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

Понемногу о многом Понемногу о многом

Забытые плавания в Индию

Знание – сила
Астрономы впервые нашли массивные магнитные звезды за пределами Млечного Пути Астрономы впервые нашли массивные магнитные звезды за пределами Млечного Пути

Впервые обнаружены магнитные массивные звезды за пределами нашей галактики

N+1
Чудесная Чудесная

В созвездии Кит расположилась одна из самых удивительных звёзд нашего неба, Мира

Наука и жизнь
«Это сейчас был сексизм»: как микрофеминизм помогает женщинам бороться за свои права «Это сейчас был сексизм»: как микрофеминизм помогает женщинам бороться за свои права

Что такое микрофеминизм, как он может помочь женщинам в борьбе за равенство?

Forbes
15 задач по уборке, которые можно выполнить за 3 минуты, если знать нужные хаки 15 задач по уборке, которые можно выполнить за 3 минуты, если знать нужные хаки

Слышала про домохозяек, которые могут навести порядок, пока стираются простыни?

VOICE
4 способа унять волнение перед первым сексом с партнером: опыт героини комментирует психолог 4 способа унять волнение перед первым сексом с партнером: опыт героини комментирует психолог

Как открыться и довериться новому партнеру, уняв волнение?

Psychologies
Душа — в теле Душа — в теле

Театр Crave — заведение таинственное, притягательное и необычное

Men Today
Как проверить стартер на работоспособность в домашних условиях Как проверить стартер на работоспособность в домашних условиях

Все о проверке стартера: признаки неисправности и способы ремонта

РБК
Вас называют «папиной дочкой»? Узнайте, какие опасности скрывает этот архетип Вас называют «папиной дочкой»? Узнайте, какие опасности скрывает этот архетип

Чем архетип «папиной дочки» может быть опасен для дочери и для семьи в целом

Psychologies
Что смотреть в выходные: 6 новых фильмов, которые вы могли пропустить Что смотреть в выходные: 6 новых фильмов, которые вы могли пропустить

Собрали шесть ярких фильмов, которые определенно стоят потраченного времени

Правила жизни
Ресторатор Александр Сысоев — о пьянстве в барах и том, как с ним бороться Ресторатор Александр Сысоев — о пьянстве в барах и том, как с ним бороться

Почему люди в барах напиваются и пристают к гостям и как этого избежать

СНОБ
Изобрел напиток на века, но не получил ни копейки: как химик Джозеф Пристли случайно создал газированную воду Изобрел напиток на века, но не получил ни копейки: как химик Джозеф Пристли случайно создал газированную воду

Как появилась газировка — напиток, без которого многие не представляют жизнь

ТехИнсайдер
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
Наперекор Бажову Наперекор Бажову

Алиса Горшенина: женские корни волшебной сказки

Weekend
По ту сторону диагноза: как живет человек с рассеянным склерозом По ту сторону диагноза: как живет человек с рассеянным склерозом

История девушки с рассеянным склерозом, которая смогла добиться ремиссии

СНОБ
9 главных разочарований в жизни каждого человека 9 главных разочарований в жизни каждого человека

Подборка того, в чем многие люди разочаровываются чаще всего

Psychologies
Мужчина, позвольте… Мужчина, позвольте…

Как флирт помогает держать себя в тонусе: 5 неочевидных плюсов

Лиза
И снова Хон! И снова Хон!

«Нужды путешественника»: смесь французского с рисовой водкой

Weekend
7 фраз, с помощью которых легко завести друзей в любом возрасте 7 фраз, с помощью которых легко завести друзей в любом возрасте

Друзей можно завести и в солидном возрасте: помогут эти фразы

Maxim
Первый пациент с чипом Neuralink рассказал о жизни после операции Первый пациент с чипом Neuralink рассказал о жизни после операции

Первый пациент, которому вживили чип Neuralink, рассказал о жизни после операции

Forbes
10 автомобилей Джеймса Бонда — от худшего к лучшему 10 автомобилей Джеймса Бонда — от худшего к лучшему

Автомобили — важная часть любого фильма о Джеймсе Бонде. А какими они были?

Maxim
Видео: посмотрите на солнечные дожди, извержения и корональный «мох» на поверхности Солнца Видео: посмотрите на солнечные дожди, извержения и корональный «мох» на поверхности Солнца

Что помогут нам объяснить потоки перегретого материала на Солнце?

ТехИнсайдер
Новые пассажиры «Титаника» Новые пассажиры «Титаника»

Когда в 90-х годах упало финансирование науки, институты РАН выживали, как могли

Наука и техника
Как стресс заставляет нас стареть быстрее: 5 опасных последствий Как стресс заставляет нас стареть быстрее: 5 опасных последствий

Как негативные эмоции вредят организму и что с этим делать

Psychologies
Бешеные скорости, безумные деньги и крутые копы: все, что вы хотели знать о немецких автобанах Бешеные скорости, безумные деньги и крутые копы: все, что вы хотели знать о немецких автобанах

Немецкие автобаны: может быть, не все правда, что о них толкуют?

ТехИнсайдер
Не вступать в старость без любви: почему возраст пугает и как научиться его принимать Не вступать в старость без любви: почему возраст пугает и как научиться его принимать

Глава из книги «Возраст: Инструкция по применению»

Forbes
Ирина Млодик объяснила, как относиться к жизни ребенка в виртуальном мире Ирина Млодик объяснила, как относиться к жизни ребенка в виртуальном мире

Почему не нужно воевать с виртуальным миром детей

Psychologies
Аксенова Любовь Аксенова Любовь

Люба Аксенова — о том, почему она не «девушка Бонда»

Собака.ru
Почему манга читается справа налево и какой в этом смысл Почему манга читается справа налево и какой в этом смысл

Что такое манга и как её читать?

Maxim
Как сон смягчает наши страдания, почему он в этом незаменим Как сон смягчает наши страдания, почему он в этом незаменим

Почему хороший ночной сон является идеальным средством от эмоционального стресса

ТехИнсайдер
Открыть в приложении