血細(xì)胞反應(yīng)


在42%的分析蛤中記錄到強(qiáng)烈的血細(xì)胞浸潤(rùn)。血細(xì)胞聚集主要出現(xiàn)在鰓絲內(nèi)部和之間(圖6A)以及外套膜組織中(圖6B),盡管在內(nèi)臟團(tuán)中也觀(guān)察到血細(xì)胞浸潤(rùn)。鰓中密集的血細(xì)胞聚集常常導(dǎo)致鰓結(jié)構(gòu)的明顯破壞。血細(xì)胞反應(yīng)偶爾與明顯的包涵體一起觀(guān)察到(圖7B),但更常見(jiàn)的是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)病原體。

活蛤床和混合蛤床蛤類(lèi)寄生蟲(chóng)負(fù)荷的比較


不均勻的樣本量和低寄生蟲(chóng)密度阻礙了對(duì)蛤床和混合床蛤類(lèi)寄生蟲(chóng)負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)上穩(wěn)健的比較。在兩種最流行的寄生蟲(chóng)類(lèi)型中,原生生物 I 在蛤床(39%)的流行率幾乎是混合床(23%)的兩倍。細(xì)菌感染在混合床(35%)比在蛤床(25%)更流行,組織血細(xì)胞浸潤(rùn)也是如此(混合床:59%;蛤床:35%)。


大型生物


超過(guò)60%的受檢蛤含有一個(gè)或多個(gè)鸚鵡螺蟲(chóng)多毛類(lèi)。在大多數(shù)情況下,多毛類(lèi)與蛤組織沒(méi)有密切關(guān)聯(lián),但在三個(gè)實(shí)例中,幼年鸚鵡螺蟲(chóng)與鰓組織緊密關(guān)聯(lián),導(dǎo)致鰓絲移位(圖7)。


黑崖海丘囊蛤中的鸚鵡螺蟲(chóng)多毛類(lèi)(Nautiliniellidae)。(A) 鸚鵡螺蟲(chóng)橫截面(箭頭)位于外套膜和鰓之間;(B) 鸚鵡螺蟲(chóng)橫截面(箭頭)位于鰓絲之間;注意周?chē)w絲的移位。f,足;g,鰓;m,外套膜。比例尺:50微米。


討論


解釋滲口雙殼類(lèi)大量死亡的任何嘗試都因我們無(wú)法知道死亡何時(shí)發(fā)生以及當(dāng)時(shí)的環(huán)境條件如何而變得復(fù)雜。缺乏大量的沉積物覆蓋以及貝殼完整且未風(fēng)化的情況表明,黑崖海丘現(xiàn)場(chǎng)的蛤類(lèi)死亡相對(duì)較近(數(shù)月到數(shù)年,而不是數(shù)十年)。


海底硫化物通量的短暫變化已被認(rèn)為是深海滲口環(huán)境中雙殼類(lèi)大量死亡的原因(例如Jollivet, 1990; Van Dover等人,2003)。如果黑崖海丘蛤殼下方的沉積物氧化還原剖面與附近背景沉積物的氧化還原剖面相匹配,我們會(huì)得出結(jié)論,蛤中的化能自養(yǎng)共生體可能無(wú)法獲得足夠的硫化物生存。但是蛤殼床下方沉積物的還原條件表明,硫酸鹽還原和硫化物生成仍然強(qiáng)勁,饑餓在這種情況下不太可能是蛤類(lèi)死亡的原因。然而,沒(méi)有硫化物濃度和通量的定量測(cè)量,我們不能確定棲息地質(zhì)量未受硫化物毒性水平的損害。囊蛤的硫化物需求可能在同一物種內(nèi)受到嚴(yán)格限制,并且在物種之間可變(Goffredi & Barry, 2002)。例如,蒙特雷灣冷泉共存的兩種囊蛤物種(Calyptogena pacifica 和 Calyptogena kilmeri)具有不同的硫化物吸收和同化模式(Goffredi & Barry, 2002)。Calyptogena pacifica 在硫化物吸收、運(yùn)輸和氧化方面比 C. kilmeri 更高效,因此適合棲息在硫化物可用性較低的環(huán)境中(Goffredi & Barry, 2002)。C. kilmeri 及其共生體較低的硫化物代謝效率需要更高的環(huán)境硫化物水平(Goffredi & Barry, 2002)。即使硫化物可用性的微小變化也可能對(duì)蛤的健康和存活產(chǎn)生巨大影響(Goffredi & Barry, 2002),并可能解釋黑崖海丘現(xiàn)場(chǎng)的蛤類(lèi)死亡。盡管對(duì)黑崖海丘囊蛤的具體硫化物需求存在不確定性,但蛤床、混合蛤殼床和蛤殼床下方相似的氧化還原剖面表明,除了流體通量變化之外的其他因素,包括寄生和疾病,可能促成囊蛤的死亡。


疾病對(duì)黑崖海丘雙殼類(lèi)的潛在影響已在貽貝 Bathymodiolus heckerae 的組織病理學(xué)分析中得到證明(Ward等人,2004)。在這些貽貝的消化道中發(fā)現(xiàn)了一種致病性病毒樣包涵體,并與組織質(zhì)量退化和繁殖能力下降相關(guān)(Ward等人,2004)。雖然疾病似乎在黑崖海丘貽貝種群結(jié)構(gòu)中起作用(Ward等人,2004),但寄生對(duì)黑崖海丘蛤類(lèi)的影響并不明顯。盡管在黑崖海丘貽貝(5種)和蛤類(lèi)(6種)中觀(guān)察到的寄生蟲(chóng)類(lèi)型數(shù)量相似,但貽貝的感染密度和感染任何寄生蟲(chóng)的個(gè)體數(shù)量都更高。消化組織通常是雙殼類(lèi)的感染門(mén)戶(hù)(Lauckner, 1983; Pipe & Coles, 1995),其在囊蛤中的退化狀態(tài)(Boss & Turner, 1980; Goffredi & Barry, 2002)可能限制了病原體的侵入點(diǎn)。沒(méi)有一種蛤寄生蟲(chóng)對(duì)整體組織質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。最常見(jiàn)的寄生蟲(chóng),原生生物 I,似乎是無(wú)害的。病毒樣包涵體 I(有時(shí)與組織壞死相關(guān))和細(xì)菌感染 I(與鰓絲的局部破壞和退化相關(guān)),似乎是潛在的疾病因子,如果以更高的密度存在,可能促成這些種群的死亡。病毒感染與淺水軟體動(dòng)物的嚴(yán)重死亡有關(guān)(Lauckner, 1983)。細(xì)菌感染 I 可能是繼發(fā)性定植者,利用因受傷或其他因素而受損的組織。可能的腸道細(xì)菌與消化上皮組織退化有關(guān),但極低的感染流行率和密度,加上消化道在囊蛤營(yíng)養(yǎng)中的相對(duì)不重要(Goffredi & Barry, 2002),表明這種寄生蟲(chóng)不太可能在黑崖海丘滲口的蛤類(lèi)群落中起結(jié)構(gòu)作用。


迄今為止,已經(jīng)使用光學(xué)顯微鏡描述了四種滲口軟體動(dòng)物(兩種貽貝[Powell等人,1999; Ward等人,2004]、一種帽貝[Terlizzi等人,2004]和一種蛤[本研究])的微寄生蟲(chóng)(表1)。在所有四種物種中都觀(guān)察到鰓和/或消化組織中的類(lèi)立克次體包涵體和與鰓絲相關(guān)的原生生物(包括纖毛蟲(chóng))。病毒樣包涵體目前僅見(jiàn)于黑崖海丘的蛤類(lèi)和貽貝。

宿主物種 地點(diǎn) 寄生蟲(chóng)類(lèi)型 感染部位 大小 參考文獻(xiàn)
Bathymodiolus sp.
墨西哥灣碳?xì)浠衔餄B口
550-560米
類(lèi)立克次體菌落 鰓上皮 10-15微米 Powell等人,1999
消化組織 25微米
細(xì)胞外鰓纖毛蟲(chóng) 鰓絲之間 20微米
鰓玫瑰花結(jié) 鰓上皮 2-5微米細(xì)胞,每個(gè)液泡12至28個(gè)細(xì)胞
類(lèi)Bucephalus包涵體 性腺(重度感染時(shí)全身) 無(wú)數(shù)據(jù)
Bathymodiolus heckerae
黑崖海丘甲烷滲口
2155米
類(lèi)立克次體菌落
細(xì)胞外鰓纖毛蟲(chóng)
鰓和外套膜上皮
鰓絲之間
20微米
30微米
Ward等人,2004
類(lèi)衣原體包涵體 消化組織 50微米
病毒樣包涵體 消化組織 5微米
Paralepetopsis floridensis
佛羅里達(dá)陡崖鹵水滲口
3288米
類(lèi)立克次體菌落 消化組織 25-30微米 Terlizzi等人,2004
細(xì)菌包涵體 消化組織 15微米
囊蛤
黑崖海丘甲烷滲口
2155米
類(lèi)立克次體菌落 鰓上皮 20微米 8微米 本研究
可能的細(xì)菌包涵體 消化組織 2-3微米
細(xì)菌感染 鰓絲 200微米
病毒樣包涵體 鰓上皮 5微米
外套膜上皮 10微米
原生生物 鰓上皮 15微米

雖然幼年多毛類(lèi)引起的鰓結(jié)構(gòu)宏觀(guān)移位可能干擾鰓功能,但未發(fā)現(xiàn)與鸚鵡螺蟲(chóng)多毛類(lèi) Vesicomyicola trifurcatus 相關(guān)的嚴(yán)重壞死。這些組織學(xué)觀(guān)察結(jié)果與鸚鵡螺蟲(chóng)多毛類(lèi)與其囊蛤宿主之間的共棲關(guān)系一致(Van Dover等人,2003)。


血細(xì)胞的吞噬作用是軟體的主要內(nèi)部免疫防御(Pipe & Coles, 1995),血細(xì)胞浸潤(rùn)可能是寄生蟲(chóng)感染的跡象。大多數(shù)分析動(dòng)物中存在血細(xì)胞反應(yīng),表明存在光學(xué)顯微鏡未檢測(cè)到的病原體。許多感染只能通過(guò)宿主反應(yīng)的存在和強(qiáng)度來(lái)推斷(Lauckner, 1983),盡管血細(xì)胞浸潤(rùn)并不總是疾病的指標(biāo);血細(xì)胞聚集也發(fā)生在對(duì)受傷或其他非感染性脅迫的反應(yīng)中(Pipe & Coles, 1995)。


盡管在受檢蛤類(lèi)中未檢測(cè)到強(qiáng)致病性寄生蟲(chóng),但存活率往往很少揭示疾病信息,因此現(xiàn)在將寄生排除為黑崖海丘蛤類(lèi)種群死亡的潛在貢獻(xiàn)者為時(shí)過(guò)早,特別是因?yàn)閺幕旌洗彩占母蝾?lèi)中細(xì)菌感染 I 和血細(xì)胞反應(yīng)的流行率比從蛤床收集的蛤類(lèi)高10%到20%。所有寄生蟲(chóng)的感染密度都很輕,因此無(wú)法評(píng)估這些寄生蟲(chóng)重度侵染的潛在影響;在低數(shù)量下看似無(wú)害的寄生蟲(chóng)在較高密度下可能變得致病(Smolowitz, 1997)。例如,淺水雙殼類(lèi)中的類(lèi) QPX 原生生物寄生蟲(chóng)在健康個(gè)體中以低數(shù)量記錄,但在高密度存在時(shí)與嚴(yán)重死亡相關(guān)(Whyte等人,1994; Smolowitz, 1997)。


值得對(duì)黑崖海丘囊蛤的寄生進(jìn)行進(jìn)一步研究,應(yīng)包括寄生蟲(chóng)的電子顯微鏡研究,特別是病毒樣外套膜和鰓上皮包涵體,以確認(rèn)感染因子的性質(zhì)。使用特定染色靶向推定寄生蟲(chóng)以及使用分子方法表征寄生蟲(chóng)感染也是必要的。