Opdagelse af dyr med forsvindende Anus slutter 160-årigt Game of Hide-and-Seek

Den klassiske børnebog Alle Poops ender med en tegning af et barn og nogle dyr bagud, og understreger det, vi alle ved intuitivt: poop kommer ud af ryggen. Men vi tager vores fordøjelsessystemer for givet. De allerførste dyr brugte det samme hul til at spise og afføring, og nogle gør stadig. Og som en marine biolog for nylig opdaget, har mindst en en anus det vises kun, når det popper.

Denne "forbigående" anus, som forsvinder efter pooping, blev opdaget i et marine dyr kaldet den vorte kammelé af Boston University professor emeritus og Woods Hole Marine Biological Laboratory forsker Sidney L. Tamm, Ph.D., der offentliggjorde sin undersøgelse i Invertebratbiologi for nylig. Disse gennemsigtige dyr, også kendt som "havvalnødder", tilhører en gruppe kaldet ctenophores (ka- ti -o- phores) og svømme i det vestlige Atlanterhav. De forvirrer vores ideer om anus evolution, fordi vi kun kender to typer dyr: de med et hul og de med to.

Sagen er, ctenophores er blevet studeret siden 1800-tallet. Det var da, at forskere observerede, at de havde en "gut", hvilket betyder, at de kutter og spiser ud af forskellige huller som os. Andre dyr, som maneter, har en hulhullet "flaskedæmme", hvorigennem det spiser og frigiver affald gennem samme åbning. På en eller anden måde, over 160 års observationer, syntes ingen at bemærke, at den ene side af den våde kam-gelé gennem gut kun optrådte, da det var nødvendigt.

"Der er en Yogi Berra siger, der forklarer det," fortæller Tamm Inverse. "Det er, du kan observere meget bare ved at kigge. Ingen kiggede virkelig omhyggeligt før."

Betydningen af ​​observation

Tamm har studeret disse dyr i lang tid, men havde "aldrig været interesseret" i, hvordan de kutter indtil en nylig "mix-up" på ctenophore-feltet. I 2016 blev forskere ved en konference kaldet Ctenopalooza forbløffet over optagelser, der viste, at dyrene havde både mund og anus. "Hvis folk ikke kan se denne video, vil de ikke tro på det," gushed marine biolog George Matsumoto, Ph.D. Videnskab. Men det var ikke overraskende overhovedet, sagde Tamm, skriver et opvarmet retort, der påpegede, at forskere havde kendt det siden 1850'erne.

"Jeg kiggede nærmere på det på grund af denne mix-up, og derfor fandt jeg denne komme-og-gå-anus," siger han.

Tamm så på nogle individuelle vorte kamgeler i flere timer og markerede mellemlaget mellem hver afføring, "for at få pooprytmen." Med timingen til højre vidste han, hvornår han skulle zoome ind med et kraftigt mikroskop. Da han zoomet ind på analkanalen, opdagede det gennemsigtige rør akkumulerende partikler af affald noget, der ikke var sket.

"De svirrer rundt og cirkulerer, som om de venter på at noget skal ske", siger han, "og pludselig ser du en åbning fremstår - en pore." På en gang smelter dyrets indre væv med sin hud, skaber en passage til omverdenen. "Det bliver større og større, indtil alt der var i den kanal er ude," fortsætter han. "Og så begynder det at lukke. Og det lukker og lukker, indtil det endelig forsvinder, og du ser det ikke længere."

Hans opdagelse er en påmindelse om, hvad biologi handler om: patientobservation.

"Bare være forsigtig," han siger. "Og det var det, de andre mennesker enten savnede eller ikke havde tid til at gøre, eller bare forstyrrede ikke."

Mellem et og to huller

Så vidt Tamm kan fortælle, er det første gang nogen observeret en forbigående anus. Det komplicerer vores opfattelse af, hvordan anus udviklede sig og tilføjede hvad han mener kunne være et "mellemliggende trin" i den evolutionære proces.

Med både en mund og en anus siger han, "er et forskud for at blive større og mere kompliceret" med hensyn til evolution. Uden det kunne dyrene ikke komme for længe, ​​spise og fordøje på samme tid, og bogstaveligt talt ikke shit, hvor de spiser. Vi har kommet langt siden vores flaske-gut forfædre. Men på et tidspunkt i vores udvikling måtte vi overgå fra et hul til to.

"At få en anus er spørgsmålet", siger Tamm, og forklarer, at i et embryo formes anusen gennem en fusion af væv, ikke i modsætning til det, han så i de fugtige kamgeler. Forskellen er, at fusionen i de fleste dyr er permanent: Når anuset dannes i embryoet, har dyret det for livet. Tamms mærkelige væsner synes af nogen grund at være mindre afgørende.

"Denne midlertidige fusion kan være et skridt i en permanent anus i ctenophores og andre dyr," siger han.

For at bekræfte, om den faktiske fusion finder sted, når disse dyr kutter, planlægger han allerede at bruge de kraftige elektronmikroskop ved Woods Hole Marine Biological Laboratory. Mere værdifuld end nogen maskine er imidlertid Tamms gave af tålmodighed. Og når du studerer anuser, kan en sans for humor heller ikke skade.

"Hvis du bare ser forsigtigt, kan du se meget," siger han. "Yogi Berra, selv om det lyder sjovt, havde han ret. Han har mange andre ord. Som om du ser en gaffel i vejen, tag den. Og du ved ikke, om han taler om et redskab."

Abstrakt:

Afføring i ctenophore Mnemiopsis leidyi er en stereotyp sekvens af effektor responser, der forekommer med en regelmæssig ultradian rytme. Her brugte jeg videomikroskopi til at beskrive nye funktioner og rette tidligere rapporter fra gastrovaskulært system under og mellem defecations. I modsætning til den videnskabelige litteratur blev enkeltpersoner defeceret gennem kun en af ​​de to analkanaler, som besidder den eneste analpore. Den analpore var ikke synlig som en permanent struktur som afbildet i lærebøger, men optrådte ved afføring og forsvandt bagefter. Tidsintervaller mellem gentagne defekationer hos enkelte dyr afhænger af kropsstørrelse, der spænder fra ~ 10 min i små larver til ~ 1 time hos store voksne. Differentiel interferenskontrastmikroskopi afslørede, at både åbningen og lukningen af ​​analporen lignede en reversibel ring af vævsfusion mellem apposed endodermale og ektodermale lag ved den abale ende. Personer af M. leidyi synes således at have en intermitterende anus og derfor en intermitterende gennem-gut, der gentager sig med jævne mellemrum. Temporiteten af ​​en synlig anal pore i M. leidyi er roman, og kan kaste lys på udviklingen af ​​en permanent anus og gennemgut i dyr. Desuden optræder spejlbilleddimorphisme af det diagonale analkompleks i larvalctenophorer, men ikke hos voksne, hvilket indikerer udviklingsmæssig fleksibilitet i diagonalsymmetrien af ​​analkomplekset.