Upptäckt av djur med försvinnande Anus slutar 160-årigt spel av Hide-and-Seek

Den klassiska barnboken Alla Poops slutar med en bakgrundsbild av ett barn och några djur och understryker vad vi alla vet intuitivt: poop kommer ut på ryggen. Men vi tar våra matsmältningssystem för givet. De allra första djuren använde samma hål för ätning och avföring, och vissa gör fortfarande det. Och som en marinbiolog nyligen upptäckt har åtminstone en anus det visas bara när den popper.

Denna "övergående" anus, som försvinner efter pooping, upptäcktes i ett marint djur som kallades den vassa kamgelén av professor emeritus vid Boston University och Woods Hole Marine Biological Laboratory, Sidney L. Tamm, Ph.D., som publicerade sin studie i Invertebratbiologi nyligen. Dessa transparenta djur, även kända som "valnötter", hör till en grupp som heter ctenophores (ka- tio -o- phores) och simma i västra Atlanten. De dämpar våra idéer om anus evolution eftersom vi bara känner till två typer av djur: de med ett hål och de med två.

Saken är, ctenophores har studerats sedan 1800-talet. Det var då att forskare observerade att de hade en "genomgående tarm", vilket innebär att de kuttar och äter ur olika hål, som vi. Andra djur, som maneter, har en 1-håls "flaskdjup", genom vilken den äter och släpper ut avfall genom samma öppning. På något sätt, över 160 år av observationer, såg ingen att märka att den ena sidan av den våta kamgelén genom gut bara uppträdde när det behövdes.

"Det finns ett Yogi Berra säger som förklarar det," berättar Tamm Omvänd. "Det är, du kan observera mycket bara genom att titta. Ingen tittade verkligen noga innan."

Betydelsen av observation

Tamm har studerat dessa djur länge men hade "aldrig varit intresserad" i hur de kuttar till en ny "mix-up" på ctenophore-fältet. I 2016 blev forskare vid en konferens som heter Ctenopalooza förvånad över bildmaterial som visade att djuren hade både mun och anus. "Om folk inte ser den här videon, kommer de inte tro det," gushed marinbiolog George Matsumoto, Ph.D., i Vetenskap. Men det var inte överraskande alls, sa Tamm och skrev en uppvärmd retort som påpekade att forskare hade känt det sedan 1850-talet.

"Jag tittade på det närmare på grund av denna mix-up, och det var därför jag hittade den här" come-and-go anus ", säger han.

Tamm tittade på enskilda vassa kamgeler i timmar och markerade intervallet mellan varje avföring, "för att få pooprytmen." Med timing höger visste han när man skulle zooma in med ett kraftfullt mikroskop. När han zoo in på analkanalen, upptäckte det genomskinliga röret ackumulerande partiklar av avfall att han upptäckte något ovanligt.

"De virvlar runt och cirkulerar, som om de väntar på att något ska hända," säger han, "och plötsligt ser du en öppning visas - en pore". Allt samtidigt smälter djurets inre vävnader med sin hud, skapa en passage till omvärlden. "Det blir större och större tills allt som var i den kanalen är ute," fortsätter han. "Och då börjar det stänga. Och det stänger och stänger tills det äntligen försvinner och du ser det inte längre."

Hans upptäckt är en påminnelse om vad biologi handlar om: patientobservation.

"Var bara försiktig," han säger. "Och det var vad de andra människorna missade eller inte haft tid att göra, eller bara störde inte."

Mellan ett och två hål

Såvitt Tamm kan berätta är det första gången som någon observerat en övergående anus. Det komplicerar vår syn på hur anusen utvecklats och lägger till vad han tycker kan vara ett "mellansteg" i den evolutionära processen.

Med både en mun och en anus säger han, "är ett förskott för att bli större och mer komplicerat" när det gäller evolutionen. Utan det kunde djur inte få för länge, äta och smälta samtidigt, och bokstavligen skita inte där de äter. Vi har kommit långt sedan våra flask-gutfäder. Men vid någon tidpunkt i vår utveckling måste vi göra övergången från ett hål till två.

"Att få en anus är frågan", säger Tamm och förklarar att i ett embryo bildas anusen genom en fusion av vävnad, inte i motsats till vad han såg i de fria kamgelerna. Skillnaden är att i de flesta djur är denna fusion permanent: När anuset bildas i embryot har djuret det för livet. Tamms konstiga varelser, av vilken anledning som helst, verkar vara mindre avgörande.

"Denna tillfälliga fusion kan vara ett steg i en permanent anus i ctenophores och andra djur", säger han.

För att bekräfta huruvida den faktiska fusionen äger rum när dessa djur kutter, planerar han redan att använda de kraftfulla elektronmikroskopen vid Woods Hole Marine Biological Laboratory. Mer värdefull än någon maskin är dock Tamms tålamodsgåva. Och när du studerar anus, kan en humor inte heller skada dig.

"Om du bara tittar noga kan du se mycket," säger han. "Yogi Berra, även om det låter roligt, hade han rätt. Han har många andra ord. Som om du ser en gaffel i vägen, ta den. Och du vet inte om han pratar om en redskap."

Abstrakt:

Defecation i ctenophore Mnemiopsis leidyi är en stereotyp sekvens av effektorresponser som uppträder med en vanlig ultradianrytm. Här använde jag videomikroskopi för att beskriva nya funktioner och korrigera tidigare rapporter från gastrovaskulärt system under och mellan defekationer. I motsats till den vetenskapliga litteraturen defekterade individer genom endast en av de två analkanalerna som har den enda analporan. Analporan var inte synlig som en permanent struktur som avbildad i läroböcker, men uppträdde vid avföring och försvann därefter. Tidsintervaller mellan upprepade defekationer hos enskilda djur berodde på kroppsstorlek, allt från ~ 10 min i små larver till ~ 1 h hos stora vuxna. Differentiell interferenskontrastmikroskopi avslöjade att både öppningen och stängningen av analpornen liknade en reversibel ring av vävnadsfusion mellan apposed endodermala och ectodermala skikt vid aboraländen. Individer av M. leidyi verkar sålunda ha en intermittent anus och därmed en intermittent genom-gut som återkommer med jämna mellanrum. Temporaliteten hos en synlig analpor i M. leidyi är ny och kan kasta ljus på utvecklingen av en permanent anus och genomgående gut hos djur. Dessutom uppträder spegelbilddimorfi av det diagonala analkomplexet i larvalctenophorer men inte hos vuxna, vilket indikerar utvecklingsflexibilitet i diagonalsymmetri hos analkomplexet.