleden evolueerden (SN: 5-11-09). Mossen, die erg lijken op de eerste landplanten die ongeveer 300 miljoen jaar vóór bloeiende planten evolueerden, kunnen worden bevrucht door kleine geleedpotigen. Rode algen zijn mogelijk meer dan 800 miljoen jaar oud en het complexe dierenleven dateert van meer dan een half miljard jaar. Dat betekent dat diergestuurde bemesting zelfs eerder had kunnen ontstaan dan wetenschappers zich realiseerden.
“Zo’n systeem zou zich kunnen uitstrekken tot het Precambrium toen rode algen aanwezig waren”, zegt Conrad Labandeira, een paleobioloog in het Smithsonian National Museum of Natural History in Washington, DC. De bestuivers zouden geen isopoden zijn, zegt hij, maar zeer vroege geleedpotigen groepen.
Waterbeweging kan nog steeds helpen G. gracilis om zijn spermatia te verspreiden. Maar veel van de bemesting van de algen vindt plaats in rotsachtige poelen bij eb, wanneer het water kalm is, zegt Valero. “We denken dat de invloed van de Idotea kan in die omstandigheden heel belangrijk zijn.”
In ruil voor hun diensten kunnen de isopoden beschutting krijgen tegen de borstelige algen en toegang krijgen tot voedsel dat aan hun oppervlak vastzit.
Het team wil nu weten of andere roodwieren ook dierlijke ‘bestuivers’ gebruiken en of meer dan één dierlijke partner betrokken is bij de voortplanting van algen.
