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

Александр: из эллина в азиата Александр: из эллина в азиата

Выдающийся полководец превратился из «первого среди равных» в азиатского деспота

Дилетант
Жизнь после измены: как восстановить доверие Жизнь после измены: как восстановить доверие

Как можно восстановить доверие после того, как партнер изменил

Psychologies
Виктор Савиных: «Гагарин отдает мне факел и говорит: «Зажигай!» Виктор Савиных: «Гагарин отдает мне факел и говорит: «Зажигай!»

Вокруг говорили, что это невозможно, рискованно, что это билет в один конец

Коллекция. Караван историй
«Будущий интернет будущего» «Будущий интернет будущего»

Что такое Web 3.0 и когда наступит эпоха Web 4.0

РБК
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
Невозможный человек! Невозможный человек!

7 советских актеров, чей характер оказался слишком тяжелым в работе

Лиза
10+ предметов, которые сделает ослепительно чистыми перекись водорода: советы клинеров 10+ предметов, которые сделает ослепительно чистыми перекись водорода: советы клинеров

Как использовать перекись водорода для очистки самых разных поверхностей

VOICE
Принцип бинокля в отношениях Принцип бинокля в отношениях

Как щедрый мужчина может оставить тебя без копейки и при чем тут принцип бинокля

Лиза
«Претенденты»: спортивная драма с Зендеей о поединке на теннисном корте и в любви «Претенденты»: спортивная драма с Зендеей о поединке на теннисном корте и в любви

«Претенденты»: чего не хватило этой истории о любовном треугольнике на корте

Forbes
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
20 вопросов, чтобы понять, есть ли у вас синдром Венди 20 вопросов, чтобы понять, есть ли у вас синдром Венди

Заметили, что систематически пренебрегаете собой в дружеских отношениях?

Psychologies
«Конан О'Брайен должен уйти»: почему стоит смотреть тревел-шоу от культового американского комика? «Конан О'Брайен должен уйти»: почему стоит смотреть тревел-шоу от культового американского комика?

Конан О'Брайен ездит по миру, изучает незнакомые культуры и идиотничает

Правила жизни
Как по нотам Как по нотам

Никола Мельников об источниках вдохновения и подходе к пониманию искусства

Men Today
Сыграли в ящера: как японские и голливудские режиссеры снимают кино о Годзилле Сыграли в ящера: как японские и голливудские режиссеры снимают кино о Годзилле

Главные вехи в истории гигантского киноящера Годзиллы

Правила жизни
Как удалить объект с фото онлайн — 3 простых и бесплатных способа Как удалить объект с фото онлайн — 3 простых и бесплатных способа

Как удалить ненужный объект с фото онлайн — быстро и бесплатно

CHIP
Выпрямленный ум… Выпрямленный ум…

Михаил Сперанский — лицо бесплодной надежды России на либеральный путь развития

Дилетант
Гражданская авиация России: задачи, технологии, тенденции Гражданская авиация России: задачи, технологии, тенденции

Как развиваются аэропортовая сеть и региональные авиаперевозки

ФедералПресс
У Майка Омера вышел новый триллер «Странные игры». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок! У Майка Омера вышел новый триллер «Странные игры». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок!

Глава из нового романа Майка Омера, от которого волосы встают дыбом

Maxim
Как взбодриться без кофе: 6 научно доказанных способов (с примерами) Как взбодриться без кофе: 6 научно доказанных способов (с примерами)

Глубокое дыхание, холодная вода, берпи и другие альтернативные источники энергии

РБК
Лучшие роли Бернарда Хилла, сыгравшего Теодена из «Властелина колец» Лучшие роли Бернарда Хилла, сыгравшего Теодена из «Властелина колец»

Вспоминаем лучшие роли известного британского актера Бернарда Хилла

Maxim
Вопреки санкциям: почему акции золотодобытчиков дорожают вслед за золотом Вопреки санкциям: почему акции золотодобытчиков дорожают вслед за золотом

Акции российских золотодобытчиков подорожали вслед за ростом мировых цен

Forbes
Сочетание каннабиса и табака при беременности вчетверо повысило младенческую смертность Сочетание каннабиса и табака при беременности вчетверо повысило младенческую смертность

Как употребление каннабиса и табака негативно влияет на исходы беременности

N+1
Что такое маховик и для чего он нужен. Устройство и неисправности Что такое маховик и для чего он нужен. Устройство и неисправности

Все о маховике: что это и для чего нужно в автомобиле

РБК
9 фраз, которые сделают вас счастливее. Используйте их в разговорах ежедневно! 9 фраз, которые сделают вас счастливее. Используйте их в разговорах ежедневно!

Какие наши слова помогают другим людям понять, что их видят, слышат и любят

Psychologies
«Постельный развод»: почему все чаще партнеры предпочитают спать в разных кроватях «Постельный развод»: почему все чаще партнеры предпочитают спать в разных кроватях

Почему раздельный сон может быть необходим в паре?

Forbes
Туда, где есть всё Туда, где есть всё

Греция и Хорватия — преимущества и особенности этих направлений для плаваний

Y Magazine
50 000 подносов и рязанская Венеция: кто и как возрождает народные промыслы 50 000 подносов и рязанская Венеция: кто и как возрождает народные промыслы

Кто развивает традиционные промыслы и как пытается на этом заработать

Forbes
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
На оценку студента влияют инициалы фамилии! Эксперты рассказали поразительный факт На оценку студента влияют инициалы фамилии! Эксперты рассказали поразительный факт

Влияет ли фамилия человека на риск получить заниженную оценку?

ТехИнсайдер
Найти преступника по фрагментам дерева: как природа помогает криминалистам расследовать преступления Найти преступника по фрагментам дерева: как природа помогает криминалистам расследовать преступления

Как по биологическим следам восстановить картину преступления?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении