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

Слон Жюля Верна Слон Жюля Верна

Креативное продолжение фантазий Жюля Верна в путешествии по его родному городу

Вокруг света
Богатые, жадные и одинокие: почему богачей не любят и что об этом говорит наука Богатые, жадные и одинокие: почему богачей не любят и что об этом говорит наука

Какие существуют исследования взаимосвязи нравственности и богатства

Forbes
Музей целой Вселенной Музей целой Вселенной

Кирхерианум: что общего у ордена иезуитов и интерактивного музея

Вокруг света
Ребёнок здесь я Ребёнок здесь я

Взрослые дети, инфантильные родители

Новый очаг
Как быстро и компактно упаковать вещи: 7 советов стюардессы с 16-летним опытом Как быстро и компактно упаковать вещи: 7 советов стюардессы с 16-летним опытом

Советы бортпроводницы помогут ничего не забыть и обойтись минимумом вещей

ТехИнсайдер
7 фильмов о великих художниках 7 фильмов о великих художниках

Выдающиеся фильмы о живописцах, от эпохи Возрождения до XX века

СНОБ
Роковое увлечение: как жить, если у твоего мужчины есть серьезное хобби Роковое увлечение: как жить, если у твоего мужчины есть серьезное хобби

Музыка,  рыбалка, фотография — его хобби только притворяются милыми и невинными!

VOICE
По капле воды: как с помощью философии кайдзен мгновенно снизить уровень стресса По капле воды: как с помощью философии кайдзен мгновенно снизить уровень стресса

Глава из книги «Путешествие на восходе солнца» о японской философии кайдзен

Forbes
Куратор Анна Малай: Возможно, настало время снова поговорить о любви? Куратор Анна Малай: Возможно, настало время снова поговорить о любви?

Анна Малай о том, каково совмещать роли художника и куратора

СНОБ
4 упражнения, которые помогут перезагрузить нервную систему и быстро снять тревогу 4 упражнения, которые помогут перезагрузить нервную систему и быстро снять тревогу

Что же делать, если волна тревоги нахлынула внезапно и нужно быстро успокоиться?

Psychologies
Виды и типы мотоциклов: какие бывают и как называются Виды и типы мотоциклов: какие бывают и как называются

Какие мотоциклы бывают и чем они отличаются между собой?

РБК
Удивительный мир живой природы: как общаются между собой живые организмы Удивительный мир живой природы: как общаются между собой живые организмы

Самые необычные способы коммуникации из мира фауны

ТехИнсайдер
Сердечная недостаточность запустила генерацию провоспалительных макрофагов в костном мозге Сердечная недостаточность запустила генерацию провоспалительных макрофагов в костном мозге

Сердечный стресс модулирует эпигеном гемопоэтических стволовых клеток

N+1
Какие 7 шок-изменений в теле ты заметишь, если просто начнешь бегать по утрам Какие 7 шок-изменений в теле ты заметишь, если просто начнешь бегать по утрам

Ищем лучшую мотивацию для регулярных утренних пробежек!

VOICE
Отпуск по обмену Отпуск по обмену

Истории, в которых герои уже давно перестали на отдыхе пользоваться отелями

Новый очаг
Убийца прокрастинации: как работать по технике «Помодоро» Убийца прокрастинации: как работать по технике «Помодоро»

Как выполнять задачи эффективно и все успевать благодаря технике «Помодоро»

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
Я — сноб: писатель Алексей Варламов Я — сноб: писатель Алексей Варламов

Писатель Алексей Варламов — о любви к театру и обязательным физическим нагрузкам

СНОБ
«И плакал ангел, и слезы его были, как камни». Евгений Водолазкин о «Лавре», средневековье, любви и времени «И плакал ангел, и слезы его были, как камни». Евгений Водолазкин о «Лавре», средневековье, любви и времени

Евгений Водолазкин о его первом романе и средневековом представлении о времени

СНОБ
Запах старости: почему пожилые люди странно пахнут Запах старости: почему пожилые люди странно пахнут

«Запах старости»: что его вызывает? Это связано с гигиеной или болезнями?

ТехИнсайдер
Спасите наши души: как появился международный сигнал бедствия SOS Спасите наши души: как появился международный сигнал бедствия SOS

SOS: почему было выбрано такое сочетание букв и как оно стало международным?

ТехИнсайдер
5 секретов шоколадного загара 5 секретов шоколадного загара

Советы, которые позволят надолго сохранить цвет загара

Лиза
Это гордое имя Мандела Это гордое имя Мандела

Как Нельсон Мандела осуществил демонтаж системы апартеида

Дилетант
Закодировать от злого умысла: как криптография защитит от мошенничества Закодировать от злого умысла: как криптография защитит от мошенничества

Как справиться с мошенничеством?

Forbes
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
«Нас называли ночными ведьмами»: мемуары советских летчиц 1940-х «Нас называли ночными ведьмами»: мемуары советских летчиц 1940-х

Отрывок из мемуаров летчиц о том, как вчерашние школьницы учились летать

Forbes
Александр Самойленко: «Актерством невозможно было зарабатывать деньги, думал, что надо поменять профессию» Александр Самойленко: «Актерством невозможно было зарабатывать деньги, думал, что надо поменять профессию»

Мне всегда хотелось заниматься чем-то большим, нежели актерство

Коллекция. Караван историй
7 фраз, с помощью которых легко завести друзей в любом возрасте 7 фраз, с помощью которых легко завести друзей в любом возрасте

Фразы, которые помогут завязать разговор с любым незнакомцем

Psychologies
Наперекор Бажову Наперекор Бажову

Алиса Горшенина: женские корни волшебной сказки

Weekend
Сериал «Олененок»: почему история о сталкинге так затягивает Сериал «Олененок»: почему история о сталкинге так затягивает

Как и почему сериал о сталкинге «Олененок» завоевал так много поклонников

Psychologies
Открыть в приложении