Làm thế nào cua brachyuran tồn tại ở những khu vực có tính axit cao gần miệng phun thủy nhiệt nước nông
Đặc điểm cảnh quan và lý hóa khu vực nghiên cứu hệ thống miệng thông thủy nhiệt. (a) Hình ảnh nước biển bề mặt xung quanh khu vực lỗ thông thủy nhiệt cận nhiệt đới phía trên của khu vực nghiên cứu tại đảo Kueishan (24°50′N, 121°57′E). Đảo Kueishan nằm ở đầu đứt gãy phía nam của Máng Okinawa (bảng được chèn). Một vùng rộng lớn trên mặt biển có màu trắng do các hạt lưu huỳnh từ miệng núi lửa phun ra. (b) Các bức ảnh chụp hệ thống lỗ thông hơi dưới nước cho thấy sự phong phú thấp của metazoans ở các vùng nước cận nhiệt đới này. (c) Mật độ cao cua X. testudinatus là loài đặc hữu của các hệ thống lỗ thông hơi thủy nhiệt giàu sunfua có thể được tìm thấy trong các kẽ nứt giàu sunfua ở ngay gần các lỗ thông hơi. Hành vi kiếm ăn tích cực có thể được quan sát thấy khi cua nhặt rác trầm tích giàu sulfua và xác động vật phù du đã bị giết bởi chất thải độc hại. (d) nồng độ sunfua được đo dọc theo hai mặt cắt trong khu vực lỗ thông hơi thủy nhiệt của đảo Kueishan. Sơ đồ minh họa cho thấy các đặc tính đáy biển tại hai tuyến lấy mẫu. Tuyến đầu tiên bao gồm các vị trí lấy mẫu 1–5 và được định hướng theo hướng bắc–nam ở độ sâu 17 m.
Tuyến thứ hai bao gồm các vị trí lấy mẫu 6–9 với hướng đông–tây và đi xuống từ độ sâu 8 m đến 20 m. Các giá trị được trình bày dưới dạng trung bình ± sd ( n = 4). (e) Hàm lượng các hợp chất lưu huỳnh được đo trong nước biển (SW) gần đảo Kueishan (thanh mở) và tan máu của X. testudinatus bản địa (thanh đầy). Giá trị đại diện cho phương tiện ± sd (n = 3–7). (f) Khả năng chịu sunfua là một hàm của thời gian tiếp xúc của X. testudinatus (được xác định trong nghiên cứu hiện tại) so với các loài sinh vật biển khác. Nguồn: Kỷ yếu của Hiệp hội Hoàng gia B: Khoa học sinh học (2023). DOI: 10.1098/rspb.2022.1973
Một nhóm các nhà nghiên cứu liên kết với nhiều tổ chức ở Đài Loan và một tổ chức ở Đức đã phát hiện ra cách mà cua brachyuran có thể sống sót trong vùng nước có tính axit cao gần các lỗ thông thủy nhiệt nước nông. Trong bài báo đăng trên Kỷ yếu của Hiệp hội Hoàng gia B, nhóm mô tả cách họ nghiên cứu các mẫu vật cua và môi trường chúng sống để giải câu đố về sự tồn tại của chúng.
Miệng thủy nhiệt là những suối nước nóng tồn tại dưới đáy biển. Trong hầu hết các trường hợp, chúng xuất hiện dọc theo các sống núi giữa đại dương. Những lỗ thông hơi như vậy phun nước nóng, cùng với các vật liệu khác, vào vùng nước xung quanh tạo ra một hỗn hợp. Trong nỗ lực mới này, các nhà nghiên cứu đã tò mò về một loài cua sống ở vùng nước nông thông hơi thủy nhiệt ngoài khơi bờ biển phía đông nam của đảo Kueishantao, gần Đài Loan. Họ lưu ý rằng cua là sinh vật metazoan duy nhất sống trong khu vực do lượng lớn sulfua thải ra từ lỗ thông hơi thủy nhiệt.
Để tìm hiểu làm thế nào cua sống sót trong một môi trường khắc nghiệt như vậy (hydrogen sulfide là chất độc đối với hầu hết các loài động vật), các nhà nghiên cứu đã thu thập các mẫu nước nơi chúng sống và tiến hành thí nghiệm trên những con cua mà họ tìm thấy sống ở đó. Họ cũng bắt được một số con cua và mang về phòng thí nghiệm để kiểm tra kỹ hơn.
Khi quan sát những con cua, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chúng có mang độc đáo (nằm dưới mai)—chúng có thể oxy hóa sulfua thành thiosulfate và liên kết nó với hypotaurine dẫn đến việc tạo ra thiotaurine, ít độc hơn nhiều so với cua. hydro sunfua. Và sau đó, vi khuẩn sống trong mang hấp thụ thiotaurine—chúng sử dụng nó như một nguồn năng lượng và làm như vậy khiến nó trở nên ít độc hơn.
Kết quả cuối cùng là con cua đã có thể lấy được lượng oxy cần thiết từ nước mà không bị khuất phục trước khí hydro sunfua từ lỗ thông hơi thủy nhiệt. Các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng quá trình giải độc cũng cho phép cua lấy năng lượng từ thiotaurine. Họ lưu ý rằng sự sắp xếp với vi khuẩn làm cho cua trở thành một loài holobiont - một loài có thể tồn tại trong một môi trường khắc nghiệt đối với hầu hết các sinh vật khác.
