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

Арктика без вечной мерзлоты Арктика без вечной мерзлоты

Как оценить долгосрочные изменения состояния Арктики

Наука и жизнь
7 фраз, которые моментально превращают вас в токсичного душнилу 7 фраз, которые моментально превращают вас в токсичного душнилу

Эти слова обрели стилистический окрас: учитывайте, когда хотите их произнести!

Psychologies
Кунсткамера Кунсткамера

Какая буква самая частая в русском языке и как спастись от некоторых видов акул?

Наука и жизнь
Почему манга читается справа налево и какой в этом смысл Почему манга читается справа налево и какой в этом смысл

Что такое манга и как её читать?

Maxim
Слово издателя Слово издателя

Культурный и социальный капитал определяет направление капитала финансового

СНОБ
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
Белое или красное Белое или красное

Продукты и блюда, которые отлично сочетаются с разными видами вина

Лиза
Сумасшедший кондитер: как Питер Людвиг сначала собрал коллекцию, а потом раздал ее Сумасшедший кондитер: как Питер Людвиг сначала собрал коллекцию, а потом раздал ее

Коллекционер Питер Людвиг, часть коллекции которого подарена Русскому музею

Forbes
Лавочка древностей: секреты мастерства торговца антиквариатом и советы начинающим Лавочка древностей: секреты мастерства торговца антиквариатом и советы начинающим

«Каким антикваром быть не стоит»: ценные советы от Дрю Притчарда

Forbes
Добротный «европеец»: первые впечатления от тест-драйва новой модели кроссовера Kaiyi X7 Kunlun Добротный «европеец»: первые впечатления от тест-драйва новой модели кроссовера Kaiyi X7 Kunlun

Новый Kaiyi X7 Kunlun удивительным образом напоминает европейские модели

ТехИнсайдер
Ребенок за штурвалом: страшная катастрофа Airbus A310 авиакомпании «Аэрофлот», которая унесла жизни 75 человек Ребенок за штурвалом: страшная катастрофа Airbus A310 авиакомпании «Аэрофлот», которая унесла жизни 75 человек

Эта авивкатастрофа заняла первое место в рейтинге «самых нелепых»

ТехИнсайдер
Эксперимент Таскиги: одна из самых жестоких медицинских программ в истории человечества Эксперимент Таскиги: одна из самых жестоких медицинских программ в истории человечества

Проект Таскиги стал одним из самых жестоких случаев медицинского расизма

ТехИнсайдер
«Цербер»: детектив о жестоких убийствах, которые начались в Петербурге в 1826 году «Цербер»: детектив о жестоких убийствах, которые начались в Петербурге в 1826 году

Глава из романа «Цербер» — о серии жестоких убийств, которые происходили в 1826

Forbes
Альтруизм и эгоизм: когда полезно думать о других, а когда — о себе Альтруизм и эгоизм: когда полезно думать о других, а когда — о себе

Что же важнее — наши собственные желания или потребности другого?

Psychologies
На гравировке из Италии опознали последнего пещерного льва Европы На гравировке из Италии опознали последнего пещерного льва Европы

Археологи исследовали кусок известняка с гравировками из пещеры Романелли

N+1
Эмоциональная анестезия: как перестать выбирать холодных партнеров Эмоциональная анестезия: как перестать выбирать холодных партнеров

Что такое «химия» отвержения и эмоциональной депривации? Как она работает?

Psychologies
Все дорожки ведут в Рим. Каким получился «Мегалополис» Фрэнсиса Форда Копполы? Все дорожки ведут в Рим. Каким получился «Мегалополис» Фрэнсиса Форда Копполы?

«Мегалополис» — многострадальный фильм, идею которого режиссер вынашивал с 1977

Правила жизни
10 способов сохранить и укрепить отношения 10 способов сохранить и укрепить отношения

Как сохранить отношения на этапе, когда начинаются совместные будни?

Psychologies
Эмоциональный шантаж: что это и как понять, что вы с ним столкнулись Эмоциональный шантаж: что это и как понять, что вы с ним столкнулись

Выслушивали ли вы когда-нибудь просьбу или требования против своего желания?

Psychologies
Как вам продают саморазвитие (и очень дорого!) — объясняет психолог Татьяна Мужицкая Как вам продают саморазвитие (и очень дорого!) — объясняет психолог Татьяна Мужицкая

Насколько стремление блогеров и коучей помочь людям искренне и бесскорыстно?

Psychologies
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
Стена недоверия: почему интернет скоро перестанет быть глобальным Стена недоверия: почему интернет скоро перестанет быть глобальным

Почему всемирная сеть начала трансформироваться в геополитические кластеры

Forbes
Себе — все, другим — ничего: почему эгоизм на самом деле полезен Себе — все, другим — ничего: почему эгоизм на самом деле полезен

Действительно ли эгоизм столь плохое качество, от которого стоит избавиться?

Psychologies
Двухтактные и четырехтактные мотокосы — в чем между ними разница и какой триммер лучше? Двухтактные и четырехтактные мотокосы — в чем между ними разница и какой триммер лучше?

Какой тип ДВС лучше выбрать для мотокосы

CHIP
«Встретить ее с состраданием и принять»: как правильно реагировать на боль «Встретить ее с состраданием и принять»: как правильно реагировать на боль

Как умение принимать неприятные чувства может помочь вам стать счастливее

Psychologies
Что смотреть в выходные: 6 новых фильмов, которые вы могли пропустить Что смотреть в выходные: 6 новых фильмов, которые вы могли пропустить

Собрали шесть ярких фильмов, которые определенно стоят потраченного времени

Правила жизни
Китайский закон о сидячем образе жизни повысил физическую активность детей Китайский закон о сидячем образе жизни повысил физическую активность детей

Ученые оценили влияние закона, регулирующего время доступа детей к онлайн-играм

N+1
Всё сложится! Всё сложится!

Лайфхаки, которые упростят сборы и сделают путешествие комфортнее

Новый очаг
«Почему мне не рассказали это в 13 лет?»: чему важно научить девочек сегодня «Почему мне не рассказали это в 13 лет?»: чему важно научить девочек сегодня

Какие знания нужны девочкам сегодня?

Forbes
Проверка на прочность Проверка на прочность

Почему болезни суставов год от года молодеют?

Лиза
Открыть в приложении