The Sclerolinum contortum symbiosis from hydrocarbon seeps in the Gulf of Mexico - Eichinger, Irmgard (2012)
Sclerolinum ist eine kleine Gattung zarter mariner Röhrenwürmern. Gemeinsam mit Vestimentife-ra, Osedax und Frenulaten bildet es die monophyletische Polychaeten Familie der Siboglinidae. Sibogliniden sind bekannt für ihre symbiotische Lebensweise. Während ihrer Entwicklung bilden sie ein eigenes gut durchblutetes Organ für ihre bakteriellen Endosymbionten, das Trophosom, und reduzieren ihren gesamten Verdauungstrakt. Um mehr Klarheit in die Diskussion über diese kleine und wenig erforschte, aber umstrit-tene Sibogliniden Gruppe zu bringen, wurde eine Sclerolinum Population von Hydrocarbon Seeps im Golf von Mexiko untersucht. Diese Studie offenbart, dass beide, Wirts- und Symbiontenart, identisch mit der Sclerolinum contortum Symbiose sind, beschrieben vom arktischen Haakon Mos-by Mud Volcano. Das deutet auf eine hohe Symbionten-Wirts- Spezifität, eine weite geographische Verbreitung dieser Symbiose und einen Schwefel oxidierenden Stoffwechsel der Symbionten hin. Bisher war das Trophsom von Sclerolinum kaum erforscht und ein endodermaler Ursprung war favorisiert. In dieser Arbeit werden Ursprung, Organisation und Mikroanatomie dieses Organs beschrieben. Es wird gezeigt, dass sich das Trophosom von Sclerolinum aus dem viszeralen Meso-derm entwickelt, und daher die Hypothese aufgestellt, dass das Trophosom der Schwesterngruppe Vestimentifera und Sclerolinum ein homologes Merkmal darstellt. Ein spezifischer Zellzyklus ge-richtet von vorne nach hinten innerhalb des Trophosomes wird beschrieben. Im hinteren Anteil des Trophosomes wurden kleine Schwefel Vesikel innerhalb der Bakterien und riesige Schwefel Kri-stalle zwischen den Symbionten entdeckt. Die Möglichkeit, dass die Bakterien diese nicht toxi-schen Kristalle aus giftigem Sulfid produzieren, und es dadurch dem Wirt ermöglichen einen für aerobe Lebewesen toxischen, sulfidischen Lebensraum zu besiedeln, wird diskutiert. Die Anatomie von Sclerolinum wurde in dieser Arbeit zum ersten Mal untersucht, resultie-rend in einer ausführlichen Beschreibung der Organsysteme. Eine Körperuntergliederung in Kopf, Rumpf und Opisthosoma, sehr ähnlich zum Körperbau von Vestimentifera, wird vorgeschlagen. Sclerolinum is a small genus of slender marine tubeworms, which together with vestimentiferans, Osedax and frenulates forms the monophyletic polychaete family Siboglinidae, famous for their symbiotic lifestyle. Siboglinids lack a digestive system as adults, but during their ontogeny they develop a highly vascularized organ, the trophosome, to accommodate bacterial endosymbionts. A Sclerolinum population from deep-sea hydrocarbon seeps in the Golf of Mexico was in-vestigated to improve our knowledge of this highly debated but little studied siboglinid taxon. This study revealed that both, host and symbiont species, are identical to the Sclerolinum contortum symbiosis described from the arctic Haakon Mosby Mud Volcano. These results indicate high symbiont specificity at host species level, a broad geographic distribution of this symbiosis and a sulfide-oxidizing metabolism of the symbiont. The symbiont housing organ of Sclerolinum was nearly unknown until now and an endo-dermal origin was favored. In this investigation the origin, ultrastructure and organization of the Sclerolinum trophosome are described. A visceral mesodermal origin is shown, which indicates that the trophosome of the sister clade vestimentiferans and Sclerolinum is a homologous character. A specific cell cycle within the symbiont-housing organ of S. contortum directed along the longitu-dinal body axis from anterior to posterior is described. Within the posterior trophosome small ele-mental sulfur vesicles produced by the symbionts as well as extremely large sulfur crystals between the bacteria were detected. A symbiont driven sulfide detoxification producing nontoxic crystals and therefore enabling the host to colonize a stressful sulfidic environment is discussed. The anatomy of Sclerolinum was investigated for the first time and resulted in a detailed description of the organ systems. A Sclerolinum body organization, divided into a head, trunk, and opisthosoma, very similar to that of the vestimentiferans, is suggested.