О положении вестиментифер и погонофор в системе животного царства

Наука и жизньНаука

Бескишечные морские черви, нефть, газ и жизнь на других планетах

Часть 4.

Академик Владимир Малахов, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Продолжение. Начало см. «Наука и жизнь» №№ 2—4, 2024 г.

Поговорим теперь о положении вестиментифер и погонофор в системе животного царства. В конце XX — начале XXI века основным методом реконструкции эволюционных деревьев всех групп организмов стала молекулярная биология. Биологи научились анализировать строение самой главной информационной молекулы — дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Это очень длинная молекула, и информация записывается в ней четырьмя буквами-нуклеотидами. Гены представляют собой просто участки данной молекулы. В процессе эволюции в генах накапливаются случайные мутации, то есть одни нуклеотиды заменяются другими. Биологи сравнивают последовательность нуклеотидов в так называемых консервативных генах, которые имеются у всех или почти у всех организмов. Это гены важнейших энзимов (например, упоминавшейся в предыдущей части статьи цитохромоксидазы), гены рибосомальных РНК, белка актина, ядерных белков — гистонов и других. На основе количества замен нуклеотидов можно судить, насколько давно разошлись эволюционные пути сравниваемых групп организмов. У близкородственных видов, тех, которые недавно отделились от общего предка, подобных замен немного. А при сравнении видов, далёких в эволюционном отношении, таких замен оказывается очень много.

Методы молекулярной филогенетики надёжно показали, что сибоглиниды — и описанные в начале ХХ века погонофоры, и найденные гораздо позже вестиментиферы — представители давно известного типа кольчатых червей. Вестиментиферы и погонофоры стали рассматриваться как два подсемейства внутри семейства Cибоглинида, выделенного М. Коллери ещё в 1914 году. Так произошло неслыханное падение таксономического ранга от самостоятельных типов до подсемейств, которое можно сравнить разве что с разжалованием генерала в сержанты.

В современной зоологии Сибоглиниды — это семейство кольчатых червей, включающее четыре подсемейства. Все они — близкие родственники, во взрослом состоянии лишены рта и кишечника и содержат симбиотические бактерии, за счёт которых питаются. Подсемейство Вестиментифера — крупные, в некоторых случаях гигантские черви (как Рифтия). Часть видов вестиментифер живёт в гидротермальных очагах, то есть на склонах чёрных курильщиков, располагающихся на стыках литосферных плит. Однако немало видов вестиментифер обитают вдали от гидротермальных очагов, на илистых грунтах, через которые просачивается метан, — такие просачивания называют холодными. Все представители подсемейства вестиментифер содержат в качестве симбионтов сероводородокисляющие бактерии.

Современная система семейства Сибоглинида.

Подсемейство Погонофора — это тонкие черви, обитающие по всему Мировому океану преимущественно на глубинах в несколько сот или тысяч метров, хотя есть и мелководные виды. Большинство погонофор содержат сероводородокисляющие бактерии, но у некоторых видов найдены метанокисляющие бактерии.

Небольшое подсемейство Монилифера включает тончайших червей, обитающих на глубинах в несколько тысяч метров. Обычно они поселяются на затонувших деревьях, а также на верёвках, картонных коробках (океан замусорен не только на поверхности), хотя иногда их находят на илистых грунтах. Монилиферы живут в симбиозе с сероводородокисляющими бактериями.

И, наконец, подсемейство Оседакс (что в переводе с латинского означает «костоеды») — черви, поселяющиеся на скелетах крупных животных — китов, моржей и больших рыб. Когда эти обитатели моря погибают, их трупы опускаются на глубину в сотни и тысячи метров. Появление такого источника пищи привлекает множество жителей тёмных океанских глубин. Все они обладают тончайшим обонянием и способны чувствовать запах разлагающейся плоти на расстоянии нескольких километров. Уже через считаные часы труп кита или тюленя оказывается облепленным роем ракообразных, миксин (родственников миног) и глубоководных рыб, и через пару недель от трупа остаётся только скелет. В костях содержится немало питательных веществ и в первую очередь жировые соединения — липиды. Вот на скелетах и поселяются оседаксы. Они формируют корнеобразные выросты, проникающие внутрь костей, и извлекают находящиеся в них липиды. Симбионты оседаксов — гетеротрофные бактерии, они окисляют липиды и за счёт получаемой энергии синтезируют органические вещества, которыми делятся с хозяином.

Как сказано выше, некоторые виды погонофор имеют симбионты, окисляющие метан, однако таких видов немного. У большинства видов сибоглинид в трофосоме обитают бактерии, окисляющие сероводород. Метан, поступающий из земных недр, проходит через слои осадка на морском дне. В толще осадка нет кислорода, он полностью расходуется на окисление захороненных в нём остатков живых организмов. Зато в придонной морской воде, в том числе и капиллярной, содержащейся между частицами грунта, много сульфатов.

Анаэробное окисление метана в толще осадка, в результате которого формируется поток сероводорода, необходимый для сульфидокислящих симбионтов сибоглинид.

Сульфатредуцирующие бактерии, обитающие в толще осадка, используют сульфаты для анаэробного (то есть протекающего в отсутствие свободного кислорода) окисления метана. Продукт этой реакции — сероводород, который проникает в организм сибоглинид. Мы помним, что трубки погонофор открыты на заднем конце, а у вестиментифер, обитающих в районах холодных просачиваний, погружённые в осадок участки трубок имеют тонкие пористые стенки, проницаемые для сероводорода.

Таким образом, погонофоры и вестиментиферы оказываются связанными с районами просачивания метана, причём независимо от того, какие симбионты населяют клетки трофосомы — метан- окисляющие или сульфидокисляющие. Отсюда напрашивается идея, что морские черви-сибоглиниды могут быть индикаторами высоких концентраций метана на морском дне.

Заросли вестиментифер на континентальном склоне Мексиканского залива (слева) и передние концы трубок вестиментифер-ламеллибрахий (справа). Фото из статьи: Cordes E., Bergquist D. C., Fisher C. R. Macro-ecology of Gulf of Mexico cold seeps // Annual review of marine science. 2009. Vol. 1. P. 143—168. и Boetius A. Microfauna–macrofauna interaction in the sea floor: Lessons from the tubeworm // PLoS Biol. 2005. Vol. 3(3): e102.

Впервые эта идея возникла у автора настоящей статьи в 1990 году во время экспедиции на судне «Академик Несмеянов», организованной Институтом биологии моря Дальневосточного отделения Академии наук СССР. Экспедиция была посвящена исследованию гидротермальных очагов западной части Тихого океана. Оставляя в стороне другие её научные результаты, расскажу о наблюдении, которое натолкнуло меня на мысль о связи между погонофорами и районами повышенных концентраций метана. В заливе Пленти у берегов Северного острова Новозеландского архипелага есть два небольших островка вулканического происхождения: Уэйл и Уайт. Остров Уайт — активно извергающийся вулкан, да и весь залив Пленти насыщен различными проявлениями вулканической активности. Во многих местах залива со дна поднимались струи газовых пузырей, содержащих метан и углекислый газ. К тому времени уже было известно, что в трофосоме некоторых видов погонофор обитают бактерии, окисляющие метан. Поэтому по линии, соединяющей острова Уэйл и Уайт, была намечена серия точек (океанологи называют их станциями), на каждой из которых измерили концентрацию метана в осадке и отобрали пробы донной фауны. Обнаружилось, что на станциях, где концентрация метана значительно превышала фоновую, в осадке обитали погонофоры из рода Сибоглинум. Погонофоры действительно оказались индикаторами высоких концентраций метана в осадке. К сожалению, в последующие годы в связи с распадом СССР и прекращением финансирования научных исследований работы в этом интересном направлении были прерваны. Только во втором десятилетии XXI века нам удалось продолжить изучение связи сибоглинид с районами высоких концентраций метана.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

На страже равнин На страже равнин

Как сохранить cтепи, прерии, саванны и пампасы?

Вокруг света
Таблетки в сторону Таблетки в сторону

Как распознать аллергию на лекарства и снизить риск ее появления

Лиза
Ледовая жизнь Арктики Ледовая жизнь Арктики

Мало кто знает, какая разнообразная жизнь скрывается во льдах Арктики

Наука и жизнь
Транзитный пассажир Транзитный пассажир

Актер Сергей Горошко перевоплощается легко и очень элегантно

OK!
Разрушаем главный гендерный стереотип: оказывается, женщины тоже охотились на мамонтов Разрушаем главный гендерный стереотип: оказывается, женщины тоже охотились на мамонтов

79% женщин были охотницами и продолжали охотиться даже после рождения детей

ТехИнсайдер
«Причуды эволюции» «Причуды эволюции»

Как верблюды покинули Северную Америку

N+1
Как не постареть раньше времени: 9 правил Как не постареть раньше времени: 9 правил

Как сохранить молодость надолго?

Psychologies
Станет ли ваш мужчина хорошим отцом? Ответьте на 6 вопросов, чтобы понять Станет ли ваш мужчина хорошим отцом? Ответьте на 6 вопросов, чтобы понять

Признаки, по которым можно определить потенциально хорошего папу

Psychologies
СМС с денежным стимулированием помогли мужчинам сбросить лишний вес СМС с денежным стимулированием помогли мужчинам сбросить лишний вес

Врачи разрабатывают методы для повышения приверженности мужчин к снижению веса

N+1
Море без границ Море без границ

Bering Yachts разработала проект моторной суперъяхты Bering B165

Y Magazine
Художник Нестор Энгельке: Я вижу мир именно таким — суровым, как топор Художник Нестор Энгельке: Я вижу мир именно таким — суровым, как топор

Нестор Энгельке о «топорописи», работе с деревом и классическом искусстве

СНОБ
10 городов с самым большим количеством миллиардеров — 2024 10 городов с самым большим количеством миллиардеров — 2024

Какие мегаполисы стали центрами притяжения для самых богатых людей мира

Forbes
Владимир Владимирцев: Во всем мире камни делят на цветные и бриллианты, но не в России Владимир Владимирцев: Во всем мире камни делят на цветные и бриллианты, но не в России

В чем тонкости русской огранки, как сочетать творчество и законы физики

СНОБ
Могут ли мамы с ВИЧ кормить грудью? Ответ западных специалистов поразит вас! Могут ли мамы с ВИЧ кормить грудью? Ответ западных специалистов поразит вас!

Возможно ли грудное вскармливание при приеме антиретровирусной терапии?

ТехИнсайдер
Покупаем бэушное авто: как понять, что мотор жрет масло Покупаем бэушное авто: как понять, что мотор жрет масло

По каким признакам пронять, что автомобиль расходует много моторного масла?

ТехИнсайдер
Как вежливо отказать человеку? Узнайте простые советы, чтобы никого не обидеть! Как вежливо отказать человеку? Узнайте простые советы, чтобы никого не обидеть!

Как и любой новый навык, умение говорить «нет» требует практики

ТехИнсайдер
Истории, стоящие за портретами. Кем были музы и натурщицы Бориса Кустодиева Истории, стоящие за портретами. Кем были музы и натурщицы Бориса Кустодиева

Глава из книги «Картинные девушки» — о музах и художниках

СНОБ
Подводные лодки и придворный шарм Подводные лодки и придворный шарм

Подводная лодка С.К. Джевецкого – первая в мире серийная субмарина

Наука и Техника
«‎Если что-то я оставлю после себя — это дети и фильмы»‎: разговор Андрея и Наталии Кончаловских «‎Если что-то я оставлю после себя — это дети и фильмы»‎: разговор Андрея и Наталии Кончаловских

Отец и дочь Кончаловские — о том, что для них значит история династии

Правила жизни
И/ИЛИ И/ИЛИ

Отношения народа со своим голосом в рассказе Кафки «Жозефина, или Народ мышей»

Weekend
Психопатология жизни Сальвадора Дали: что скрывается за творчеством гения Психопатология жизни Сальвадора Дали: что скрывается за творчеством гения

О взбалмошном поведении, эксцентричной личности и скандальном творчестве Дали

Psychologies
Максим Севриновский: «Я сомневаюсь до конца» Максим Севриновский: «Я сомневаюсь до конца»

Исполнитель главных ролей о том, из чего состоит актерская профессия

Монокль
Альтруизм и эгоизм: когда полезно думать о других, а когда — о себе Альтруизм и эгоизм: когда полезно думать о других, а когда — о себе

Что же важнее — наши собственные желания или потребности другого?

Psychologies
Как самопожертвование портит отношения Как самопожертвование портит отношения

Когда можно идти на уступки, а когда это лишь навредит и вам, и отношениям

Psychologies
Что такое коммутатор. Для чего и где он используется, какие виды бывают Что такое коммутатор. Для чего и где он используется, какие виды бывают

Для чего коммутатор нужен и какова его роль в сетевой инфраструктуре

Цифровой океан
А ведьмы кто: краткая история инквизиции между мифом и реальностью А ведьмы кто: краткая история инквизиции между мифом и реальностью

Что из историй об инквизиторах имеет под собой реальные основания, а что выдумка

Правила жизни
Все на себе. Когда в семье все упрекают друг друга Все на себе. Когда в семье все упрекают друг друга

Как быть, если в семье все недовольны друг другом? Как реагировать на обиды?

СНОБ
Они еще и разговаривают. У кашалотов есть язык, и его можно расшифровать Они еще и разговаривают. У кашалотов есть язык, и его можно расшифровать

Коды, орнаментации и рубато — как выглядит язык кашалотов?

СНОБ
Каннский кинофестиваль–2024. Британская драма «Птица» с Барри Кеоганом и Францом Роговски Каннский кинофестиваль–2024. Британская драма «Птица» с Барри Кеоганом и Францом Роговски

На 77-м Каннском кинофестивале состоялась премьера фильма «Птица»

СНОБ
Сделано в Британии: 10 отличных английских сериалов, которые вы полюбили или пропустили Сделано в Британии: 10 отличных английских сериалов, которые вы полюбили или пропустили

Британские сериалы, которые стоит посмотреть

Правила жизни
Открыть в приложении