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

Сидеть по-русски… Сидеть по-русски…

Кресло, созданное Шутовым, — самый патриотичный предмет мебели для сидения

Дилетант
«Будущий интернет будущего» «Будущий интернет будущего»

Что такое Web 3.0 и когда наступит эпоха Web 4.0

РБК
Урал: от природной кладовой к промышленному производству Урал: от природной кладовой к промышленному производству

Когда мы говорим о природных богатствах России, прежде всего вспоминается Урал

Знание – сила
Медные слитки из минойского дворца Агия-Триада отлили из уральской руды Медные слитки из минойского дворца Агия-Триада отлили из уральской руды

Ученые проанализировали состав 15 медных слитков, обнаруженных на Крите

N+1
На доверии На доверии

Интуитивное питание — очень простой способ выстроить правильные отношения с едой

Лиза
Финтех на пороге квантового будущего: на что способны суперкомпьютеры и как они изменят нашу жизнь Финтех на пороге квантового будущего: на что способны суперкомпьютеры и как они изменят нашу жизнь

По мнению ученых, мы находимся на пороге Второй квантовой революции

ТехИнсайдер
Вадим Верник: «Я получил уникальную возможность пообщаться с Майей Плисецкой» Вадим Верник: «Я получил уникальную возможность пообщаться с Майей Плисецкой»

«Не просто взял интервью у легенды балета, а провел рядом с ней целых пять дней»

Караван историй
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
Новое исследование подтверждает, что у Бетховена было отравление свинцом, но умер он не от этого Новое исследование подтверждает, что у Бетховена было отравление свинцом, но умер он не от этого

Ученые показали, концентрация свинца в крови Бетховена не могла его убить

ТехИнсайдер
Феномен де Клерка Феномен де Клерка

Фредерик Виллем де Клерк — последний белый президент ЮАР

Дилетант
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
Сибирский шаманизм: почему выставка об археологии стала хитом и где ее можно увидеть Сибирский шаманизм: почему выставка об археологии стала хитом и где ее можно увидеть

Проект, объединивший археологию и произведения современного художника

Forbes
Спроси меня: «как?» Маленькие порции отказ от сладкого и упражнения Спроси меня: «как?» Маленькие порции отказ от сладкого и упражнения

Экспресс-похудение от звезд: советы, как быстро привести себя в форму

Лиза
Почему концепции критической интернет-инфраструктуры нет места в будущем Почему концепции критической интернет-инфраструктуры нет места в будущем

Куда сместился ландшафт рисков, чего может стоить перерезанный кабель?

Forbes
Кофе или матча? Ваш выбор по утрам многое о вас говорит Кофе или матча? Ваш выбор по утрам многое о вас говорит

Как оказалось, ваша привычка пить кофе или чай утром может многое рассказать вас

ТехИнсайдер
Секрет молодости и худобы китайцев: удивительные преимущества употребления теплой воды Секрет молодости и худобы китайцев: удивительные преимущества употребления теплой воды

В чем польза горячей и теплой воды?

ТехИнсайдер
Как фальсицифируют палестинские древности: история черных археологов в Иерусалиме Как фальсицифируют палестинские древности: история черных археологов в Иерусалиме

О подделках древних артефактов в Палестине

Forbes
Солнечный друг Солнечный друг

5 вопросов врачу по безопасному загару

Лиза
Почему Сеул стал столицей Южной Кореи: отрывок из книги Андрея Ланькова Почему Сеул стал столицей Южной Кореи: отрывок из книги Андрея Ланькова

Отрывок из сборника очерков об истории, культуре и бытовой жизни Южной Кореи

СНОБ
Девять технологий, которые не оправдали надежд Девять технологий, которые не оправдали надежд

Могли ли эти технологии перевернуть мир или на них возложили напрасные ожидания?

Монокль
Осмыслить опыт: как показывают Вторую мировую войну в современных фильмах и сериалах Осмыслить опыт: как показывают Вторую мировую войну в современных фильмах и сериалах

Фильмы, где упор сделан на ежедневную жизнь тех, чью судьбу перевернула война

Forbes
«Как умирали динозавры: Убийственный астероид и рождение нового мира» «Как умирали динозавры: Убийственный астероид и рождение нового мира»

Почему на Земле не началась вторая эра динозавров

N+1
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
Какие витамины и как лучше пить: подробный гид от эндокринолога Какие витамины и как лучше пить: подробный гид от эндокринолога

Как же понять, есть у вас авитаминоз? Может ли быть передозировка витаминами?

Psychologies
Катерина Киндрук: Исторический момент ставит перед бизнесом нестандартные задачи Катерина Киндрук: Исторический момент ставит перед бизнесом нестандартные задачи

Какими качествами нужно обладать эффективному топ-менеджеру?

СНОБ
Эволюция смайликов: как выглядели первые эмодзи Эволюция смайликов: как выглядели первые эмодзи

Хотя кажется, что эмодзи является современной функцией, это на самом деле не так

ТехИнсайдер
Тревожная демография: как резкое снижение рождаемости влияет на глобальную экономику и кто на этом зарабатывает Тревожная демография: как резкое снижение рождаемости влияет на глобальную экономику и кто на этом зарабатывает

Как связаны глобальная экономика и снижение рождаемости?

Inc.
Это не совсем я, Эдичка. Каким получился «Лимонов» Кирилла Серебренникова с Беном Уишоу и Викторией Мирошниченко? Это не совсем я, Эдичка. Каким получился «Лимонов» Кирилла Серебренникова с Беном Уишоу и Викторией Мирошниченко?

«Лимонов. Баллада об Эдичке» — кино о писателе-панке и партийном вожде

Правила жизни
10 цитат Жан-Поля Сартра, которые укажут, где притаился смысл жизни 10 цитат Жан-Поля Сартра, которые укажут, где притаился смысл жизни

Французский философ и писатель был одной из главных фигур экзистенциализма

Psychologies
«Ваша участь будет ужасная!» «Ваша участь будет ужасная!»

Кого из декабристов и как решил наказать Николай I?

Дилетант
Открыть в приложении