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

Зима в голове Зима в голове

SAD — это не просто хандра, которую советуют лечить комфортом

Здоровье
«Ведая пространство земель нашей империи…» «Ведая пространство земель нашей империи…»

Как Екатерина Великая решала проблемы демографии и освоения пустынных территорий

Знание – сила
Вода королевы Вода королевы

О некоторых удивительных ароматах и ингредиентах раньше сочиняли легенды

Вокруг света
«Конвейером нас не испугать!» Как братья Додж утерли нос Генри Форду «Конвейером нас не испугать!» Как братья Додж утерли нос Генри Форду

Почему Генри Форд боялся братьев Додж?

ТехИнсайдер
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
«Зависимость и ее человек»: что психиатр-нарколог думает о природе вредных привычек «Зависимость и ее человек»: что психиатр-нарколог думает о природе вредных привычек

Глава из книги «Зависимость и ее человек: записки психиатра-нарколога»

Forbes
Зеленый бум Зеленый бум

Действительно ли натуральная косметика может заменить «химию»?

Лиза
Психологическая поддержка для мужчин: как выбрать специалиста — чек-лист Психологическая поддержка для мужчин: как выбрать специалиста — чек-лист

Как мужчине как не ошибиться с выбором специалиста и как оценить терапию?

Psychologies
Как избавиться от платяной моли: рекомендации профессиональных клинеров Как избавиться от платяной моли: рекомендации профессиональных клинеров

Рассказываем, какие существуют способы борьбы с платяной молью!

VOICE
Большая игра: как гейминг все больше становится инструментом госполитики Большая игра: как гейминг все больше становится инструментом госполитики

Как видеоигры становятся инструментом пропаганды и психологической войны?

Forbes
Кроссовер с большими амбициями: что нужно знать об автомобиле Jaecoo J8 Кроссовер с большими амбициями: что нужно знать об автомобиле Jaecoo J8

Что нужно знать об автомобиле Jaecoo J8 уже сейчас

Forbes
Пыльца покажет Пыльца покажет

Как растения раскрывают преступления и загадки археологии

N+1
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
Узнайте правила мафиози! «Омерта»: кодекс молчания, которым пользуется мафия Италии Узнайте правила мафиози! «Омерта»: кодекс молчания, которым пользуется мафия Италии

Что такое «омерта»? Почему её так отчаянно эксплуатирует мафия?

ТехИнсайдер
Химики перепаяли коллоидный раствор циклодекстрина в нужную форму Химики перепаяли коллоидный раствор циклодекстрина в нужную форму

Как коллоидный раствор циклодекстрина ведет себя на границе раздела вода-толуол

N+1
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
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
Жизнь после измены: как восстановить доверие Жизнь после измены: как восстановить доверие

Как можно восстановить доверие после того, как партнер изменил

Psychologies
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
Вы будете в шоке, когда узнаете, что раньше означало выражение «страдать херней»! Вы будете в шоке, когда узнаете, что раньше означало выражение «страдать херней»!

«Херня» — это грыжа на латинском, а те, кто ею страдал, были больными людьми

ТехИнсайдер
Сделано в Британии: 10 отличных английских сериалов, которые вы полюбили или пропустили Сделано в Британии: 10 отличных английских сериалов, которые вы полюбили или пропустили

Британские сериалы, которые стоит посмотреть

Правила жизни
Российский турист побывал в КНДР и рассказал о 5 странностях, которые повергли его в шок Российский турист побывал в КНДР и рассказал о 5 странностях, которые повергли его в шок

Что вас точно удивит в Северной Корее

Maxim
Восемь простых способов улучшить сон Восемь простых способов улучшить сон

Эти несложные действия помогут справиться с бессонницей и начать высыпаться

РБК
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
Что скрывает черная повязка на правом глазу Кутузова? Все это время нас вводили в заблуждение Что скрывает черная повязка на правом глазу Кутузова? Все это время нас вводили в заблуждение

Мы разобрались, откуда растут ноги у исторической ошибки глаза Кутузова

ТехИнсайдер
Когда пить кофе: 7 вопросов о бодрящем напитке Когда пить кофе: 7 вопросов о бодрящем напитке

Что нужно знать, чтобы пить правильный кофе?

Psychologies
Краса всей зелени известной Краса всей зелени известной

Спаржа лекарственная ведёт своё происхождение с берегов Средиземного моря

Наука и жизнь
Какой получилась итальянская визовая программа для цифровых кочевников Какой получилась итальянская визовая программа для цифровых кочевников

В начале апреля Италия запустила визовую программу Digital Nomad

Forbes
Стареет ли тормозная жидкость – и как понять, что ее пора менять Стареет ли тормозная жидкость – и как понять, что ее пора менять

В чем недостатки старой тормозной жидкости?

ТехИнсайдер
Мужчина, позвольте… Мужчина, позвольте…

Как флирт помогает держать себя в тонусе: 5 неочевидных плюсов

Лиза
Открыть в приложении