Como funcionam os vermes tubulares do Volcano Vent

Aqui é onde as coisas começam a ficar realmente interessantes. Criaturas fantasmagóricas e bioluminescentes se materializam da escuridão. Eles olhariam para você com curiosidade se tivessem olhos, mas qual é o ponto de visão aqui embaixo? Felizmente, sua herança atlante concede a você não apenas a capacidade de ver na escuridão (a escuridão mais escura que existe), mas também para sobreviver à pressão esmagadora de toda a água acima e ao seu redor.

Atraído pelo movimento à distância, você se aproxima de um dos lugares mais estranhos do planeta – uma abertura no fundo do oceano onde a crosta terrestre está se separando e expelindo água do mar superaquecida e tóxica de suas entranhas. Certamente nada poderia viver em um inferno como este. Mas, para seu espanto aquático, o lugar é atapetado com enormes organismos tubulares brotando do solo como gigantescos e dementes caules de trigo.

Essas coisas não apenas estão sobrevivendo, elas estão prosperando aqui. As plumas vermelhas que as cobrem estão acenando satisfeitas nas correntes oceânicas, como se não pudessem ter escolhido um lugar melhor para se estabelecer. E eles estão certos. Essas criaturas (com o rótulo grotesco mas evocativo de "vermes tubulares") são especialmente adaptadas para florescer nesta, a mais adversa das condições de crescimento imagináveis.

1. De Worms e Subs
2. Estilos de vida do quente e ventilado
3. Totalmente Tubular
4. Mistérios dos Ventos

Vamos começar falando sobre Alvin. Não o amado porco-da-terra de brinquedo dos anos 70, nem aquele esquilo cantante, mas o submersível de três pessoas, com braços robóticos, submersível em alto mar que estrelou uma série de descobertas espetaculares no fundo do oceano desde meados da década de 1960. A descoberta mais famosa de Alvin foi o naufrágio do Titanic na década de 1980.

Quase uma década antes, em 1977, os cientistas estavam pilotando Alvin em torno de um respiradouro no fundo do mar nas proximidades das Ilhas Galápagos quando tropeçaram, ou melhor, flutuaram sobre um campo de seres muito estranhos. Eles esperavam ver nada além de uma paisagem marinha estéril. Em vez disso, seus faróis captaram um oásis exuberante de organismos até então invisíveis. A nova espécie mais proeminente foi nosso amigo, o verme tubular [fonte: Trivedi ].

Essa descoberta foi como uma bomba lançada sobre todo um conjunto de suposições biológicas. Essas criaturas viviam em um ambiente onde ninguém pensava que a vida era possível. Na base de nossa familiar cadeia alimentar terrestre estão as plantas fotossintéticas que comem a luz do sol. Então, como pode alguma coisa viver onde não há sol?

Mundo diferente, cadeia alimentar diferente. Em vez de uma base fotossintética para a dieta local, há uma quimiossintética. Isso significa que os organismos no fundo da cadeia alimentar no fundo do oceano estão comendo produtos químicos. De fato, como disse Tim Shank, um dos principais pesquisadores no campo da vida das fontes em águas profundas, as fontes abrigam a maior "comunidade quimiossintética" da Terra [fonte: Nevala ]. E essa comunidade existe há muito tempo. O registro fóssil mostra que os ancestrais dos vermes tubulares modernos e seus vizinhos de cloacas estavam começando ao mesmo tempo que os dinossauros [fonte: Shank ].

Mas os vermes tubulares gigantes não são os únicos vermes lá embaixo. Fazendo companhia a eles estão pequenos caras do tamanho de palha chamados vermes de Jericó, vermes alaranjados eriçados, vermes bentônicos contorcidos e vermes vermelhos da palma do tamanho do seu dedo [fonte: Stover ].

Curiosamente, embora existam vermes tubulares em respiradouros em todo o Oceano Pacífico, não há nenhum no Atlântico onde criaturas como camarões do fundo do mar dominam a cena. Ninguém sabe ao certo por que isso acontece, mas há muitos fatores que podem estar por trás disso. Uma teoria sugere que, quando o Oceano Atlântico estava se formando, era extremamente salgado, uma condição que os camarões toleram melhor do que os vermes tubulares. Uma vez que os camarões estão firmemente estabelecidos, eles nunca deixam os vermes tubulares entrarem. Isso porque os camarões raspam as superfícies ao redor das aberturas para as bactérias que eles gostam de comer, o que significa que eles provavelmente comem qualquer larva de vermes tubulares antes de terem a chance de crescer [fonte: Shank ].

Uma das coisas mais estranhas sobre o clima em torno dos respiradouros do mar profundo é que as temperaturas são extremas. Extremamente diferente, isso é. A água que sai das aberturas pode ser tão quente quanto 752 graus Fahrenheit (400 graus Celsius), mas a apenas uma polegada (3 centímetros) da abertura da abertura, a água já está abaixo de 36 graus Fahrenheit (2 graus Celsius). Assim, a maioria dos organismos que vivem em torno de respiradouros tem que suportar temperaturas que pairam um pouco acima de zero. Em outras palavras, eles não estão lá para o bom tempo. É tudo sobre o ensopado químico que sai das aberturas [fonte: Stover ].

O principal composto químico proveniente das aberturas é o sulfeto de hidrogênio. As bactérias que colonizam os respiradouros do fundo do mar prosperam no material. Por sua vez, os vermes tubulares dependem inteiramente de bactérias para sua alimentação – mas não têm boca nem estômago. O que eles têm são enormes quantidades de bactérias alojadas dentro deles – 285 bilhões de bactérias por onça (28 gramas) de tecido, na verdade. Na verdade, além de suas bactérias, não há muito em seu verme tubular gigante típico além de uma aorta e algumas gônadas envoltas em um tubo branco de 1,2 a 1,8 metros de comprimento enraizado no fundo do oceano [fonte: Trivedi ].

Tubeworms are decked out with red plumes on top, but they're not just for looks. The plumes are red because they're full of blood. The hemoglobin in the blood binds to the hydrogen sulfide floating by and moves it down into the tube where bacteria oxidize it and produce the carbon compounds the tubeworms need to live. The tubeworms and their bacteria live in a completely symbiotic relationship , each benefiting from the other [source: Stover].

The only problem is that vents don't vent forever. They can switch on or off suddenly without any notice. And when they switch off, the flow of hydrogen sulfide stops, which means all the organisms in the environs die. And since the vents are isolated from one another like undersea islands, the big question is: How do those tubeworms manage to colonize the next vent that appears far away across the seafloor?

Since the discovery of tubeworms in 1977, scientists have been scratching their heads about vent colonization. After all, these tubeworms have specifically adapted to a highly specialized environment that has the capricious quality of switching on and off at random. And, to add another layer of difficulty to tubeworm propagation, the vents are little oases on the vast desert of the seafloor. How do organisms that are rooted to the ground spread to another vent that might be more than 50 miles (80 kilometers) away?

After much intensive and inventive research, scientists are closing in on an answer. To start with, it's important to know how tubeworms make babies. That part is easy: They do it the same way shellfish do, by unleashing eggs and sperm into the water. The sperm bump into the eggs and combine to form larvae. The larvae drift on the currents like dandelion spores on the wind, until they come to rest, hopefully on a hospitable spot suited to their highly specific needs — i.e., a vent.

Here's where things get interesting: It turns out that those larvae are born with a ton of energy. Not rambunctious-toddler energy, but stored energy in the form of lipids. In fact, they've got enough of the stuff to last for 40 days.

But still, within that 40-day allotment, how do those larvae get from point A to point B? Researchers had to be creative because trying to keep track of thousands of microscopic specks in the pitch darkness of the deep sea is no joke. They started by building computer models of the currents and then releasing virtual larvae into those currents. Once they had some interesting results, they dumped a harmless, trackable chemical compound near a vent and watched what happened.

They soon discovered that the currents around a vent can carry the little tubeworms-to-be along the mid-ocean ridges where vents are found. Even if the currents eddy and veer off course, they can still swing back and drop their passengers in hospitable vent territory where they can happily grow to full tubeworm adulthood [source: Villano].

Historically, how could tubeworms and their other vent colleagues have spread to vents that were more radically isolated from each other? It turns out, there might be some handy stepping stones between vents that are more widely dispersed.

Have you ever caught yourself idly wondering, just what happens to whales when they die? Well, it turns out that there's something called a "whale fall ," which refers to a dead whale sinking down to the bottom of the ocean. There, it becomes food. A lot of food. The microbes that tuck into the whale's soft tissue produce hydrogen sulfide. Sound familiar? That's the stuff those vent bacteria love to feast on. And the bacteria like to live in symbiotic bliss with tubeworms. In fact, studies have shown that whale falls have 10 species in common with vents [source: Shank]. Two of them are miniature versions of the giant vent tubeworms to which they're related. These little worms also live symbiotically with bacteria, and it appears they co-evolved with whales over the past 40 million years [source: MBARI].

Another stepping stone for chemosynthetic deep-sea fauna like tubeworms may be something called "seeps." These are areas in shallower waters where methane and hydrogen sulfide seep from the ocean floor, supporting a variety of chemosynthetic species. The tubeworms that live at seeps aren't the same as the ones that cluster around vents, but they share enough in common to make some researchers theorize that species could migrate back and forth between seeps and vents.

In the past few centuries, yet another stepping stone has been introduced: shipwrecks . As the wood from old shipwrecks decays, it produces the chemical nutrients those marine bacteria crave.

Taken together, whale falls, seeps and shipwrecks might help to explain how deep-sea critters like tubeworms survive and disperse themselves across the vast tracts of the ocean floor.

Author's Note: How Volcano Vent Tubeworms Work

I'll confess that until researching this article I never gave tubeworms a second thought. Now that I've given them a second, third and fourth thought, I'm intrigued. There's something oddly reassuring about the existence of creatures that can live without sunlight and under crushing pressure while thriving on chemical compounds that would be toxic to most organisms. Come the robot/zombie/nuclear/environmental apocalypse when all life on Earth appears to be wiped out, those tubeworms and their ilk will still be down there enjoying the weird world of deep-sea vents oblivious to our travails topside.

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