Сорняки на китовых костях
Морские черви-костоеды, открытые всего лишь десять лет назад, демонстрируют поразительные способности к выживанию в океанических глубинах.
«Если твоя лаборатория расположена на берегу океана и в распоряжении имеется спускаемый под воду аппарат, можно утром погрузиться на километровую глубину и вечером не опоздать к ужину» — так начал свою лекцию профессор Роберт Врайенхук из Исследовательского института Аквариума Монтерея в Калифорнии (США). Он приехал в Россию по приглашению лаборатории донной фауны Института океанологии РАН, где тоже изучают население глубоководных районов океана, и при поддержке фонда «Династия».
Недалеко от института, где работает Роберт, располагается подводный каньон глубиной 3 км, и исследователи туда регулярно наведываются. «Правда, я предпочитаю пользоваться управляемой беспилотной субмариной: что ни говори, а на дне темно и холодно», - шутит профессор. Спускаемый аппарат называется «Док Риккетс» в честь основателя биологической лаборатории в Монтерее (и героя романа Дж. Стейнбека «Консервный ряд»). Он оснащен фото- и видеокамерой, манипулятором для отбора образцов, и с корабля-носителя им управляют высококлассные инженеры. Используя эти возможности, лаборатория профессора Врайенхука исследует необычные формы жизни в океане. Одно из их самых ярких недавних научных открытий — удивительные черви-костоеды Оседаксы.
Название «оседакс» в переводе с латинского языка означает «поедающий кости». Эти черви селятся в крайне оригинальном месте – на затонувших китовых скелетах, и больше нигде не встречаются. Чтобы рассмотреть их, к останкам нужно подобраться как можно ближе, ведь размер взрослых костоедов – от 2 мм до 4 см. Они поселяются колониями, и кажется, что кости покрыты красноватым пухом. Впервые их обнаружили в 2002 году с помощью обитаемого подводного аппарата «Тибурон» на скелете серого кита на глубине 2893 м. По строению тела Оседакс похож на крохотное деревце: у него есть «корни», которыми червь заякоривается, корни способны расти и пробуравливать костный субстрат; тело в слизистой трубке подобно стволу, увенчанному кроной из перистых жабр. Дополнительное сходство с растением придает то, что у этих организмов нет ни рта, ни кишечника. Они питаются за счет симбиотических бактерий, живущих на «корнях», микроорганизмы помогают животному усваивать органические вещества, заключенные в материале костей. Кости вполне питательны, так как 20% их веса приходится на белок коллаген и липиды, и бактерии оседаксов способны их усваивать. Сотрудничество взаимно выгодное: ткани «корней» выделяют кислоту, которая растворяет твердый субстрат и делает органические вещества доступными для бактерий, а микроорганизмы переваривают коллаген и липиды и выделяют растворимые питательные вещества и витамины, которые могут быть усвоены корневидными выростами червя. Это странное существо без конечностей и деления тела на сегменты, тем не менее – кольчатый червь. Это установили путем анализа и сравнения последовательностей ДНК. Его ближайшие родственники – вестиментиферы из глубоководных горячих источников, которые тоже живут за счет симбиотических бактерий и выращивают их в специальных органах. У червей-костоедов бактерии содержатся в особых клетках — бактериоцитах.
У оседаксов есть еще одна удивительная особенность. Все без исключения черви, которых можно увидеть на китовых костях – самки. Самцы у них тоже есть, но чтобы рассмотреть их, понадобится микроскоп: размер тела каждой особи составляет в зависимости от вида от 0,3 до 1 мм. Особи мужского пола во множестве прикрепляются к стенке яйцевода самки и единственное, на что они способны – производить сперму. Вещества, необходимые для ее производства, самец приносит с собой – это остатки желтка. Израсходовав их, самец погибает. В условиях недостатка пищи и субстрата для поселения, а затонувшие скелеты встречаются редко, «карманный муж» — весьма экономное изобретение: он не требует еды и не конкурирует с самкой за дефицитную жилплощадь.
Но на этом сюрпризы не кончаются. Оказывается, у оседаксов пол зависит от субстрата, на который оседает личинка. Из совершенно одинаковых яиц выходят одинаковые личинки, после чего одни развиваются в самок, и точно такие же – в карликовых самцов. Размер и организация самца соответствует второй стадии развития личинки кольчатых червей – метатрохофоре.
Если личинка пропадает на пустое дно – она гибнет, если ей встретится скелет – превращается в самку, а если на костях свободного места не осталось, то личинка прикрепляется к самке и становится самцом. У каждой самки целый гарем из карликовых «карманных мужей», и чем самка крупнее – тем больше у нее осеменителей. У некоторых видов может быть более 100 самцов в одном гареме. В отличие от самок, у которых выступающие части тела красные или оранжевые, самцы зеленоватого цвета. Зеленый пигмент — это и есть тот гормон, который отвечает за остановку роста и развития. Самец созревает, анатомически оставаясь младенцем. Ученые называют это педоморфозом, а современное общество с его обостренным интересом к нестандартным вариантам гендерных отношений горячо отзывается газетными и журнальными статьями, произведениями изобразительных искусств, появилась даже рок-группа под названием «Оседакс».
Оседаксы – не единственные животные с карликовыми самцами. Рыбы-удильщики Меланоцеты, улитки Вольвателлы, попончатые осьминоги, некоторые коловратки, усоногие раки, симбионты омаров циклиофоры – список животных, где встречается это явление, довольно велик. Что между ними общего? Все они малоподвижные или сидячие организмы, при этом относительно редкие. У животных с такими особенностями мало шансов на встречу, и они напряженно конкурируют друг с другом за пищу и жизненное пространство.
Китовые останки на дне встречаются редко, поэтому одно поселение червей от другого отделено сотнями, а то и тысячами километров. Более того, кости китов очень недолговечны. Сотрудники лаборатории Роберта Врайененхука собирали трупы китов, выброшенные на берег, буксировали в океан, затапливали на разной глубине и наблюдали за дальнейшими событиями. К их удивлению, останки крупного взрослого кита полностью исчезли всего за семь лет! При такой скорости их переработки остается только удивляться, что палеонтологи все-таки находят кости древних морских организмов. Может быть, черви-костоеды появились недавно? Сейчас известно 24 вида оседаксов. Анализ генетических различий между червями разных видов из разных частей океана и применение метода молекулярных часов для определения скорости их эволюции позволили определить, когда возникла эта группа животных. Это произошло 125 млн. лет назад в меловом периоде, задолго до появления китов. Не иначе, они учились искусству поедания костей на останках плезиозавров! Внимательно изучив окаменелости китообразных олигоценовой эпохи возрастом 30 млн. лет, исследователи обнаружили в них отверстия, точно такие же, как делают оседаксы. Нашли отверстия и в костях древних птиц, похожих на пингвинов. Стало интересно, почему сейчас они встречаются только на китовых скелетах? Чем кости китов лучше других? В экспериментах с затопленными костями домашних животных и акул выяснилось, что – ничем. Оседаксы легко их осваивают. Просто скелеты других животных малы, недолговечны и редко оказываются на дне целиком – обычно их кто-то съедает. Результат эксперимента полностью изменил представление об этих червях. Если до этого их считали узкоспециализированными животными, то теперь они предстают, напротив, весьма неразборчивыми. Профессор Врайененхук сравнивает их с сорняками, которые селятся везде, где есть свободное место.
У сорняков для этого есть семена, распространяемые ветром. А как распространяются черви-костоеды? Мы уже знаем, что у них есть плавающие личинки. На поиск места жительства личинкам отпущено всего две недели. Не успела – погибла. Но, если этот вид существует, значит, удача им улыбается часто. Наверное, этих личинок очень много? Как ни странно, в толще воды их находят очень редко. Раскладывая кости-приманки на разной глубине, на склоне, возвышениях и в каньоне, у дна и в толще воды исследователи установили, что заселяются только те кости, которые лежат на самом дне. Глубина может быть разной, от десятков метров до нескольких километров.
Оседаксы всегда живут колониями — поселяются ли они независимо друг от друга или это потомки одного основателя? Происхождение самцов тоже вызывает вопросы: они поступают из общего личиночного пула или это инцест – сожительство сыновей с собственной матерью? Или с ее соседками? Найти ответы на эти вопросы позволили современные молекулярно-генетические методы. Оказалось, что никто из них не состоит в родстве, и все – как самки, так и самцы поселяются независимо.
Самый большой вопрос – масштабы этого пула. Существует ли он в пределах одного моря, океана, или это единая популяция всего мирового океана? Со временем и на эти вопросы будут найдены ответы.
