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

Русская Атлантида – город Молога Русская Атлантида – город Молога

История Тихвинской водной системы, по которому шло освоение Русского Севера

Знание – сила
Как защитить от дождя натуральную велосумку: простой лайфхак от туристов 19 века Как защитить от дождя натуральную велосумку: простой лайфхак от туристов 19 века

Как справиться с тем, что натуральные ткани промокают и боятся плесени

ТехИнсайдер
Настоящее прошлое Настоящее прошлое

Новые методы позволяют палеонтологам выяснить подробности ушедших эпох

Вокруг света
Суда пришли Суда пришли

Где бросить якорь нынешним летом? Держите курс на Восток

RR Люкс.Личности.Бизнес.
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
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
Банкократия Банкократия

Как получилось, что банки растут в разы быстрее, чем вся остальная экономика

Монокль
Бомбовоз на тяжелом топливе: чем удивляет редкий дизельный бомбардировщик Ер-2 Бомбовоз на тяжелом топливе: чем удивляет редкий дизельный бомбардировщик Ер-2

Самолет, первым отбомбившийся по Берлину в начале войны

ТехИнсайдер
Еще по одной: 10 мини-сериалов, которые можно посмотреть за вечер Еще по одной: 10 мини-сериалов, которые можно посмотреть за вечер

Необычные мини-сериалы, которые вы могли пропустить

Правила жизни
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
«Все, что было его, – нынче ваше» «Все, что было его, – нынче ваше»

Место творчества Булата Окуджавы в современной литературе и литературоведении

Знание – сила
Генетики пересчитали время смешения предков современных людей и неандертальцев Генетики пересчитали время смешения предков современных людей и неандертальцев

Когда произошло смешение предков современных людей с неандертальцами?

N+1
10 городов с самым большим количеством миллиардеров — 2024 10 городов с самым большим количеством миллиардеров — 2024

Какие мегаполисы стали центрами притяжения для самых богатых людей мира

Forbes
Любовный треугольник: можно ли любить одновременно двоих? Любовный треугольник: можно ли любить одновременно двоих?

Что такое любовь? Почему люди заводят романы на стороне?

Psychologies
Екатерина Великая в Москве Екатерина Великая в Москве

Екатерина Великая не любила Москву, но так ли всё однозначно?

Знание – сила
Что такое спейс-электроника и как ее слушать. Отрывок из книги «Планетроника» Что такое спейс-электроника и как ее слушать. Отрывок из книги «Планетроника»

Глава из книги про историю электронной музыки от журналиста Ника Завриева

СНОБ
Евгений Сидихин: «Мне захотелось самому лететь...» Евгений Сидихин: «Мне захотелось самому лететь...»

Часто думаю, что то, чем я занимаюсь, не моя профессия

Коллекция. Караван историй
Путешествие к себе Путешествие к себе

Отложенная жизнь превращается из отложенных на будущее планов в призрачные мечты

Новый очаг
Как узнать свою группу крови: какие бывают, совместимость Как узнать свою группу крови: какие бывают, совместимость

Что такое группа крови, как ее узнать и чем важен резус-фактор?

РБК
Источники энергии Источники энергии

Почему кетодиета подходит не всем?

Лиза
Мадс Миккельсен. Великий и ужасный Мадс Миккельсен. Великий и ужасный

Он никогда не мечтал сниматься в кино и вообще становиться  актером

Караван историй
Планета на песке Планета на песке

Попробуем разобраться в климатической истории планеты Дюна и химии меланжа

ТехИнсайдер
Как оригинально! Декрета, Гипотенуза и другие популярные имена для девочек в СССР Как оригинально! Декрета, Гипотенуза и другие популярные имена для девочек в СССР

На популярность имен новорожденных в разное время влияли исторические события

Лиза
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
Все на себе. Когда в семье все упрекают друг друга Все на себе. Когда в семье все упрекают друг друга

Как быть, если в семье все недовольны друг другом? Как реагировать на обиды?

СНОБ
Сыроедение: за и против Сыроедение: за и против

Почему сыроедение вызывает вопросы у диетологов?

Лиза
«Грибная убийца»: австралийка отравила родственников бывшего мужа на семейном ужине «Грибная убийца»: австралийка отравила родственников бывшего мужа на семейном ужине

Эрин Паттерсон устроила ужин, через неделю после которого родственники умерли

Psychologies
Сила граната: природное соединение в его составе может помочь в лечении болезни Альцгеймера Сила граната: природное соединение в его составе может помочь в лечении болезни Альцгеймера

Гранат может улучшить память и сделать лечение болезни Альцгеймера эффективнее

ТехИнсайдер
Какими видами спорта занимались наши предки-славяне Какими видами спорта занимались наши предки-славяне

Список исконно русских спортивных игр: от аналога хоккея до мордобоя

Maxim
Матери тратят 97 часов в неделю на выполнение родительских обязанностей Матери тратят 97 часов в неделю на выполнение родительских обязанностей

Материнство включает список обязанностей, который можно продолжать бесконечно

ТехИнсайдер
Открыть в приложении