Ca niște albine ale mării, crustaceele „polenizează” algele marine

Când vine vorba de reproducere, un tip de algă roșie se descurcă cu puțin ajutor din partea prietenilor săi: mici crustacee marine care transportă celulele sexuale între algele masculine și cele feminine, precum albinele încărcate cu polen care bâzâie între flori.

Descoperirea este primul exemplu cunoscut de „polenizare” condusă de animale în alge, raportează cercetătorii în 29 iulie 29 Science. Atât algele roșii, cât și crustaceele aparțin unor grupuri mult mai vechi decât plantele terestre, ceea ce ridică posibilitatea ca o formă de polenizare să fi evoluat pentru prima dată în ocean, cu sute de milioane de ani mai devreme decât se credea inițial.

Polenizarea descrie în mod obișnuit transferul de celule sexuale masculine – polenul – către o floare femelă, de obicei pe uscat. Apoi, în 2016, cercetătorii au descoperit că diverse nevertebrate marine „polenizează” florile de iarbă de mare, hrănindu-se cu masele gelatinoase de polen ale ierburilor de mare, care descind din plantele terestre, și se deplasează între ele. Dar nimic similar nu fusese încă documentat în cazul algelor.

Ca și alte alge roșii, Gracilaria gracilis nu are celule sexuale masculine care să înoate liber. Numite spermatia, celulele sale sexuale erau considerate în mod obișnuit ca fiind dispersate către algele femele de către fluxul de apă, la fel cum vântul poate răspândi polenul pentru a fertiliza anumite plante terestre.

În noul studiu, Myriam Valero, genetician de populație la Universitatea Sorbona din Paris, și colegii săi au studiat genetica și împerecherea de G. gracilis. După colectarea mostre de alge marine și le-a depozitat în rezervoare de laborator, echipa a continuat să observe sute de crustacee mici și alungite în rezervoare. Această descoperire și asemănarea spermatozoizilor algelor cu polenul au determinat echipa să se întrebe dacă crustaceele ajută la „polenizarea” algelor.

Crustaceele numite Idotea balthica trec de la o algă roșie masculină la una feminină. Un nou studiu constată că izopodele răspândesc celulele sexuale ale algelor, ajutând la reproducere.

În laborator, cercetătorii au plasat algele masculi și femele la 15 centimetri distanță unul de celălalt în rezervoare fără mișcare a apei. Unele rezervoare au inclus, de asemenea, alge de câțiva centimetri lungime Idotea balthica, un tip de crustaceu izopod, în timp ce alții nu. Atunci când are loc o fertilizare reușită pe corpul unei alge roșii femele, aceasta creează o structură asemănătoare unei bule numită cistocarp. Prin numărarea cistocarpilor, echipa a cuantificat câte spermatozoizi ajungeau și fertilizau algele femele. Atunci când izopodele erau prezente, succesul fertilizării era de aproximativ 20 de ori mai mare decât în absența lor.

De asemenea, echipa a înființat rezervoare cu doar alge femele și izopode expuse mai devreme la alge masculine. Unele dintre algele femele au născut apoi cistocarpi, oferind mai multe dovezi că crustaceele – rude ale insectelor de pilule care trăiesc pe uscat – fac naveta celulelor sexuale între tulpinile de alge. Echipa a confirmat și mai mult rolul izopodelor atunci când a privit crustaceele la un microscop de mare putere – ca niște bondari prăfuiți cu polen, creaturile aveau spermatozoizi lipiți pe tot corpul.

Descoperirea sugerează că este posibil ca algele să fi fost printre primele organisme care s-au reprodus folosind animale pentru a răspândi celulele sexuale.

O reconstrucție 3D a unui crustaceu izopod, care arată un corp format din plăci asemănătoare unui homar. Micile puncte verzi indică celulele sexuale ale algelor
Celulele sexuale ale algelor (pete verzi) aderă la corpul unui crustaceu izopod (Idotea balthica) în această reconstrucție 3-D creată cu ajutorul microscopiei de scanare. Aceste celule sexuale fertilizează algele femele în timp ce creatura se deplasează de la o algă la alta.© Wilfried Thomas/Station Biologique de Roscoff/CNRS, SU

Existau deja dovezi că fertilizarea și serviciile similare polenizării efectuate de animale au evoluat înainte de polenizarea florilor pe uscat. Este posibil ca muștele scorpion să fi polenizat coniferele cu zeci de milioane de ani înainte ca plantele cu flori să evolueze cu aproximativ 130 de milioane de ani în urmă (SN: 11/5/09). Mușchii, care sunt foarte asemănători cu primele plante terestre care au evoluat cu aproximativ 300 de milioane de ani înainte de plantele cu flori, pot fi fertilizați de mici artropode. Algele roșii ar putea avea o vechime de peste 800 de milioane de ani, iar viața animală complexă datează de peste o jumătate de miliard de ani. Aceasta înseamnă că fertilizarea determinată de animale ar fi putut apărea chiar mai devreme decât au realizat oamenii de știință.

„Un astfel de sistem ar putea să se extindă până în Precambrian, când erau prezente algele roșii”, spune Conrad Labandeira, paleobiolog la Muzeul Național Smithsonian de Istorie Naturală din Washington, D.C. Polenizatorii nu ar fi fost izopode, spune el, ci grupuri de artropode foarte timpurii.

Mișcarea apei poate ajuta în continuare G. gracilis pentru a-și răspândi spermația. Dar cea mai mare parte a fertilizării algei are loc în bălți stâncoase la mareea joasă, când apa este calmă, spune Valero. „Noi credem că influența Idotea ar putea fi foarte importantă în aceste condiții.”

În schimbul serviciilor lor, izopodele pot obține adăpost de la algele stufoase și acces la hrana lipită de suprafața lor.

Echipa dorește acum să afle dacă și alte alge roșii folosesc, de asemenea, „polenizatori” animale și dacă mai mult de un partener animal este implicat în reproducerea algelor.