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

Загнанные в ловушку Загнанные в ловушку

Рассказы о том, что произошло в Тевтобургском лесу, содержат немало противоречий

Дилетант
Почти как люди: почему и как растет рынок товаров для питомцев в России и зарубежом Почти как люди: почему и как растет рынок товаров для питомцев в России и зарубежом

Чем обусловлен рост рынка зоотоваров?

Inc.
По следам первопроходцев По следам первопроходцев

Следы эпохи Великих географических открытий – во всей нашей жизни

Вокруг света
Книжные клубы знаменитостей: что читают и рекомендуют Эмма Уотсон, Риз Уизерспун и Сара Джессика Паркер Книжные клубы знаменитостей: что читают и рекомендуют Эмма Уотсон, Риз Уизерспун и Сара Джессика Паркер

Книжные клубы актрис, певиц и телеведущих и их рекомендации

СНОБ
От «Хулиганов и ботанов» до «Эйфории»: 10 увлекательных подростковых сериалов От «Хулиганов и ботанов» до «Эйфории»: 10 увлекательных подростковых сериалов

Важные шоу о юношестве: без демогоргонов и супергероев

Правила жизни
Мадс Миккельсен. Великий и ужасный Мадс Миккельсен. Великий и ужасный

Он никогда не мечтал сниматься в кино и вообще становиться  актером

Караван историй
7 стратегий, чтобы пережить тяжелый день 7 стратегий, чтобы пережить тяжелый день

Техники поведения в трудной ситуации, которую нельзя изменить прямо сейчас

Psychologies
Не очень милый котик Не очень милый котик

История самого успешного авторского мультфильма и его героя, кота Фрица

Weekend
Технологии для людей: кто и как создает бионические протезы в России Технологии для людей: кто и как создает бионические протезы в России

Как выглядит рынок бионических протезов в России

Inc.
На склонах Окского каньона На склонах Окского каньона

Ока здесь течёт в узкой долине, за что она и получила название Окского каньона

Наука и жизнь
Смотрите фильмы во время работы или учебы? Это может увеличить продуктивность: интересный факт! Смотрите фильмы во время работы или учебы? Это может увеличить продуктивность: интересный факт!

Хотите успеть больше? Попробуйте сходить в кинотеатр в течение рабочего дня!

ТехИнсайдер
Облегчение не в радость: почему падает загрузка сети РЖД Облегчение не в радость: почему падает загрузка сети РЖД

Погрузка сети РЖД снижается уже более полугода. Основные причины

Forbes
Секрет приложения Finch: как уход за виртуальным питомцем помогает справиться с депрессией Секрет приложения Finch: как уход за виртуальным питомцем помогает справиться с депрессией

В России набирает популярность приложение Finch. Почему оно столь эффективно?

Psychologies
Как почистить посудомоечную машину в домашних условиях Как почистить посудомоечную машину в домашних условиях

Рассказываем, как быстро и легко вымыть посудомоечную машину

CHIP
К чему мы до сих пор не можем привыкнуть в китайских автомобилях К чему мы до сих пор не можем привыкнуть в китайских автомобилях

Поднебесная не перестает удивлять экзотическими решениями в своих авто

Maxim
С чем делали бутерброды в СССР С чем делали бутерброды в СССР

Люди в СССР изобретали совершенно удивительные по нынешним меркам бутерброды

Maxim
Тёмное зазеркалье Тёмное зазеркалье

Рядом с нами может существовать параллельный зеркальный мир, названный теневым

Наука и жизнь
Ученые узнали, почему реки Аляски начали ржаветь Ученые узнали, почему реки Аляски начали ржаветь

Почему реки Аляски окрасились в странный оттенок, который видно даже из космоса?

ТехИнсайдер
Супружеский «долг»: как на женщин влияет сексуализированное насилие в браке Супружеский «долг»: как на женщин влияет сексуализированное насилие в браке

Почему общество не замечает изнасилования в браке?

Forbes
Точка невозврата: как распознать клиническую депрессию вовремя Точка невозврата: как распознать клиническую депрессию вовремя

Как самостоятельно диагностировать начало депрессии и вовремя принять меры

Psychologies
Литературные персонажи, которые бесят всех до чертиков Литературные персонажи, которые бесят всех до чертиков

11 примеров, когда герой книги раздражает настолько, что хочется бросить чтение

Maxim
Капсула памяти Капсула памяти

Как органично вписать в интерьер вещи из путешествий

Новый очаг
«Кладбище самолетов»: какой у лайнеров срок годности и что с ними происходит, когда они больше не могут летать «Кладбище самолетов»: какой у лайнеров срок годности и что с ними происходит, когда они больше не могут летать

У всего в этом мире есть срок годности, даже у самолетов. Но где их «кладбища»?

ТехИнсайдер
Код активного Солнца Код активного Солнца

Сможет ли искусственный интеллект предупреждать нас о природных катастрофах

РБК
Инженеры будущего. Ультразвуковая левитация и системы предсказания погоды Инженеры будущего. Ультразвуковая левитация и системы предсказания погоды

Новые инженерные проекты предпрофессиональной подготовки

Наука и техника
Собак из скандинавского погребения в лодке приписали к элитной породе Собак из скандинавского погребения в лодке приписали к элитной породе

Ученые исследовали останки пяти собак, которых нашли на шведском острове Эланд

N+1
«Даааааали!»: абсурдистский фильм о журналистке, которая хочет взять интервью у гения «Даааааали!»: абсурдистский фильм о журналистке, которая хочет взять интервью у гения

«Даааааали!» — фильм, снятый по заветам самого Сальвадора Дали

Forbes
Тревожная демография: как резкое снижение рождаемости влияет на глобальную экономику и кто на этом зарабатывает Тревожная демография: как резкое снижение рождаемости влияет на глобальную экономику и кто на этом зарабатывает

Как связаны глобальная экономика и снижение рождаемости?

Inc.
Чем похожи нарциссы и алкоголики: 11 общих черт Чем похожи нарциссы и алкоголики: 11 общих черт

О том, что общего между алкоголиками и нарциссами

Psychologies
Дубовые веточки вместо щеток и смола вместо паст: чем чистили зубы наши предки Дубовые веточки вместо щеток и смола вместо паст: чем чистили зубы наши предки

Благодаря кому и как человечество смогло получить электрические щетки?

Psychologies
Открыть в приложении