Kemosinteza in simbioza

V vročih in toplih vrelcih je veliko različnih vrst bakterij in arhej. Številne med njimi lahko proizvajajo hrano s postopkom, imenovanim kemosinteza. Tako, denimo, za oksidacijo vodikovega sulfida uporabljajo strupeni vodikov sulfid – plin z vonjem gnilih jajc – iz tekočine v vrelcu ter kisik iz okoliške morske vode. Hkrati se med to reakcijo zmanjša vsebnost kisika. Pri tem procesu se sprosti veliko energije. Ta se uporabi za pretvorbo anorganskega ogljikovega dioksida v organski ogljik, ki je njihova hrana. Princip je enak kot pri fotosintezi v rastlinah, le da bakterije namesto sončne energije uporabljajo energijo kemičnih spojin.

Kar nekaj velikih živali, kot so orjaški cevni črvi, pompejski črvi, školjke in celo majhni črvi, podobni mehkužcem, živi v simbiozi z žveplovimi bakterijami. Te so bodisi v živalih, kar denimo velja za cevne črve in školjke, bodisi živijo na koži živali, kot pri pompejskih črvih in črvastih mehkužcih. Vsem tem živalim rečemo gostitelji, žveplovim bakterijam pa simbionti.

Simbionti prejemajo od gostitelja vse kemikalije, ki jih potrebujejo za vezavo anorganskega ogljika in proizvodnjo hrane, ki jo bakterije uporabljajo za svojo rast, a jo delijo z gostiteljem. Simbionti hranijo gostitelja. Nekateri gostitelji se dodatno hranijo s prosto živečimi bakterijami tako, da jih lovijo z usti in prebavljajo v črevesju. To velja za školjke, pompejske črve in črvaste mehkužce, le cevni črvi nimajo več niti ust niti črevesja, ampak živijo izključno od hrane, ki jo dobijo od simbiontov.

Z leve proti desni (fotografije: Monika Bright)

Črvasti mehkužci iz debla Mollusca in razreda Solenogastres z znanstvenim imenom Helicoradomenia. Ti približno 3 mm dolgi črvi nimajo lupine, ki jo nadomeščajo drobne ščetine iz enake snovi kot so lupine školjk in polžev. Simbionti živijo med temi ščetinami, nekaj pa so jih našli tudi v koži.

Pompejski črv spada v deblo Annelida, družina Alvinellidae (znanstveno ime Alvinella pompejana). Ti črvi živijo v “črnih” vulkanskih dimnikih. Še zmeraj je sporno, kje je njihova temperaturna meja. Tam, kjer gradijo cevi, so izmerili temperaturo vse do 120 oC. Ker se črvi lahko gibljejo v svojih ceveh in sami spreminjajo temperaturo, se zdi verjetno, da prenesejo temperaturo okoli 50 °C. Nobena druga oceanska žival ne preživi v tako vročem okolju.

Tako imenovani orjaški cevni črv Riftia pachyptila iz debla Annelida, razred Siboglinidae, preučujejo že več kot 20 let. Je najhitreje rastoči nevretenčar, ki ga poznamo. V prvem letu življenja lahko zraste do 80 cm, čeprav nima niti ust niti črevesja. Zato pa ima v telesu bakterije, ki jih gosti v organu, imenovanem trofosom.

Školjka Bathymodiolus thermophilus spada v deblo mehkužcev (Mollusca), družina školjk. Žveplove bakterije se nahajajo v škrgah živali. Te školjke se lahko premikajo, zato lahko izberejo ustrezne življenjske razmere. Tem živalim ustreza temperature, kinaj se ne bi spustila več kot do nekaj stopinj nad temperaturo hladnega okoliškega morja.