Oppdagelse av dyr med forsvunnet Anus slutter 160-årig spill av Hide-and-Seek

Den klassiske barneboken Alle Poops slutter med en tegning av et barn og noen dyr bakfra, og understreker det vi alle vet intuitivt: poop kommer ut på ryggen. Men vi tar våre fordøyelsessystemer for gitt. De aller første dyrene brukte det samme hullet for å spise og avføring, og noen gjør det fortsatt. Og som en marine biolog nylig oppdaget, har minst en en anus det vises bare når det popper.

Denne "forbigående" anus, som forsvinner etter pooping, ble oppdaget i et marine dyr kalt den våte kamgelen ved professor emeritus fra Boston University og Woods Hole Marine Biological Laboratory forsker Sidney L. Tamm, Ph.D., som publiserte sin studie i Invertebratbiologi nylig. Disse gjennomsiktige dyrene, også kjent som "sjøvalnøtter", tilhører en gruppe kalt ctenophores (ka- ti -o- phores) og svømme i det vestlige Atlanterhavet. De forvrenger våre ideer om anus evolusjon fordi vi bare kjenner to typer dyr: de med ett hull og de med to.

Saken er, ctenophores har blitt studert siden 1800-tallet. Det var da forskere observert at de hadde en "gjennom-gut", noe som betyr at de pokker og spiser ut av forskjellige hull, som oss. Andre dyr, som maneter, har en enhulls "flaskegutt", hvorved det spiser og frigjør avfall gjennom samme åpning. På en eller annen måte, over 160 år med observasjoner, så det ingen ut til at den ene siden av den våte kamgelen gjennom gut bare dukket opp da det trengte.

"Det er en Yogi Berra som forteller det," forteller Tamm Omvendt. "Det er, du kan observere mye bare ved å se. Ingen så veldig nøye før."

Betydningen av observasjon

Tamm har studert disse dyrene i lang tid, men hadde aldri "vært interessert" i hvordan de kutter til en ny "blanding" på ctenophore-feltet. I 2016 ble forskere ved en konferanse kalt Ctenopalooza overrasket av opptak som viste at dyrene hadde både munn og anus. "Hvis folk ikke ser denne videoen, vil de ikke tro det," gushed marine biolog George Matsumoto, Ph.D., i Vitenskap. Men dette var ikke overraskende i det hele tatt, sa Tamm, skriver et oppvarmet retort som påpeker at forskere hadde kjent det siden 1850-årene.

"Jeg så på det nærmere på grunn av denne blandingen, og derfor fant jeg denne komme-og-gå-anusen," sier han.

Tamm så på individuelle ferske kamgeler i flere timer, og markerte mellomlaget mellom hver avføring, "for å få pooprytmen." Med timingen til høyre visste han når han skulle zoome inn med et kraftig mikroskop. Da han zoomet inn på analkanalen, oppdaget det gjennomsiktige røret oppsamlingspartikler av avfall, oppdaget han noe uten sidestykke.

"De virker rundt og sirkulerer, som om de venter på at noe skal skje," sier han, "og plutselig ser du en åpning dukker opp - en pore." Alt i en gang smelter dyrets indre vev med sin hud, skaper et passasje til omverdenen. "Det blir større og større inntil alt som var i den kanalen er ute," fortsetter han. "Og så begynner det å lukke. Og det lukkes og lukkes til det til slutt forsvinner, og du ser det ikke lenger."

Hans oppdagelse er en påminnelse om hva biologi handler om: pasientobservasjon.

"Bare være forsiktig," han sier. "Og det er det de andre menneskene enten savnet, eller hadde ikke tid til å gjøre, eller bare ikke bry seg."

Mellom ett og to hull

Så vidt Tamm kan fortelle, er dette første gang noen observerte en forbigående anus. Det kompliserer vårt syn på hvordan anus utviklet seg, og legger til hva han mener kan være et "mellomliggende trinn" i den evolusjonære prosessen.

Å ha både en munn og en anus, sier han, "er et forskudd for å bli større og mer komplisert" når det gjelder evolusjon. Uten det kunne dyrene ikke komme for lenge, spise og fordøye samtidig, og bokstavelig talt ikke skitte hvor de spiser. Vi har kommet langt siden våre flaske-gut forfedre. Men på et tidspunkt i vår utvikling måtte vi gjøre overgangen fra ett hull til to.

"Å få en anus er spørsmålet", sier Tamm, og forklarer at i et embryo danner anusen en fusjon av vev, ikke i motsetning til det han så i de våte kamgelene. Forskjellen er at i de fleste dyr er denne fusjonen permanent: Når anuset dannes i embryoen, har dyret det for livet. Tamms merkelige skapninger, uansett grunn, synes å være mindre avgjørende.

"Denne midlertidige fusjonen kan være et skritt i en permanent anus i ctenophores og andre dyr," sier han.

For å bekrefte om den faktiske fusjonen finner sted når disse dyrene stikker, planlegger han allerede å bruke de kraftige elektronmikroskopene ved Woods Hole Marine Biological Laboratory. Mer verdifull enn noen maskin er imidlertid Tamms tålmodighetsgave. Og når du studerer anuser, kan en sans for humor heller ikke skade.

"Hvis du bare ser nøye, kan du se mye," sier han. "Yogi Berra, selv om det høres morsomt ut, hadde han rett. Han har mange andre ord. Som om du ser en gaffel i veien, ta den. Og du vet ikke om han snakker om en redskap."

Abstrakt:

Avføring i ctenophore Mnemiopsis leidyi er en stereotyp sekvens av effektorresponser som oppstår med en vanlig ultradian rytme. Her brukte jeg videomikroskopi til å beskrive nye funksjoner og korrigere tidligere rapporter av gastrovaskulært system under og mellom defecations. I motsetning til den vitenskapelige litteraturen defekte personer enkelt gjennom en av de to analkanaler som har den eneste analpore. Den analpore var ikke synlig som en permanent struktur som vist i lærebøker, men dukket opp ved avføring og forsvant etterpå. Tidsintervaller mellom gjentatte avføring i individuelle dyr var avhengig av kroppsstørrelse, som varierte fra ~ 10 min i små larver til ~ 1 time hos store voksne. Differensial interferens-kontrastmikroskopi viste at både åpning og lukking av analpore lignet en reversibel ring av vevsfusjon mellom apposed endodermale og ektodermale lag ved den abale ende. Personer av M. leidyi ser så ut til å ha en intermitterende anus og derfor en intermitterende gjennom-gut som reoccur med jevne mellomrom. Temporaliteten til en synlig analpore i M. leidyi er roman, og kan kaste lys på utviklingen av en permanent anus og gjennomgående gut i dyr. I tillegg forekommer speilbildedimorfisme av det diagonale analkomplekset i larvalctenophorer, men ikke hos voksne, noe som indikerer utviklingsfleksibilitet i diagonal symmetri av analkomplekset.