Kunci bakteria untuk bertahan hidup cacing ais

Cacing ais hanya dapat bertahan pada suhu yang hampir dengan beku. Kredit gambar: Universiti Rutgers

Cacing ais hanya dapat bertahan pada suhu yang hampir dengan pembekuan. Kredit gambar: Universiti Rutgers


Artikel ini diterbitkan semula dengan izin dariGlacierHub. Catatan ini ditulis olehManon Verchot.

Para penyelidik mengembangkan pandangan baru mengenai evolusi cacing ais dan bakteria dengan melihat saluran pencernaan cacing ais.


Jauh di usus mereka, cacing ais Alaska memiliki rata-rata 10.000 bakteria individu, termasuk satu spesies yang sampai saat ini belum pernah ditemukan, seperti yang ditemui oleh penyelidik dari Jabatan Sains Biologi di Institut Teknologi Tokyo.

Hidup di dalam ais bukanlah perkara yang mudah, tetapi cacing ais, kerabat cacing tanah dan anggota filum annelid, menjadikannya berfungsi. Cacing kecil itu menembusi banyak glasier Amerika Utara, bertahan dalam suhu yang dapat membunuh kebanyakan haiwan. Cacing ais tidak dapat dijumpai di tempat lain di dunia dan para penyelidik mengesyaki ini disebabkan oleh fakta bahawa cacing ais hanya boleh wujud dalam jarak merangkak glasier. Namun, sebilangan cacing ais tinggal di glasier yang tidak pernah dihubungkan oleh lapisan ais Cordilleran, menimbulkanteka-teki yang menarikuntuk saintis.

Walaupun cacing satu inci ini dapat menguruskan keadaan hidup yang tidak memihak kepada kehidupan, namun cacing ini tidak berfungsi dengan baik pada suhu di atas beku. Hanya beberapa darjah di atas beku cukup panas untuk membunuh makhluk, dan itu bukan kematian yang baik; cacing ais akan mencair secara harfiah apabila terlalu panas, membrannya pecah. Tetapi bernasib baik bagi mereka ini tidak berlaku terlalu kerap kerana mereka dapat masuk ke dalam glasier dengan selamat, di mana suhu tetap berterusan. Mereka memakan alga yang tumbuh di glasier serta bentuk bahan organik yang lain.

Harding Icefield, tempat tinggal cacing ais. Kredit gambar: Ianqui Doodle

Harding Icefield, tempat tinggal cacing ais. Kredit gambar: Ianqui Doodle


Kempen pengumpulan dana tahunan kami berlangsung sehingga 16 April! Bantu ForVM terus berjalan.

Metabolisme mereka disesuaikan dengan suhu beku dan mereka dapat bertahan lama tanpa makan - kemahiran yang berguna dalam persekitaran di mana makanan sukar dicari dan nutrien sukar didapat.

Sebahagian daripada rahsia kelangsungan hidup cacing ais di glasier terletak pada simbiosis antara cacing dan bakteria. Para saintis berjalan kaki ke Byron Glacier dan Harding Icefield di Alaska di mana mereka mengumpulkan sampel cacing dan memulakan analisis kandungan mereka dengan cermat di dalam cacing cacing.

Mereka kembali ke laman web ini tiga kali dalam tempoh empat tahun - sekali pada tahun 2010, sekali pada tahun 2011 dan sekali lagi pada tahun 2014.


Sebilangan cacing yang mereka kumpulkan disimpan dalam larutan pada -30 darjah Celsius dan kemudian dibedah, sementara yang lain diletakkan - hidup - di dalam piring Petri yang diisi dengan air suling berganda dan berpuasa selama dua bulan untuk membuang bakteria yang ada penduduk sementara. Selepas tempoh puasa, para saintis membawa pisau bedah ke cacing dan melihat apa yang tersisa di dalamnya. Proses kelaparan juga mereplikasi keadaan cacing yang dihadapi ketika sumber makanan rendah.

Penyelidik mengetahui bahawa simbiosis bakteria cacing membolehkan cacing mendapat bantuan pencernaan dari pembantu bakteria mereka. Dengan begitu sedikit sumber makanan yang ada, cacing perlu mengeluarkan setiap nutrien terakhir dari makanannya - alga kebanyakannya tahan lasak yang tumbuh di permukaan ais. Bakteria membantu memecahkan molekul makanan yang lebih sukar yang sukar dicerna oleh cacing. Sementara itu, bakteria mendapat rumah roti (relatif) di rumah cacing mereka dan menghantar makanan kepada mereka melalui aktiviti mencari makan cacing.

Dengan memisahkan dua sampel cacing - satu yang diberi makan dan satu yang kelaparan - para penyelidik dapat mengetahui bakteria mana yang tinggal di dalam cacing, dan bakteria mana yang mendapat 'perjalanan bebas' melalui usus cacing dan kemudian keluar dari ujung yang lain. Sebarang bakteria yang tersisa di dalam cacing ais setelah berbulan-bulan kelaparan cenderung menjadi penghuni tetap di cacing ais daripada hanya melalui makanan terbaru.

Sebilangan ahli mikrobiologi bakteria yang terdapat di kandang cacing ais sama dengan yang terdapat di tanah dan spesies cacing lain, tetapi tidak dapat dijumpai di permukaan glasier, yang menunjukkan bahawa cacing ais pada awalnya bukan penghuni ais . Cacing tanah mempunyai bakteria usus yang membantu mereka mencerna bahan organik di dalam tanah. Pada masa yang sama, ini memungkinkan mereka berperanan dalam mencampurkan tanah, yang mempunyai manfaat ekologi dari spesies lain dan juga cacing.


Ketika cacing ais berkembang dari cacing tanah darat mereka, bakteria akan membantu mereka memanfaatkan alga di permukaan es dengan membantu cacing mencerna molekul yang lebih keras. Ini menunjukkan bahawa bakteria berperanan dalam evolusi cacing ais, dan bahkan bakteria akan berkembang pada masa yang sama, menjadikannya unik untuk cacing ais.

Di antara bakteria ini, para penyelidik menemui spesies baru yang kini dinamakanFilotip molekulCik-13. Bakteria ini tidak wujud di permukaan glasier, yang menunjukkan cacing menyebarkan bakteria antara satu sama lain melalui proses memakan tinja masing-masing.

Para penyelidik dapat menggunakan penemuan ini untuk melakukan penyelidikan di masa depan mengenai peranan cacing ais dan bakteria usus mereka dalam membentuk ekosistem glasial dan mungkin mendapat beberapa petunjuk tentang mengapa cacing ais hanya ada di bahagian tertentu di Amerika Utara.