I'm going to talk to you today about sea slugs and solar power. My background and what I do -- I'm an invertebrate zoologist. So invertebrate animals are animals that don't have a backbone. So this is actually most of the animals on the planet. It ranges from things like insects to clams to sea sponges to worms. And a great other many things that we don't have time to talk about today.
Je vais vous parler des limaces de mer et d’énergie solaire. Je suis zoologiste, spécialisé dans les invertébrés, des animaux qui ont la caractéristique de ne pas avoir de colonne vertébrale. Il s’agit de la plupart des animaux sur la planète. Ce sont notamment les insectes, les palourdes, les éponges de mer ou les vers de terre. Et plein d’autres animaux incroyables que nous n’aurons pas le loisir d’évoquer aujourd’hui.
On our planet, most of the biological energy that we have available comes, ultimately, from the sun. The process from this being converted to solar energy, to biological energy is photosynthesis. You’re probably familiar with this as something that plants do. And all of the food that we eat ultimately comes from photosynthesis, either us directly eating plants or eating animals that eat plants. And that's really where all of the energy that all of the animals have comes from.
Sur Terre, la plupart de l’énergie biologique provient du Soleil. Le processus qui convertit la lumière du Soleil en énergie biologique s’appelle la photosynthèse. On est tous familier de ce phénomène ; c’est ce que les plantes font. Toute notre alimentation provient fondamentalement de la photosynthèse, quand on mange des plantes, ou quand on mange des animaux qui mangent des plantes. C’est de là que provient toute l’énergie des animaux.
However, there are a few animals that have managed to get around that and become photosynthetic themselves and are able to capture the energy from the sun, convert it into biological energy, right? So just like plants, they take carbon dioxide in sunlight, turn it into sugar and oxygen.
Or un petit nombre d’animaux sont parvenus à sauter une étape et à faire la photosynthèse eux-mêmes. Ils sont capables de capter l’énergie du Soleil et de la convertir en énergie biologique. Comme les plantes, grâce à la lumière, ils absorbent le dioxyde de carbone et le transforment en sucre et oxygène.
The best and most famous example of this are the corals. The photos that we're looking at here are some some corals from the Red Sea in Egypt and from a reef in Cuba. All the photos I'm going to share with you today are photographs I've taken. And when I've gotten photos from the field, I put the location there, if you're interested. The photos from the laboratory won't be labeled like that. They have a black background on them. Corals are able to photosynthesize because of a special partnership, a symbiosis that they have with a single-celled algae called zooxanthellae. The algae live inside of cells of the coral, capture the sunlight and provide the corals with sugar. So effectively we have photosynthetic animals.
Le meilleur exemple, et le plus connu, ce sont les coraux. Les photos à l’écran montrent des coraux de la mer Rouge en Égypte et un récif à Cuba. J’ai pris toutes les photos que je vous montre aujourd’hui. Je mentionne le lieu dans le bas des photos issues du terrain, si l’information vous intéresse. Les photos issues du labo ne sont pas étiquetées ainsi - elles sont entourées d’un cadre noir. Les coraux peuvent faire la photosynthèse grâce à un partenariat privilégié, une symbiose qu’ils ont développée avec une algue unicellulaire appelée zooxanthelle. L’algue vit à l’intérieur des cellules du corail, capte la lumière et fournit du sucre à son hôte. On a donc des animaux de photosynthèse.
This is unusual, but actually occurs in quite a lot of the corals and many of their relatives, and actually happens in a fair number of other animals as well. So we see this in things like some sea sponges, we see this in some flatworms, and we see it in other animals closely related to corals like sea anemones and jellyfish.
C’est inhabituel, mais en fait, on trouve cela couramment dans les coraux et les espèces cousines. Cela arrive aussi chez un certain nombre d’animaux. On voit cela dans les éponges de mer, dans les vers plats et d’autres animaux de la famille des coraux, comme les anémones de mer et les méduses.
So this is an upside down jellyfish. This is an organism that, just like the corals we were talking about, has these zooxanthellae inside of them and can photosynthesize. So this animal lives in like, shallow mangroves throughout the world and just lays on the bottom, capturing sunlight. I keep a few in my laboratory that I use for teaching, and I don't actually have to feed them. I just give them light from one of my aquarium lights, and I’ve managed to keep some of them there for two years. And I use them in my invertebrate zoology courses.
Voici une méduse à l’envers. C’est un organisme qui, exactement comme nos coraux, ont des zooxanthelles dans leur corps et peuvent faire la photosynthèse. Cet animal vit dans des mangroves peu profondes, partout dans le monde. Ils restent dans le fond et captent la lumière. J’en ai gardé quelques-uns dans mon labo pour enseigner. Il ne faut même pas les nourrir. Je leur donne un peu de lumière issue des aquariums et j’ai gardé certains jusqu’à deux ans. pour mes cours de zoologie des invertébrés.
I like the jellyfish, though, even though the coral is perhaps a more famous example. The jellyfish is nice because we can take a tentacle of a jellyfish and look at it under the microscope, and that allows us to see this process. So this is a micrograph, a microscopic photograph I've taken, of some zooxanthellae from the tentacle of the upside-down jellyfish Cassiopeia. And I did this back at my laboratory in Tampa. And all of those little golden brown spheres that we're seeing, each one of those is one of those algal cells. So they're loaded in there quite densely. There's a lot of them there. So these animals are able to photosynthesize that way. So it's quite remarkable that we have animals that are not doing the typical animal thing. The jellyfish can still feed, and in the wild, they do. But they can get most of their energy just from the sun. Fantastic.
J’aime beaucoup les méduses, même si les coraux sont plus connus. Les méduses ont ceci de cool qu’on peut leur prendre un tentacule et l’observer au microscope. Cela nous permet de voir le processus. Ceci est une micrographie, une photo d’une vue microscopique de zooxanthelles d’un tentacule d’une méduse Cassiopée. J’ai fait cela dans mon labo de Tampa. Les petites sphères rousses et dorées que nous voyons, ce sont les cellules des algues. On constate une concentration dense. Elles sont très nombreuses. Ces animaux sont donc capables de faire la photosynthèse ainsi. C’est remarquable que des animaux ne se comportent pas comme des animaux. La méduse peut se nourrir, et elle le fait dans la nature. Mais elle peut aussi obtenir presque toute son énergie du Soleil. C’est fantastique.
I primarily study a group of organisms called mollusks. Mollusks are probably familiar to some of you, if, because of nothing else, because of their shells and in some cases as food. So these include animals like snails and clams. Also things like octopus and squids and some other strange things that we won't have time to go into today. But the mollusks are a fantastically diverse group. They are the second most diverse group of animals on the planet after the arthropods, which win out because of the insects. But in terms of sheer diversity in body form, the mollusks, I would argue, are in fact the most diverse and range from things smaller than grains of rice to colossal squids that are absolutely enormous.
J’étudie principalement un groupe d’organismes appelés mollusques. Ce ne sont pas des animaux inconnus pour tout le monde, ne serait-ce de par leur carapace ou parce qu’on les mange. Cela inclut des animaux comme les escargots ou les palourdes. Mais aussi le poulpe, le calmar, et d’autres animaux étranges que nous ne pourrons pas évoquer. Ils forment un groupe fantastique et diversifié. C’est le deuxième groupe d’animaux le plus diversifié sur notre planète après les arthropodes, le grand gagnant grâce aux insectes. Mais en termes de diversité des formes corporelles, les mollusques, selon moi, battent tous les records de diversités, allant d’animaux plus petits qu’un grain de riz, aux calmars géants qui sont absolument énormes.
And we have photosynthesis within our mollusks as well. So these are giant clams. They're fantastically beautiful animals. They live in tropical coral reefs in the Indo-Pacific, primarily. And when I say giant, there's a range. Some of the species aren't quite so large, but some of them are absolutely enormous, and they’re beautiful. And a lot of the coloration we're seeing in some of these comes from their symbiotic algae. They have the same zooxanthellae that we saw within the corals. Unfortunately, giant clams are rather difficult to see in the wild. They've been overharvested in many areas because people want their large shells and they are also eaten. That's a very interesting symbiosis too.
Chez les mollusques aussi, on trouve de la photosynthèse. Voici des palourdes géantes. Ce sont des animaux vraiment magnifiques qui vivent surtout dans les barrières de corail dans le bassin indo-pacifique. En termes de gigantisme, cela peut varier. Certaines espèces ne sont pas si grandes, mais d’autres sont gigantesques, et elles sont magnifiques. La coloration que nous voyons provient principalement de leurs algues symbiotiques. Elles ont les mêmes zooxanthelles que les coraux. Hélas, on trouve difficilement des palourdes géantes sauvages. Elles ont subi une surpêche car on convoite leurs grandes coquilles autant que leur chair. La symbiose est fascinante ici aussi.
But the group that I'm most interested in are called the gastropods. Gastropods are snails and slugs. So your typical garden snail that you may be familiar with and many of the seashells that you may have collected visiting the beach come from gastropods. So this is a tremendously diverse group of mollusks. They're the most diverse group of mollusks in terms of number of species. Quite a large number of them. And they're fantastically interesting. I wish we had time to go into more of them here. The one in the middle is a cone snail, one of the most venomous animals on the planet. And also a ... subject of a great deal of biomedical research studying the potential of its venom.
Le groupe qui me fascine le plus, c’est les gastropodes. Les escargots et les limaces. Les escargots dans nos jardins qui nous sont familiers et tous les coquillages que nous ramassons sur les plages sont des gastropodes. C’est un sous-groupe des mollusques incroyablement diversifié. Le plus diversifié en termes de nombre d’espèces. Ils sont assez nombreux. Et fascinants. J’aimerais en parler davantage. Celui au centre est un cône, un des animaux les plus vénéneux de la planète. Et aussi, le sujet de pas mal de recherches biomédicales sur le potentiel de son venin.
But my real passion is slugs. My favorite thing to do is go scuba diving in a tropical coral reef and look for sea slugs. And a sea slug, ultimately, or any slug, is a snail that, over the course of evolution, has lost its shell. So a slug is just a snail minus the shell, right? And this has happened multiple times. This was not a single evolutionary event, but one that occurred over and over again. And so we have multiple unrelated groups of snails that have either greatly reduced or lost their shell over the course of evolution. There's a few of them shown here, just to show you some variety. This includes the head shield slugs. There are sea hares as well as the pulmonates, or air-breathing, slugs, which may show up in your garden and cause you a great deal of displeasure.
Ma vraie passion, ce sont les limaces. J’adore faire de la plongée dans les barrières de corail tropicales et chercher des limaces de mer. Les limaces de mer, et finalement, toutes les limaces, sont des escargots qui, au cours de l’évolution, ont perdu leur coquille. Donc, une limace n’est jamais qu’un escargot sans coquille. Cela est survenu à de multiples reprises. Ce ne fut pas un événement unique dans l’évolution, au contraire, il survint encore et encore. Nous avons donc de multiples groupes d’escargots sans lien qui ont fortement réduit ou perdu leur coquille au cours de l’évolution. En voici quelques-uns pour vous illustrer la grande diversité de ces animaux, dont les limaces avec une tête en forme de bouclier. Il y a des concombres de mer, des pulmones, des limaces qui respirent, et que l’on peut trouver dans nos jardins à notre plus grand déplaisir.
Now, the most common question that I get when I tell people what I do for a living, studying slugs, is, “Why would you do that? Why study slugs? You could do anything. Why do that?" And I think the best way to explain this to you all is not to tell you, but to show you.
La question qu’on me pose le plus souvent quand j’explique mon métier, et mes recherches sur les limaces, c’est : « Pourquoi ? Pourquoi étudier les limaces ? Et pas autre chose. Pourquoi les limaces ? » La meilleure façon de répondre est de ne pas expliquer, mais de vous montrer.
So here are some of the slugs I've encountered in my travels. They are fantastically weird. They're fantastically beautiful. They do some very strange things. There’s a lot of really interesting biology going on with these animals. And there’s so much that we don’t know. Many slugs, the only scientific paper written on them is a species description. And there's many more out there that haven't even been described. So there's so much for us to learn and so much that we don't know. It's just wide open and so fascinating to me.
Voici quelques spécimens rencontrés durant mes voyages. Elles sont merveilleusement étranges. Elles sont merveilleusement belles. Elles font des choses vraiment bizarres. Et la biologie de ces animaux est fascinante aussi. Il reste tant à découvrir. Pour beaucoup de limaces, le seul article scientifique est une description de l’espèce seulement. Mais beaucoup d’espèces n’ont pas encore été décrites. Il reste tant à apprendre et à découvrir. C’est un univers qui ne demande qu’à être exploré et qui me fascine.
Now, in the ocean, there are many types of slugs. I've sort of shown you that already. There's two groups that I'm going to tell you about now. One group is probably the most famous of them and certainly the most diverse in terms of total number of species, are the nudibranchs. And that name, “nudi,” means naked, but "branch" means gills. So it's referring to those feathery tufts that we're seeing on these animals. They're beautiful, they're diverse, they're interesting, and they're carnivores. They eat other animals, mostly -- they are slugs, right, so they’re not chasing things down. They eat other slow things. So sometimes other slugs, they also eat things like sponges and in some cases, relatives of our corals, like sea anemones. And some of these nudibranchs that do that are able to take those zooxanthellae that we were talking about earlier, put them inside of their own cells, and then they become photosynthetic. So they steal their photosynthesis. They're excellent thieves. Some of them even steal the stinging cells out of jellyfish and anemones and use them for their own defense. Absolutely fantastic.
On trouve beaucoup de sortes de limaces dans les océans. Mes photos vous en ont donné un aperçu. Je vais à présent vous parler de deux familles. La première est sans doute la plus connue des deux, et la plus diversifiée en termes de nombre d’espèces : les nudibranches. « Nudi » signifie nu, et « branche », signifie branchie. Il s'agit de ces touffes poilues que l’on voit sur ces animaux. Elles sont belles, diversifiées, intéressantes et carnivores. Elles mangent d’autres animaux - mais ce sont des limaces, donc, la chasse, ce n’est pas leur truc. Elles mangent des choses lentes, parfois d’autres limaces, des éponges, et parfois encore, des cousins du corail, comme les anémones. Certains nudibranches qui se comportent ainsi sont capables d’aspirer les zooxanthelles que nous avons évoquées et de les insérer dans leurs propres cellules pour devenir photosynthétiques. Elles volent leur capacité à faire la photosynthèse. Ce sont des voleuses aguerries. Certaines s’approprient même les cellules piquantes des méduses et des anémones et les utilisent pour leur propre défense. C’est vraiment fantastique.
This is my favorite group of slugs. These are the sacoglossan sea slugs. They are also thieves. They are, you may notice, green, right? Some of them are green for camouflage, but many of them are green for a very different reason. These slugs are herbivores, and they have a special single little tooth, and they just poke one little hole into the algae, and then they slurp out the contents inside of it. And they take some of those contents and they digest them. But others, the chloroplasts, which are the organelles inside of a plant cell that allows plants to photosynthesize, the slugs take those and stick them inside of their own cells, and then they become photosynthetic. We call this kleptoplasty. "Klepto", as in to steal, "plasty" as in chloroplast, right? So they've stolen chloroplasts. And these slugs, it varies, some of them can only do this for a couple of days, but some can do this for many months, even complete their entire life cycle.
C’est mon groupe préféré. Voici les limaces de mer sacoglosses. Des voleuses, elles aussi ! Vous le constatez, elles sont vertes. Certaines le sont par camouflage, mais pour beaucoup d’autres, la raison est différente. Ces limaces sont herbivores et elles sont pourvues d’une petite dent spéciale qui leur permet de percer un tout petit trou dans les algues pour en aspirer le contenu. Elles ingèrent une partie du contenu et le digèrent. D’autres parties, les chloroplastes - les organites présents dans les cellules de la plante qui permettent la photosynthèse - les limaces les collent à l’intérieur de leurs cellules, ce qui les rend photosynthétiques. On appelle cela la kleptoplastie. « Klepto », signifie voler, et « plastie », comme dans chloroplaste. Elles se sont approprié les chloroplastes. Certaines limaces sont capables de faire cela pendant quelques jours seulement, mais d’autres le font pendant des mois, même durant leur cycle de vie entier.
Let's take a little bit closer look at the digestive track of one of these slugs. This is a photo by my colleague Nick Curtis. And this is showing us the digestive tubules of these animals. So their digestive track is highly branched. It goes in many different directions. And at the end of these branches, we have these cul de sacs that are loaded with chloroplasts. If we look closer at a single cell in one of these cul de sacs, also a photo by my colleague Nick Curtis, we see a single cell here. That's what we're looking at, that structure labeled N. That is the nucleus of the cell. But all of those structures labeled C and everything that looks like them, those circles, those are chloroplasts, and they're jammed in there so tight and so dense that there's more chloroplasts in that cell than you would find in the algae, at least in terms of density. This is wonderful. These animals have stolen photosynthesis, and you can see some of them kind of look like leafs, right? They're super green, they're fantastically photosynthetic.
Observons maintenant le système digestif d’une de ces limaces. Voici une photo prise par mon collègue Nick Curtis. On voit les tubules digestifs de ces animaux. Le système digestif a beaucoup de ramifications allant dans tous les sens. Au bout de ces branches, il y a des sortes de cul-de-sac remplis de chloroplastes. Quand on observe une cellule logée dans une de ces poches - cette photo est de Nick Curtis, c’est une cellule que nous regardons. La structure annotée N est le noyau de la cellule. Mais les structures annotées C et les cercles qui leur ressemblent, ce sont les chloroplastes. Il y en a tant, en une densité si grande qu’il y a plus de chloroplastes dans la cellule qu’on en trouve dans l’algue, en termes de densité, tout du moins. C’est merveilleux, ces animaux ont dérobé la photosynthèse et certains ressemblent même à des feuilles. Ils sont super verts, et photosynthétiques à souhait.
And how they do this is somewhat of a mystery. Taking a chloroplast and sticking inside of a cell is not enough to become photosynthetic. Chloroplasts need things that the algae provide to them that animals shouldn’t be able to do. And we've started to unravel some of this. And this is a slow process and something that we're just really scratching the surface of. But one of the things that we've discovered for the two slugs shown here, the emerald sea slug, which can photosynthesize for its entire adult life cycle, nine months after one meal. And the lettuce sea slug, which lives throughout the Caribbean and the primary one I study, photosynthesizes three or four months after a meal. Both of these animals are able to make chlorophyll, which is one of the chemicals that is needed for photosynthesis to occur. And animals should not be able to do this. But somehow these slugs have managed to do it. And so this is one of the things that I find really exciting and that we're trying to unravel.
Comment ils accomplissent cela reste certes un mystère. Car prendre et se coller un chloroplaste dans une cellule n’est pas suffisant. Les chloroplastes ont besoin d’éléments pourvus par les algues que les animaux sont incapables de lui fournir. On commence à comprendre seulement. C’est un processus lent qu’on vient à peine de commencer à étudier. Mais on a découvert notamment chez les deux limaces à l’écran, l’élysie émeraude, capable de faire la photosynthèse durant toute sa vie adulte, neuf mois après un seul repas. Et l’élysie laitue, qui vit dans les Caraïbes, et que j’étudie en particulier, capable de faire la photosynthèse 3 ou 4 mois après un repas. Les deux animaux sont capables de produire de la chlorophylle, un des éléments chimiques indispensables à la photosynthèse. Les animaux ne sont pas censés faire cela. Mais ces limaces y sont parvenues. C’est une des choses qui me fascinent et qu’on essaie de comprendre.
But there's so many things that we still don't know about this. So many questions we haven't even thought of yet to ask. What's going on here at the cellular level? What's happening at the molecular level? What's happening at the biochemical level? We're starting to get the answers to these questions. But there's so much we don't know yet. Why are some of them blue? I have no idea. But some of our slugs are occasionally this wonderful blue color, something we hope to someday figure out.
Mais il reste tant de choses dont on ignore tout. Tant de questions qui ne nous sont pas encore venues à l’esprit. Que se passe-t-il au niveau cellulaire ? Au niveau moléculaire ? Au niveau biochimique ? On entraperçoit les réponses à ces questions. Mais il reste beaucoup à découvrir. Pourquoi certaines limaces sont-elles bleues ? Aucune idée. Certaines arborent parfois ce bleu extraordinaire et on espère bien comprendre un jour pourquoi.
So I hope you've enjoyed this introduction to sea slugs. I hope this leaves you curious to learn more about slugs and other invertebrates. There's just so much that we don't know and so much out there for us to learn.
J’espère que mon introduction aux limaces de mer vous aura plu et que cela vous aura rendus curieux à leur égard et celui des autres invertébrés. Il reste tant à découvrir et apprendre.
Thank you very much.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)