Ontdekking van dieren met een verdwijnende anus maakt 160-jarig wild-verstoppertje

Het klassieke kinderboek Iedereen poept eindigt met een tekening van een kind en enkele dieren achterin, en onderstreept daarmee wat we allemaal intuïtief weten: poep komt uit de achterkant. Maar we nemen onze spijsvertering als vanzelfsprekend. De allereerste dieren gebruikten hetzelfde gat om te eten en te poepen, en sommige doen het nog steeds. En zoals een mariene bioloog onlangs heeft ontdekt, heeft minstens één een anus dat verschijnt alleen wanneer het poept.

Deze "voorbijgaande" anus, die verdwijnt na het poepen, werd ontdekt in een zeedier genaamd de wratachtige kamgelei van professor Emeritus van de Universiteit van Boston en Woods Hole Marine Biological Laboratory-onderzoeker Sidney L. Tamm, Ph.D., die zijn onderzoek publiceerde in Invertebrate Biology kort geleden. Deze transparante dieren, ook bekend als "zee walnoten", behoren tot een groep genaamd ctenophores (ka- tien -O- phores) en zwem in de westelijke Atlantische Oceaan. Ze verpesten onze ideeën over anusevolutie omdat we maar twee soorten dieren kennen: die met één gat en die met twee.

Het ding is, ctenophores zijn bestudeerd sinds de 19e eeuw. Het was toen dat wetenschappers opmerkten dat ze een "door-de-darm" hadden, wat betekent dat ze poep en eten uit verschillende gaten, zoals wij. Andere dieren, zoals kwallen, hebben een "fles-darm" met één gat, waardoor het voedsel wordt gegeten en via dezelfde opening afval vrijkomt. Op de een of andere manier, meer dan 160 jaar van observaties, leek niemand op te merken dat een kant van de wratachtige kamgelei in de darm alleen verscheen als dat nodig was.

"Er is een Yogi Berra-gezegde dat dat verklaart," vertelt Tamm omgekeerde. "Dat wil zeggen, je kunt veel observeren door alleen maar te kijken. Niemand heeft echt goed voordien gekeken. '

Het belang van observatie

Tamm bestudeert deze dieren al lang, maar was "nooit geïnteresseerd" in hoe ze poepen tot een recente "vermenging" in het ctenophore-veld. In 2016 waren wetenschappers op een conferentie met de naam Ctenopalooza verbaasd over beelden waaruit bleek dat de dieren zowel een mond als een anus hadden. "Als mensen deze video niet zien, zullen ze het niet geloven," gutste zeebioloog George Matsumoto, Ph.D., in Wetenschap. Maar dit was helemaal niet verrassend, zei Tamm, terwijl hij een verhit antwoord schreef dat wetenschappers al sinds 1850 bekend waren.

"Ik heb het nader bekeken vanwege deze verwarring, en daarom vond ik deze come-and-go anus", zegt hij.

Tamm bekeek individuele wrattenkamkamelliefjes urenlang, markerend het intermezzo tussen elke ontlasting, "om het kakritme te krijgen." Met de juiste timing wist hij wanneer hij moest inzoomen met een krachtige microscoop. Toen hij inzoomde op het anale kanaal, de transparante buis die afvaldeeltjes verzamelde, ontdekte hij iets ongekends.

"Ze dwarrelen rond en circuleren, alsof ze wachten tot er iets gebeurt," zegt hij, "en plotseling zie je een opening verschijnen - een porie." Ineens fuseren de innerlijke weefsels van het dier met zijn huid, een doorgang creëren naar de buitenwereld. "Het wordt groter en groter totdat alles wat zich in dat kanaal bevindt, eruit is", vervolgt hij. "En dan begint het te sluiten. En het sluit en sluit totdat het uiteindelijk verdwijnt en je het niet langer ziet."

Zijn ontdekking is een herinnering aan waar biologie over gaat: patiëntobservatie.

"Wees gewoon voorzichtig," hij zegt. "En dat is wat de andere mensen gemist hebben, of geen tijd hadden om te doen, of gewoon niet de moeite namen."

Tussen één en twee gaten

Voor zover Tamm kan vertellen, is dit de eerste keer dat iemand een voorbijgaande anus heeft waargenomen. Het compliceert onze kijk op hoe de anus evolueerde, en voegde wat hij denkt misschien een "tussenstap" toe in het evolutionaire proces.

Het hebben van zowel een mond als een anus, zegt hij, "is een stap vooruit om groter en gecompliceerder te worden" in termen van evolutie. Zonder dit kunnen dieren niet te lang worden, tegelijkertijd eten en verteren, en letterlijk niet schijten waar ze eten. We hebben een lange weg afgelegd sinds onze voorouders van de fles. Maar op een bepaald punt in onze evolutie moesten we de overgang maken van één gat naar twee.

"Het krijgen van een anus is de vraag," zegt Tamm, die uitlegt dat in een embryo de anus wordt gevormd door een samensmelting van weefsel, niet anders dan wat hij in de wrattenachtige kamgelei zag. Het verschil is dat bij de meeste dieren die fusie permanent is: zodra de anus zich in het embryo vormt, heeft het dier het voor het leven. De vreemde wezens van Tamm, om welke reden dan ook, lijken minder doorslaggevend.

"Deze tijdelijke fusie kan een stap in een permanente anus in ctenophores en andere dieren zijn", zegt hij.

Om te bevestigen of er daadwerkelijk fusie plaatsvindt wanneer deze dieren poepen, is hij al van plan de krachtige elektronenmicroscopen te gebruiken in het Woods Hole Marine Biological Laboratory. Meer waard dan elke machine is Tamm's geschenk van geduld. En als je anussen bestudeert, kan een gevoel voor humor ook geen kwaad.

"Als je alleen maar kijkt, kun je veel zien," zegt hij. "Yogi Berra, hoewel het grappig klinkt, had hij gelijk. Hij heeft veel andere uitspraken. Alsof je een vork in de weg ziet, pak die dan. En je weet niet of hij het heeft over een gebruiksvoorwerp. '

Abstract:

Defecatie in de ctenofoor Mnemiopsis leidyi is een stereotype opeenvolging van effectorresponsen die voorkomen met een regelmatig ultradiaans ritme. Hier heb ik met behulp van een videomicroscopie nieuwe functies beschreven en eerdere rapporten van het gastrovasculaire systeem gecorrigeerd tijdens en tussen defecaties. In tegenstelling tot de wetenschappelijke literatuur, ontlastten mensen zich door slechts één van de twee anale kanalen die de enige anale porie bezitten. De anale porie was niet zichtbaar als een permanente structuur zoals afgebeeld in schoolboeken, maar verscheen bij de ontlasting en verdween daarna. Tijdsintervallen tussen herhaalde defecaties bij individuele dieren waren afhankelijk van de lichaamsgrootte, variërend van ~ 10 min in kleine larven tot ~ 1 uur bij grote volwassenen. Differentiële interferentiecontrastmicroscopie onthulde dat zowel het openen als het sluiten van de anale porie leek op een omkeerbare ring van weefselfusie tussen aanliggende endodermale en ectodermale lagen aan het aboral einde. Individuen van M. leidyi lijken dus een intermitterende anus te hebben en daarom een ​​intermitterende door-darm die regelmatig terugkeert. De tijdelijkheid van een zichtbare anale porie in M. leidyi is nieuw en kan licht werpen op de evolutie van een permanente anus en darm in dieren. Bovendien vindt spiegelbeelddimorfie van het diagonale anale complex plaats in larvale ctenophores maar niet bij volwassenen, wat wijst op ontwikkelingsflexibiliteit in diagonale symmetrie van het anale complex.