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

Для кого звонит рассветный колокол новой деревни? Для кого звонит рассветный колокол новой деревни?

Факторы эффективности проектов развития территорий на примере движения Сэмаыль

Позитивные изменения
По капле крови По капле крови

Донорство крови: главные факты, которые важно знать

Лиза
День обратился в ночь День обратился в ночь

Затмения часто влияли на ход истории всего человечества

Вокруг света
Бизнес предложил поправки в законопроект о майнинге Бизнес предложил поправки в законопроект о майнинге

Представители криптоиндустрии недовольны положениями законопроекта о майнинге

Forbes
Ёкарный бабай, курва и зюзя: что означают эти бранные слова и откуда они взялись Ёкарный бабай, курва и зюзя: что означают эти бранные слова и откуда они взялись

Что такое обсценная лексика?

ТехИнсайдер
Облегчение не в радость: почему падает загрузка сети РЖД Облегчение не в радость: почему падает загрузка сети РЖД

Погрузка сети РЖД снижается уже более полугода. Основные причины

Forbes
Удивительная находка! Майя «благословляли» площадки для игры в мяч галлюциногенными растениями Удивительная находка! Майя «благословляли» площадки для игры в мяч галлюциногенными растениями

Археологи использовали ДНК, чтобы сделать «экстраординарное» открытие

ТехИнсайдер
Вышедшая после убийства матери Джипси Роуз Бланшар призналась, что мечтает о работе в Макдоналдсе Вышедшая после убийства матери Джипси Роуз Бланшар призналась, что мечтает о работе в Макдоналдсе

Почему преступникам сложно интегрироваться в общество и могут ли они это сделать

Psychologies
Ольга Сварник: «Мозгу постоянно нужна новизна» Ольга Сварник: «Мозгу постоянно нужна новизна»

О мире, где человек вынужден конкурировать с нейросетями

РБК
«Будущий интернет будущего» «Будущий интернет будущего»

Что такое Web 3.0 и когда наступит эпоха Web 4.0

РБК
Дубовые веточки вместо щеток и смола вместо паст: чем чистили зубы наши предки Дубовые веточки вместо щеток и смола вместо паст: чем чистили зубы наши предки

Благодаря кому и как человечество смогло получить электрические щетки?

Psychologies
Татуировки повышают риск развития рака на 21% Татуировки повышают риск развития рака на 21%

Нанесение татуировки увеличивает риск развития лимфомы на 21%

ТехИнсайдер
Чистая работа Чистая работа

Как избавляться от цифрового мусора и кому можно поручить эту работу?

РБК
Принцип бинокля в отношениях Принцип бинокля в отношениях

Как щедрый мужчина может оставить тебя без копейки и при чем тут принцип бинокля

Лиза
Надежда Зозуля: «Свёртывание крови – две стороны одной медали. С одной стороны – склонность к тромбозам, с другой – к не менее опасным кровотечениям» Надежда Зозуля: «Свёртывание крови – две стороны одной медали. С одной стороны – склонность к тромбозам, с другой – к не менее опасным кровотечениям»

Как понять, что есть проблемы со свертыванием крови? Что должно насторожить?

Здоровье
Похитители молодости: 5 вещей в твоем доме, которые тихо приближают старость Похитители молодости: 5 вещей в твоем доме, которые тихо приближают старость

Экзогенные токсины в доме могут оказывать серьезное воздействие на организм

VOICE
Дядя честных правил Дядя честных правил

«Дядя Леша»: Юрий Деточкин нового времени

Weekend
«Нужды путешественника»: как южнокорейская драма создает портрет женщины в эмиграции «Нужды путешественника»: как южнокорейская драма создает портрет женщины в эмиграции

Как в «Нуждах путешественника» рассказывается о женской судьбе в эмиграции

Forbes
Как удобно загрузить багажник в путешествии: 10 правил опытных автотуристов Как удобно загрузить багажник в путешествии: 10 правил опытных автотуристов

Как правильно разместить вещи в багажнике автомобиля?

ТехИнсайдер
8 вещей, которые надо сделать на кухне перед тем, как ты уедешь в отпуск 8 вещей, которые надо сделать на кухне перед тем, как ты уедешь в отпуск

Подготовительная работа на кухне перед отпуском: что нужно учесть?

VOICE
Без бензина. Тест-драйв электромобиля Ora 03 Без бензина. Тест-драйв электромобиля Ora 03

Комфортно ли пользоваться электромобилем в городе в 2024 году?

СНОБ
Большинство людей не знают, что у них есть апноэ: что это такое? Большинство людей не знают, что у них есть апноэ: что это такое?

Как узнать, действительно ли ваш храп вредит вашему здоровью?

ТехИнсайдер
«Все, что было его, – нынче ваше» «Все, что было его, – нынче ваше»

Место творчества Булата Окуджавы в современной литературе и литературоведении

Знание – сила
Фильмы — огонь! Фильмы — огонь!

Один из самых интересных смотров работ начинающих режиссеров со всего мира

Men Today
Дизайнер Никита Калмыков: Мне давно кажется, что любая одежда — вне гендера Дизайнер Никита Калмыков: Мне давно кажется, что любая одежда — вне гендера

Дизайнер Никита Калмыков — о Каннах, мемных образах и гендерной флюидности

СНОБ
5 отличных книг в жанре эпического фэнтези, о которых вы, скорее всего, не слышали 5 отличных книг в жанре эпического фэнтези, о которых вы, скорее всего, не слышали

На что обратить внимание поклонникам творчества Джона Толкина и Тэда Уильямса?

Maxim
Больше не жужжат: как избавиться от ос на дачном участке Больше не жужжат: как избавиться от ос на дачном участке

Как отпугнуть ос подальше от дачи и что делать, если нашли осиное гнездо?

ТехИнсайдер
Дружеское выгорание: 5 советов тем, у кого пропало желание общаться Дружеское выгорание: 5 советов тем, у кого пропало желание общаться

Почему мы выгораем от общения с друзьями, что с этим можно сделать?

Psychologies
Даниил Воробьев: «Женщина — это та драгоценная среда, в которой может проявляться мужчина» Даниил Воробьев: «Женщина — это та драгоценная среда, в которой может проявляться мужчина»

История-турбулентность Даниила Воробьева о взрослении и принятии себя

Maxim
Мясные лидеры наращивают долю рынка Мясные лидеры наращивают долю рынка

Участники девятого рейтинга «Агроинвестора» продолжили наращивать производство

Агроинвестор
Открыть в приложении