Hoe zeeanemonen hun giftige stekels loslaten

Een studie heeft onthuld hoe deze dieren hun giftige pijlen afschieten, een proces waar men tot nu toe niets van wist.

Zeeanemonen, die dieren die er als je ze voor het eerst ziet als planten uitzien, zijn in staat om met duizelingwekkende snelheden giftige stekels te lanceren. In feite zijn ze zo snel dat het tot nu toe geduurd heeft voor we de architectuur van deze natuurlijke wapens in detail konden bestuderen.

In dit artikel gaan we in detail in op hoe het hele afvuurproces in zijn werk gaat. Mis het niet, want je zult verbaasd zijn hoe zo’n kleine en schijnbaar onbeduidende soort zo’n ingewikkeld mechanisme kan hebben.

Wat zijn zeeanemonen?

Het eerste wat we moeten doen is alles te weten komen over de dieren waar we ons vandaag op richten. Anemonen zijn neteldieren die tot de orde der actiniaria behoren en verwant zijn aan koralen en kwallen. Zoals hun naam aangeeft leven ze in de zee, en meer bepaald op de zeebodem. Daar hechten ze zich dankzij hun pedaalschijf aan het substraat of de rotsen.

Het zijn solitaire poliepen die zich boven hun cilindrische lichaam verheffen om hun tentakels uit te strekken rond hun mondschijf, waar zich de opening bevindt die naar het spijsverteringsstelsel leidt. In deze tentakels zitten hun wapens, de nematocysten.

Nematocysten, zeer complexe natuurlijke wapens

Een nematocyst is een subcellulaire organelle die gemaakt wordt door cnidocyten. Dit zijn cellen die gespecialiseerd zijn in het maken van deze stekels. Ze komen voor bij neteldieren in het algemeen, niet alleen bij anemonen. Je kunt er dus ook over lezen als je bijvoorbeeld giftige kwallen documenteert.

Ze zijn bedoeld om gif in te enten (of aan de zeebodem te verankeren in geval van stroming). Daarom hebben nematocysten de vorm van een dunne capsule die aan een buisvormige streng vastzit. Sommige hebben kleine stekeltjes die werken als een harpoen, d.w.z. ze dringen gemakkelijk in de prooi maar komen er niet uit.

Het mysterie van hoe zeeanemonen hun stekels lanceren is ontrafeld

Dit proces, waarbij cnidaria hun nematocysten afvuren, gaat zo snel dat tot nu toe alleen een ruwe notie bekend was van hoe het in zeeanemonen werkt. In juni 2022 werden het mechanisme en de architectuur volledig beschreven, zo staat in de in het tijdschrift Natuur gepubliceerde studie (Engelse link).

De soort die voor het experiment gebruikt werd was de zeeanemoon Nematostella vectensis,  inheems in zoutpannen en ondiepe estuaria aan de westkust van de Verenigde Staten. Zijn tentakels zijn gewapend met honderden giftige stekels (nematocysten). Die helpen de zeeanemoon bij de jacht op zijn prooi, waaronder garnalen en plankton in zijn omgeving.

Nematostella vectensis is in staat zijn voedsel in een honderdste van een seconde te vangen. Zoals je je kunt voorstellen, waren er wat vernuft en moderne technologie voor nodig om het hele proces in detail te vangen.

De mechanica van het afvuren van nematocysten

Om het hele proces waarmee deze zeeanemonen hun angel lanceren vast te leggen, gebruikten de wetenschappers een fluorescerende kleurstof. Die was in het lichaam van de dieren geënt. Vervolgens gebruikte men scanning elektronenmicroscopie technologie. Zo bereikten ze een driedimensionale reconstructie van het hele proces.

De draad die van de angel loskomt, is verantwoordelijk voor het inspuiten van het gif. Voor hij de nematocyt verlaat, wordt hij om een centrale as gewonden. Het is deze as die door mechanische prikkels op gang gebracht wordt, en zich als een sok uitbreidt en ronddraait.

Dankzij deze impuls gaat de gloeidraad die het gif bevat naar het uiteinde van de schacht. Daarmee dringt het het lichaam van zijn slachtoffer binnen.

Als de zeeanemoon eenmaal zijn angel op deze manier afvuurt, verliest hij hem. Hij moet dan opnieuw een nieuwe maken, een proces dat uitgevoerd wordt door cellen die nematocyten genoemd worden. Dit zijn ook de capsules die exploderen om de nematocyst vrij te laten.

Het belang van deze ontdekking

Deze studie toont de complexiteit aan van het nematocyst-activeringsmechanisme, dat werkt als een zelf-assemblerende biologische microstructuur. Het in detail leren kennen van dit proces onthult niet alleen weer een mysterie van de natuur. Het opent ook een heel studiegebied. Daarin kunnen mensen deze bevindingen gebruiken om ons leven op de een of andere manier te verbeteren.

Zulke verfijnde organellen zijn een ideaal model voor apparatuur op microscopische schaal. De medische technologie zou bijvoorbeeld veel baat hebben bij een apparaat op microscopische schaal dat stoffen op gang brengt als reactie op bepaalde prikkels.

Dit soort studie is het bewijs dat we moeten blijven zoeken op gebieden die buiten onze waarneming liggen. Ons bevrijden van het idee dat wij de enige complexe wezens op aarde zijn is de sleutel om de wereld te blijven begrijpen en ons leven te verbeteren.