Diversity and host specificity of shrimp-like crustaceans (Decapoda: Caridea) associated with mesophotic and deep-sea coral communities in the western Atlantic

Diep onder het zonovergoten oppervlak van de oceaan, waar het licht vervaagt in een eeuwige schemering en het water koud en zwaar wordt, liggen uitgestrekte bossen van koraal. Dit zijn niet de levendige, ondiepe riffen die men vaak ziet tijdens tropische vakanties, maar diepwatergemeenschappen die zich uitstrekken van de middelmatige diepten tot aan de donkere afgrond. Hoewel deze ecosystemen al lang bekend zijn, blijven ze grotendeels onverkend, simpelweg omdat ze zo moeilijk te bereiken zijn. Wetenschappers zijn er onlangs achter gaan komen dat deze donkere koraaltuinen niet slechts stille, lege landschappen zijn; het zijn bruisende steden vol leven. Onder de meest overvloedige en diverse bewoners van deze diepe riffen bevinden zich minuscule, garnaalachtige wezens. Deze dieren, bekend als carideë equal garnalen, leven vaak in een nauwe samenwerking met de koralen, sponzen en andere ongewervelden die het rif vormen. Sommige van deze garnalen vertrouwen hun hele leven op één enkele gastheer, terwijl anderen vrij bewegen tussen verschillende soorten woningen. Het begrijpen van wie waar leeft en hoe zij van elkaar afhankelijk zijn, is cruciaal voor het beschermen van deze kwetsbare omgevingen, vooral nu menselijke activiteiten zoals diepzee-mijnbouw en vervuiling deze beginnen te bedreigen.

Een team van onderzoekers trok onlangs uit om deze verborgen wereld van diepwatergarnalen in de westelijke Atlantische Oceaan in kaart te brengen, waarbij de focus lag op de wateren voor de noordelijke Golf van Mexico en nabij Puerto Rico. Ze wilden weten hoeveel verschillende soorten van deze garnalen op diep koraal leven, of sommigen slechts passanten zijn terwijl anderen permanente bewoners zijn, en of er soorten zijn die identiek lijken maar genetisch gezien verschillend zijn. Om deze vragen te beantwoorden, combineerden de wetenschappers traditionele methoden van het bestuderen van fysieke kenmerken met moderne genetische instrumenten. Ze verzamelden monsters van diepten variërend van net onder de 30 meter tot meer dan 1.800 meter, met behulp van onderwaterrobots (remotely operated vehicles) die specimens kunnen oppakken en autonome structuren die op de zeebodem rusten om alles te verzamelen wat zich erop vestigt.

De resultaten van dit onderzoek onthulden een wereld die veel complexer is dan voorheen werd aangenomen. De onderzoekers identificeerden 61 verschillende soorten garnaalachtige crustaceeën in hun monsters. Echter, het verhaal eindigt niet bij een eenvoudige telling. Door het DNA van deze wezens te analyseren, ontdekte het team dat veel van de garnalen die zij als één enkele soort beschouwden, eigenlijk groepen van verschillende, nauw verwante soorten waren die er voor het menselijk oog bijna exact hetzelfde uitzien. Dit zijn zogenaamde cryptische soorten, en het vinden hiervan suggereert dat de werkelijke diversiteit van het leven in deze diepe riffen waarschijnlijk veel hoger ligt dan de huidige registers laten zien. De studie benadrukte ook dat de methoden die gebruikt werden om de monsters te verzamelen er sterk toe deden. De robots die specifieke koralen konden oppakken, vonden een andere set garnalen dan de stationaire structuren die op de oceaanbodem werden achtergelaten, wat bewees dat wetenschappers meerdere instrumenten nodig hebben om een compleet beeld te krijgen van wie er in de diepte leeft.

Toen de onderzoekers keken naar hoe deze garnalen met hun omgeving interageren, vonden ze een duidelijke splitsing in levensstijl. Ongeveer 22 van de gevonden soorten waren obligate associaties, wat betekent dat ze zo gespecialiseerd zijn dat ze alleen op specifieke gastheren leven en zonder hen niet kunnen overleven. Andere 11 soorten waren potentiële facultatieve associaties, die weliswaar op een gastheer kunnen leven, maar ook zelfstandig kunnen overleven indien nodig. De overige 28 soorten vertoonden geen sterk bewijs van een symbiotische relatie en leken vrijlevende wezens te zijn die het koraalrif simpelweg gebruiken als een plek om te schuilen of voedsel te vinden. De populairste huisjesbezitters voor deze garnalen waren octocorallen, een type zacht koraal dat onder meer bestaat uit zeevarens en zeewier-achtige structuren (sea whips). Sponzen en zwarte koralen waren ook veelvoorkomende gastheren, maar de studie toonde aan dat geen enkele soort koraal alle garnalen huisvestte; verschillende groepen garnalen hadden een voorkeur voor verschillende soorten woningen.

Eén van de meest fascinerende ontdekkingen betrof een specifieke groep garnalen die bijna uitsluitend op octocorallen en zwarte koralen leven. De genetische analyse toonde aan dat deze garnalen gedurende hun evolutionaire geschiedenis vele malen van gastheer zijn gewisseld. Zo werden sommige soorten die nauw verwant zijn aan soorten die op zachte koralen leven, aangetroffen op zwarte koralen, en één soort werd ontdekt op een crinoïde, een type zeelilie dat zelfs geen koraal is. Dit suggereert dat deze dieren niet voor altijd aan één specifiek type woning gebonden zijn; ze kunnen zich aanpassen aan nieuwe gastheren naarmate ze evolueren. Deze specialisatie brengt echter een prijs met zich mee. Omdat deze garnalen zo afhankelijk zijn van specifieke gastheren, zijn ze waarschijnlijk zeer kwetsbaar als die gastheren verdwijnen. Als een ziekte of een verandering in het milieu een bepaald type koraal wegvaagt, zouden de garnalen die er afhankelijk van zijn met het koraal kunnen verdwijnen, zelfs als de rest van het rif intact lijkt.

De studie wees er ook op dat onze huidige kennis van deze diepe ecosystemen nog steeds zeer incompleet is. De onderzoekers ontdekten dat hoe dieper ze gingen, hoe minder ze wisten. Hoewel ze een goed aantal soorten vonden in de ondiepere delen van de diepwaterzone, nam de rijkdom aan soorten af in de monsters die genomen waren van diepten groter dan 300 meter, en de gegevens suggereerden dat er nog veel meer soorten ontdekt moeten worden in die donkere, diepere wateren. De bemonsteringsmethoden die in deze studie werden gebruikt, hoewel geavanceerd, misten nog steeds veel van de diversiteit die er waarschijnlijk wel is. De auteurs merkten op dat de diepzee een plek is waar veel soorten zeldzaam zijn en moeilijk te vinden zijn, en dat de huidige lijst van 61 soorten waarschijnlijk slechts het topje van de ijsberg is.

Uiteindelijk dient dit onderzoek als een vitale nulmeting voor de toekomst. Door deze soorten te identificeren en hun relaties met hun gastheren te begrijpen, kunnen wetenschappers de gezondheid van diepwaterkoraalgemeenschappen beter monitoren. Als deze ecosystemen door menselijke activiteit worden beschadigd, kan het verlies van deze gespecialiseerde garnalen een vroeg waarschuwingssignaal zijn van een groter probleem. De studie benadrukt dat om deze diepe riffen echt te beschermen, we eerst moeten begrijpen wie daar leeft en hoe zij van elkaar afhankelijk zijn. Zonder deze gedetailleerde kennis zullen inspanningen om deze omgevingen te herstellen of te behouden incompleet zijn. Het werk bevestigt dat zelfs in de meest afgelegen en moeilijk bereikbare delen van de oceaan het leven divers, ingewikkeld en diep verbonden is, wachtend om begrepen te worden.