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

Какие ошибки снижают эффект лекарств Какие ошибки снижают эффект лекарств

Принять таблетку – что может быть проще?

Лиза
Каменные плитки из затопленного памятника эпох мезолита и неолита оказались функциональными орудиями Каменные плитки из затопленного памятника эпох мезолита и неолита оказались функциональными орудиями

Ученые исследовали 11 каменных плиток, обнаруженных на затопленном памятнике

N+1
«Gaia»: новый взгляд на небо «Gaia»: новый взгляд на небо

Что телескоп «Gaia» позволил узнать о нашей Галактике?

Наука и жизнь
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
От городской усадьбы на Таганской до церкви в Медведкове. Прогулка по местам Константина Коровина От городской усадьбы на Таганской до церкви в Медведкове. Прогулка по местам Константина Коровина

Пешеходный маршрут, связанный с русским импрессионистом Константином Коровиным

СНОБ
У единственной безлегочной лягушки все же нашлись легкие У единственной безлегочной лягушки все же нашлись легкие

У единственной безлегочной лягушки обнаружили структуры, напоминающие легкие

N+1
Рассказ о трех олигархах: как главы Samsung, Hyundai и Lotte вывели Корею из нищеты Рассказ о трех олигархах: как главы Samsung, Hyundai и Lotte вывели Корею из нищеты

Отрывке из книги корееведа Андрея Ланькова «Не только кимчхи»

Forbes
Осторожно, у вас гений. Как помочь ребенку, опережающему в развитии Осторожно, у вас гений. Как помочь ребенку, опережающему в развитии

Как воспитывать ребенка, если он вундеркинд?

СНОБ
Будьте аккуратнее! Эксперты: дисбаланс двух жиров омега-3 влияет на риск ранней смерти Будьте аккуратнее! Эксперты: дисбаланс двух жиров омега-3 влияет на риск ранней смерти

Почему особенно омега-3 жиры стоит добавить в рацион питания

ТехИнсайдер
Евгеника: хотели как лучше... Евгеника: хотели как лучше...

Как евгеника стала синтезом теории вырождения, теории Дарвина и научного расизма

Знание – сила
Пятый, индустриальный Пятый, индустриальный

Кадровые перестановки в правительстве и Администрации президента

Монокль
Лизнуть яйцо за миллион: почему жители Урала готовы рискнуть здоровьем ради денег Лизнуть яйцо за миллион: почему жители Урала готовы рискнуть здоровьем ради денег

Почему люди считают деньги приоритетнее своего здоровья?

Psychologies
Рынок в $33 млрд: как киберспорт перестал быть нишевым и начал завоевывать Россию Рынок в $33 млрд: как киберспорт перестал быть нишевым и начал завоевывать Россию

К 2024 году киберспорт стал бизнесом стоимостью в миллиарды долларов.

Forbes
Почему креативность — ключевой навык будущего Почему креативность — ключевой навык будущего

Почему работодатели стали обращать внимание именно на креативность сотрудников?

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
Ностальгия по великому: 4 самые крутые гидростройки СССР Ностальгия по великому: 4 самые крутые гидростройки СССР

Как решить, какую стройку считать великой, а какую нет?

ТехИнсайдер
Не только нейроны, но и астроциты мозга обрабатывают информацию Не только нейроны, но и астроциты мозга обрабатывают информацию

Открытие: астроциты могут накапливать информацию о событиях, как и нейроны

ТехИнсайдер
Путешествие с друзьями: 10 советов Путешествие с друзьями: 10 советов

Рекомендации для тех, кто хочет взять с собой хвостатых в отпуск

Новый очаг
Куратор выставки в «Доме на Хлебном» Геолина Моргулис — о Фрейде и гибридной галерее Куратор выставки в «Доме на Хлебном» Геолина Моргулис — о Фрейде и гибридной галерее

Геолина Моргулис: как перекликаются философия и искусство

СНОБ
Как IT-специалисты из Северной Кореи обманом устраивались в американские компании Как IT-специалисты из Северной Кореи обманом устраивались в американские компании

Как специалисты из КНДР использовали поддельные личности в США?

Forbes
Как сам Ломоносов оценивал свои научные заслуги: отрывок из книги Как сам Ломоносов оценивал свои научные заслуги: отрывок из книги

Биография Михаила Ломоносова, в которой автор систематизирует все его достижения

СНОБ
Как звезда «Унесенных ветром» подстроила знакомство Грейс Келли с князем Монако ради своего мужа Как звезда «Унесенных ветром» подстроила знакомство Грейс Келли с князем Монако ради своего мужа

История любви Грейс Келли и князя Монако Ренье III – одна из самых красивых

VOICE
Сверхдоход или любовь к жирафам: семь ошибок при запуске своего бизнеса в Африке Сверхдоход или любовь к жирафам: семь ошибок при запуске своего бизнеса в Африке

Самые распространенные ошибки начинающих свой африканский путь предпринимателей

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
Преступления, которые вам предстоит раскрыть: 5 увлекательных книжных новинок в жанре детектив Преступления, которые вам предстоит раскрыть: 5 увлекательных книжных новинок в жанре детектив

В этой подборке — пять горячих детективов в разных жанрах

ТехИнсайдер
Удивительная находка! Майя «благословляли» площадки для игры в мяч галлюциногенными растениями Удивительная находка! Майя «благословляли» площадки для игры в мяч галлюциногенными растениями

Археологи использовали ДНК, чтобы сделать «экстраординарное» открытие

ТехИнсайдер
Мексиканский кинорежиссер Мишель Франко: За каждой секундой на экране должно стоять художественное решение Мексиканский кинорежиссер Мишель Франко: За каждой секундой на экране должно стоять художественное решение

Режиссер Мишель Франко — о съемке драматичных историй и надежде на лучшее

СНОБ
Почему в автомобиле всегда так хочется вздремнуть Почему в автомобиле всегда так хочется вздремнуть

Почему поездка в автомобиле так убаюкивает?

Maxim
Семь советов родителям Семь советов родителям

Как приучить ребёнка к правильному питанию, чтобы он получал всё необходимое?

Здоровье
Эмоциональный шантаж: что это и как понять, что вы с ним столкнулись Эмоциональный шантаж: что это и как понять, что вы с ним столкнулись

Выслушивали ли вы когда-нибудь просьбу или требования против своего желания?

Psychologies
Открыть в приложении