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

15 мыслей Андрея Малахова 15 мыслей Андрея Малахова

Андрей Малахов о том, что часто остается за кадром

GQ
5 причин нежелания выходить замуж 5 причин нежелания выходить замуж

Что делать, если нет реального желания связать с кем-то жизнь?

Psychologies
Вселенная, пульсирующая в чёрной дыре Вселенная, пульсирующая в чёрной дыре

Происхождение Вселенной всегда волновало людей

Наука и жизнь
Ген памяти Ген памяти

Какие альтернативные накопители предлагают на рынке хранения данных

РБК
Тру-крайм по-русски: как Леонид Каневский, бессменный ведущий передачи «Следствие вели…», стал культовой фигурой для зумеров Тру-крайм по-русски: как Леонид Каневский, бессменный ведущий передачи «Следствие вели…», стал культовой фигурой для зумеров

В чем феномен популярности передачи «Следствие вели…»?

Правила жизни
История первого героя СССР: за что Анатолий Ляпидевский удостоился высшей награды История первого героя СССР: за что Анатолий Ляпидевский удостоился высшей награды

Медаль «Золотая Звезда» с порядковым номером 1 в СССР была только одна

ТехИнсайдер
Как быстро и компактно упаковать вещи: 7 советов стюардессы с 16-летним опытом Как быстро и компактно упаковать вещи: 7 советов стюардессы с 16-летним опытом

Советы бортпроводницы помогут ничего не забыть и обойтись минимумом вещей

ТехИнсайдер
Мог исчезнуть, но выстоял и стал российским: 5 фактов о Lada Largus Мог исчезнуть, но выстоял и стал российским: 5 фактов о Lada Largus

Lada Largus: в чем ижевский универсал оказался лучше тольяттинского

РБК
Анна Большова: «Сейчас я думаю: «Сколько упущено! Сколько надо было сказать Николаю Петровичу...» Анна Большова: «Сейчас я думаю: «Сколько упущено! Сколько надо было сказать Николаю Петровичу...»

Караченцов был невероятно демократичным, как бы свой парень, душа нараспашку

Коллекция. Караван историй
Добавим зелень Добавим зелень

Как вырастить полезные травы в домашних условиях

Лиза
«Реальная история Уиннер»: фильм о девушке, выступившей против государственной машины «Реальная история Уиннер»: фильм о девушке, выступившей против государственной машины

Как разговорное кино, в котором нет действия, оказывается напряженной драмой

Forbes
Валентина Талызина: «Эльдар рязанов на меня постоянно кричал на съемках «Зигзага удачи» Валентина Талызина: «Эльдар рязанов на меня постоянно кричал на съемках «Зигзага удачи»

Я попала в счастливую обойму любимых рязановских актеров

Коллекция. Караван историй
2 признака того, что вы встречаетесь с грандиозным нарциссом 2 признака того, что вы встречаетесь с грандиозным нарциссом

Как нарцисс ведет себя в отношениях?

Psychologies
Продюсер Максим Королев: В киноиндустрии огромный дефицит кадров Продюсер Максим Королев: В киноиндустрии огромный дефицит кадров

Максим Королев о том, как начинающему кинематографисту попасть в сферу

СНОБ
С чем делали бутерброды в СССР С чем делали бутерброды в СССР

Люди в СССР изобретали совершенно удивительные по нынешним меркам бутерброды

Maxim
Пятый, индустриальный Пятый, индустриальный

Кадровые перестановки в правительстве и Администрации президента

Монокль
6 фраз, которые взрослые дети мечтают услышать от своих родителей 6 фраз, которые взрослые дети мечтают услышать от своих родителей

Шесть важных фраз, которые родители могут (и должны) сказать повзрослевшим детям

Psychologies
Jeep Avenger. Маленький бриллиант в короне Jeep Jeep Avenger. Маленький бриллиант в короне Jeep

У Jeep всегда были проблемы с компактными моделями. Изменит ли ситуацию Avenger?

4x4 Club
Без вины виноватые: почему учителя становятся объектами травли со стороны подростков Без вины виноватые: почему учителя становятся объектами травли со стороны подростков

С чем связана агрессия у подростков и как правильнее на нее реагировать учителю?

Psychologies
Орангутан полечил свою рану листьями лианы Орангутан полечил свою рану листьями лианы

Биологи заметили, как орангутан обрабатывает свою рану с помощью растения

N+1
Неудачный дебют: почему «Чистильщик бассейнов» не дотягивает до большого кино Неудачный дебют: почему «Чистильщик бассейнов» не дотягивает до большого кино

Каким получился комедийный детектив о злостных коррупционерах

Forbes
Прагматичный человек Прагматичный человек

Выясняем, кто такой прагматичный человек на примерах из жизни

Лиза
Как одевается Марк Цукерберг: футболка Brunello Cucinelli, дубленка из мема и костюм I’m sorry Как одевается Марк Цукерберг: футболка Brunello Cucinelli, дубленка из мема и костюм I’m sorry

Как менялся стиль Марка Цукерберга и почему за его гардеробом следят мировые СМИ

СНОБ
На ее книгах вырос Стивен Кинг: как Ширли Джексон превращала свои страхи в литературу На ее книгах вырос Стивен Кинг: как Ширли Джексон превращала свои страхи в литературу

История писательницы, на романах которой вырос Стивен Кинг

Forbes
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
Варикоз: причины, профилактика и методы лечения Варикоз: причины, профилактика и методы лечения

Что приводит к развитию варикоза, как избежать заболевания?

Psychologies
Мать русского футуризма. Как жил и писал поэт-авиатор Василий Каменский Мать русского футуризма. Как жил и писал поэт-авиатор Василий Каменский

Как поэт Василий Каменский стал одним из первых русских авиаторов

СНОБ
Сепарация от супруга после развода: почему она необходима и как ее пройти Сепарация от супруга после развода: почему она необходима и как ее пройти

Как сепарироваться от партнера после расставания? Почему это сложно?

Psychologies
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
И/ИЛИ И/ИЛИ

Отношения народа со своим голосом в рассказе Кафки «Жозефина, или Народ мышей»

Weekend
Открыть в приложении