Kırmızı Dev Tüp Solucanı (Riftia pachyptila): Kemosentez Yoluyla Beslenen İlginç Omurgasız Hayvan!

1977 yılında, jeolog Jack Corliss’in liderliğini yaptığı Pasifik Okyanusu tabanındaki Galapagos Çöküntüsü'nü (İng: "Galapagos Rift") inceleme gezisinde, dev tüp solucanı olarak isimlendirilen Riftia pachyptila canlısı keşfedildi. Ancak bu canlının resmi olarak tanımlanması ve literatüre eklenmesi 1981 yılında Merredith Jones tarafından yapıldı.

Kırmızı Dev Tüp Solucanlarının Anatomisi

Dev tüp solucanın tüpünün en üst kısmında “plume” adı verilen, "solunum tüyü" olarak da bilinen parlak kırmızı ve geniş yüzey alanına sahip, tüye benzer bir organ bulunur. Plume organının kırmızı renkte olmasının nedeni, çok fazla hemoglobin, yani kan içermesidir. Ayrıca, oksijen (O₂), karbondioksit (CO₂) ve hidrojen sülfür (H₂S) gibi bileşiklerin deniz suyu ile filtreleyerek değişimini sağlar.

Dev tüp solucanının, omurgaları yoktur onun yerine dış iskelet görevi gören tüp kısmı, kitin adı verilen sert ve doğal olan maddeden oluşur. Tüp kısmının asıl görevi ise avcılar ve zehirli kimyasallar gibi dışarıdan gelecek zararlara karşı korumaktır.

Tüpün içindeki solucanın vücudu renksizdir ve dev tüp solucanları kas yapısı sayesinde asla tüplerinden ayrılmaz çünkü kas yapısı, solucanı tüp içerisinde tutmaya yarar. Ayrıca, vestimentum bölgesinde kalp organına benzer bir organ bulunur ve kapalı dolaşım sistemine sahiptir.

Dev tüp solucanlarının gözleri yoktur. Fakat, görme yetisi olmamasına rağmen hareket ve titreşimleri algılayabilir ve tehdit edildiklerinde koruyucu tüplerine geri çekilirler.

Bunlara ek olarak, kırmızı dev tüp solucanlarının, ağız ve sindirim sistemi yapısı bulunmamaktadır ve dev tüp solucanlarının bu eşsiz yapısı diğer hayvan türlerinden ayıran en önemli özelliklerinden biridir. Ağız ve sindirim sistemine sahip olmayan tüp solucanlarının beslenebilmeleri için kendilerine özgü olan ve çok sayıda kükürt kristali içeren “trofozom” adı verilen bir iç organ bulunmaktadır ve bu organ, endosimbiyotik yani karşılıklı fayda sağladıkları bakterilere ev sahipliği yapmaktadır. Ağız ve sindirim sistemine sahip olmayan dev tüp solucanları besin ihtiyaçlarını trofozomda bulunan ve kükürt, bir diğer adı ile sülfür (S), metabolize edebilen bu bakteriler sayesinde karşılamaktadır. Peki bu işlem nasıl gerçekleşir?

Kırmızı Dev Tüp Solucanları Nasıl Besin Elde Eder?

Hidrotermal menfezlerde yaşayan toplulukların merkezinde yer alan neredeyse hiç ışık almayan dev tüp solucanları, plume organları sayesinde yaşadıkları bölgedeki hidrotermal kaynaklardan gelen oksijen (O₂) ve hidrojen sülfür (H₂S) soluyarak sülfürü yapılarına almaktadırlar. Kolayca bağlanabilme ve ayrılabilme özelliğe sahip olan hemoglobin yapısı sayesinde, topladıkları sülfürü kan aracılığı ile trofozom organına iletirler. Hemoglobin yapısı içerisinde bulunan sülfür ve oksijen, tepkimeye girerek sülfürün oksitlenmesine neden olmaktadır.

Dünyadaki en eski metabolizma şekillerinden biri olan kemosentez işlemi, özünde kısmen fotosenteze benzemektedir. Kemosentez, fotosentezden farklı olarak, güneş ışığını kullanmak yerine, inorganik kimyasalları enerji için kullanır. Fakat hem kemosentez hem de fotosentezde kullanılan enerji kaynakları farklı olsa da, işlemin sonucunda enerji dönüştürülerek organik madde sentezlenir. Trofozomda bulunan kemosentetik bakteriler, sülfür ve oksijenin oksitlenmesi sırasında ortaya çıkan enerjiyi kullanarak, karbondioksiti indirger ve enerji bakımından zengin organik madde üretmektedir.

Trofozomun içerisinde bulunan kemosentetik bakteriler aynı zamanda sülfür bakterileridir ve H₂S’yi oksitleyerek kemosentez işlemini gerçekleştirirler.

Kemosentez Denklemi:

18H₂S + 6CO₂ + 3O₂ → C₆H₁₂O₆ + 12H₂O + 18S

Veya kimyasal formülleri okumayı bilmeyenler için:

18 Hidrojen sülfür + 6 Karbondioksit + 3 Oksijen → Glukoz + 12 Su + 18 Sülfür

Üreme

Kırmızı dev tüp solucanları, her canlı gibi genlerini bir sonraki nesle aktarmak için üreyerek çoğalmak zorundadır. Dişiler, yavaşça yukarıya doğru yüzen yağ (lipit) bakımından zengin ve sperme göre daha büyük boyutta olan yumurtalar üretir ve suya bırakırken; erkekler de yüzlerce sperm içeren sperm demetlerini suya bırakırlar. Yumurta ve sperm birleşerek döllenme olayı gerçekleşir. Yumurtanın içerisinden larvalar çıkar ve bulundukları bölgeden aşağı doğru yüzerek kayalara yapışırlar bu sayede yeni tüp solucan toplulukları oluştururlar. Larvalar olgunlaşarak küçük solucanlara dönüşürken, geçici olarak simbiyotik bakterilerin içeriye girebilmesi için ilkel bir ağız ve bağırsak geliştirirler. Daha sonrasında ise solucanlar yaşlandıkça, ağız ve bağırsak yapısı yok olur ve bakteriler içeride kalır.^[1]

Ağız ve sindirim sistemi olmayan kırmızı dev tüp solucanları, besin ihtiyacını bu işlem sayesinde karşılayabilmektedirler. Üretilen organik maddeler hem riftia hem de bakterilerin gelişimi için yeterli besin kaynağı olmaktadır. Dev tüp solucanları yılda 20-30 cm uzamaktadır ve 10 yıldan kısa bir süre içerisinde 2 metre uzunluğuna ulaşabilmektedir.