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

Мир наизнанку Мир наизнанку

Брейгель – художник, но слова в его работах играли не только роль названий

Вокруг света
Теория игр Теория игр

Прав ли сказавший, что наша жизнь – игра?

Вокруг света
Кабина истребителя Кабина истребителя

Мы «полетали» на обновленном кроссовере JAECOO J7

Вокруг света
К коже нежно К коже нежно

Какими будут последствия «уколов красоты» спустя годы?

Лиза
«Психоанализ может быть полезен любому»: что нужно знать об этом методе психотерапии «Психоанализ может быть полезен любому»: что нужно знать об этом методе психотерапии

Чарльз Турк по сей день совмещает в практике психиатрию и психоанализ

Psychologies
Серверный ветер: как производительные вычислительные решения меняют лицо рынка Серверный ветер: как производительные вычислительные решения меняют лицо рынка

Как устроен рынок высокопроизводительных вычислительных решений

Forbes
Старость не радость? Старость не радость?

Человечество стареет. Тенденция отмечается практически во всех странах мира

Наука и техника
Что делать с клапаном EGR – чинить, менять или глушить? Что делать с клапаном EGR – чинить, менять или глушить?

Зачем нужна EGR, нужна ли вообще и что с ней делать?

4x4 Club
Психиатр Венедикта Ерофеева — о том, каким он был человеком Психиатр Венедикта Ерофеева — о том, каким он был человеком

Как в Венедикте Ерофееве сочетался алкоголизм и интеллектуальность

СНОБ
Как нейросети проваливаются в «долину разочарования» и почему это хорошо Как нейросети проваливаются в «долину разочарования» и почему это хорошо

Когда большие языковые модели займут уверенную позицию и достигнут пика?

Forbes
Что такое зависимость? Что такое зависимость?

Глава из книги психиатра-нарколога Марата Агиняна «Зависимость и ее человек»

Psychologies
Краса всей зелени известной Краса всей зелени известной

Спаржа лекарственная ведёт своё происхождение с берегов Средиземного моря

Наука и жизнь
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
А как иначе? На детей нельзя кричать даже для воспитания: вот что об этом говорит наука! А как иначе? На детей нельзя кричать даже для воспитания: вот что об этом говорит наука!

Имеют ли крики и суровые словесные наказания негативные последствия на ребенка?

ТехИнсайдер
Драконы армянской демократии Драконы армянской демократии

Кризис образования, элиты и идентичности — вот слагаемые армянской катастрофы

Монокль
Все альбомы «Сектора Газа» — от худшего к лучшему Все альбомы «Сектора Газа» — от худшего к лучшему

У группы «Сектор Газа» нет плохих альбомов

Maxim
Феномен де Клерка Феномен де Клерка

Фредерик Виллем де Клерк — последний белый президент ЮАР

Дилетант
Как удалить объект с фото онлайн — 3 простых и бесплатных способа Как удалить объект с фото онлайн — 3 простых и бесплатных способа

Как удалить ненужный объект с фото онлайн — быстро и бесплатно

CHIP
Как избавиться от тревожных мыслей: 2 полезных упражнения Как избавиться от тревожных мыслей: 2 полезных упражнения

Техника медитации и практика наблюдателя для обуздания тревожных мыслей

Psychologies
«Министерство неджентльменских дел»: почему фильм Гая Ричи проигрывает Тарантино «Министерство неджентльменских дел»: почему фильм Гая Ричи проигрывает Тарантино

Как долгожданный экшен британского режиссера пытается развлекать зрителя

Forbes
«Любуйтесь, мамаша, вот он, ребенок ваш»: как женщины переживают акушерское насилие «Любуйтесь, мамаша, вот он, ребенок ваш»: как женщины переживают акушерское насилие

Книга казахской писательницы Алтынай Султан об опыте беременности

Forbes
Додекаэдры Древнего Рима Додекаэдры Древнего Рима

Археологов давно волнуют странные предметы, попадающиеся при раскопках в Риме

Наука и жизнь
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
Акварелист-виртуоз и фаворит президента. Что нужно знать про художника Сергея Андрияку Акварелист-виртуоз и фаворит президента. Что нужно знать про художника Сергея Андрияку

Как художник Сергей Андрияку относился к искусству и почему стал известным?

СНОБ
Невозможный человек! Невозможный человек!

7 советских актеров, чей характер оказался слишком тяжелым в работе

Лиза
Всё сложится! Всё сложится!

Лайфхаки, которые упростят сборы и сделают путешествие комфортнее

Новый очаг
Даже простейшие морские организмы склонны к индивидуализму! Вот что это значит: интересный факт Даже простейшие морские организмы склонны к индивидуализму! Вот что это значит: интересный факт

Почему все организмы стремятся к ведению быта на основе индивидуальных ритмов?

ТехИнсайдер
Актер и гражданин Актер и гражданин

Как Жан Габен воплотил дух Франции

Weekend
10 автомобилей с самыми красивыми попами 10 автомобилей с самыми красивыми попами

За красивую попу автомобиля дизайнерам можно простить и некоторые оплошности

Maxim
Планета на песке Планета на песке

Попробуем разобраться в климатической истории планеты Дюна и химии меланжа

ТехИнсайдер
Открыть в приложении