Паразиты Арктики

Учёные Федерального исследовательского центра комплексного исследования Арктики им. академика Н. П. Лавёрова Уральского отделения РАН открыли пять новых видов и один новый род арктических пиявок. Откуда в Арктике пиявки, чем они питаются и как умудряются выживать в царстве льда и холода? А самое главное — почему нам важна эта информация? Об этом наш разговор с Иваном Болотовым, членом-корреспондентом РАН, доктором биологических наук, директором ФИЦКИА УрО РАН им. Н. П. Лавёрова.

— Иван Николаевич, расскажите, что вы искали в холодных арктических водоёмах и что удалось найти?

— Мы завершили длительный исследовательский проект, целью которого было изучение фауны плоских пиявок (семейство Glossiphoniidae) арктической зоны Евразии. Сбор и обработка материала заняли около десяти лет. Экспедиционные исследования проводились на территориях Кольского полуострова, Малоземельской тундры, полуострова Канин, острова Колгуев, Большеземельской тундры, Полярного Урала, Ямала, Таймыра, плато Путорана, Колымского нагорья и Чукотки. В нашу статью, вышедшую в Scientific Reports, также были включены опубликованные сведения о фауне пиявок арктической Скандинавии, Исландии и Гренландии.

Наши исследования показали, что в пределах арктической Евразии обитает 14 видов плоских пиявок. Интересно, что некоторые виды были ранее известны из более южных регионов. Например, пиявка глоссифония балканская (Glossiphonia balcanica) была описана из Черногории в 2016 году, и считалось, что она живёт только на Балканах (эндемик этой территории). Однако наши исследования показали, что этот вид широко распространён в Арктике, и встречается от Исландии и арктической Скандинавии до Таймыра. В Черногории он живёт локально в холодных горных источниках, т. е. это такая изолированная южная популяция, а основная часть ареала располагается в Арктике.

Среди этих 14 видов арктических плоских пиявок мы обнаружили пять видов, которые ранее не были известны науке. Это было неожиданно: фауна пиявок Арктики ранее считалась бедной и полно изученной. Однако мы работали на удалённых и труднодоступных территориях, где до нас пиявок почти не собирали — например, Полярный Урал, остров Колгуев, плато Путорана и полуостров Таймыр. Большинство из новых видов принадлежат к уже известным родам. Это альбоглоссифония сибирская (Alboglossiphonia sibirica), глоссифония арктическая (Glossiphonia arctica), глоссифония таймырская (Glossiphonia taymyrensis) и гелобделла охотская (Helobdella okhotica).

— Это эндемичные виды?

— Не все. Но наиболее интересна глоссифония арктическая, которая была обнаружена только в одном высокогорном озере на Полярном Урале. Неизвестно, является ли этот вид уральским эндемиком или же распространён шире. Этот вопрос требует дальнейшего изучения.

Видовое богатство, зоогеография и местообитания плоских пиявок (семейство Glossiphoniidae) арктической зоны Евразии. 
Коды районов: ICE — Исландия; FEN — Фенноскандия; KAN — полуостров Канин и Малоземельская тундра; KOL — остров Колгуев; URA — Большеземельская тундра и Полярный Урал; YAM — Ямал; TAY — Таймыр; PUT — плато Путорана; YAK — Колымское нагорье; CHU — Чукотка.
(а) Карта распределения видового богатства плоских пиявок. В кружках указано число видов, выявленных в каждом районе. (b) Дендрограмма кластерного анализа, показывающая зоогеографическое подразделение арктической зоны Евразии на основании видового состава плоских пиявок. (с–g) Фотографии типичных местообитаний плоских пиявок в Арктике: озеро Имандра, Кольский полуостров (с); горное озеро около станции Собь, Полярный Урал — типовой локалитет нового вида пиявок Glossiphonia arctica (d); горное озеро на плато Путорана, типовой локалитет нового рода и вида пиявок Hyperboreomyzon polaris (e); озеро Оленье около пос. Хатанга, Таймыр — наиболее северное местонахождение плоских пиявок в мире (72.01° с.ш.) (f); озеро около пос. Амгуэма, Чукотка (g). Авторы фото: Ольга Аксёнова, Александр Кондаков, Елена Чертопруд и Светлана Соколова.

Самая загадочная находка — пиявка, которую мы назвали гипербореомизон полярный (Hyperboreomyzon polaris). Это ранее неизвестный представитель нового для науки рода. В нашей коллекции имеется всего три особи — одна с Колгуева и два с Путорана.

Неясно, почему он не был открыт нашими предшественниками. Возможно, причина в его исключительной редкости и в том, что он обитает в труднодоступных районах Арктики. Хотя мы предполагаем, что этот вид может иметь арктоальпийский ареал, т. е. в будущем он может быть обнаружен в высокогорьях Азии, таких как Верхоянский хребет, Саяны или Алтай.

— Чем эти пиявки отличаются от уже известных науке?

— Каждый из новых видов имеет свои морфологические и генетические особенности. Наиболее велики эти отличия у гипербореомизона. Мы не смогли отнести его ни к одному из имеющихся родов пиявок ни по морфологии, ни по генетике. С генетической точки зрения это весьма обособленная линия, которая достаточно давно отделилась от других плоских пиявок. Мы рассматриваем его как филогенетический реликт, который, видимо, эволюционировал где-то в горах и далее расселился в Арктику.

Интересное дополнительное открытие: арктические популяции некоторых видов плоских пиявок содержат большой процент тёмноокрашенных особей (меланистов). Ранее такое явление для пиявок Арктики не отмечалось. Такие особи имеют затемнённую окраску благодаря накоплению пигмента меланина.

— Меланизм — это типичное явление для Арктики?

— Меланизм широко известен среди наземных организмов Арктики: чем темнее окраска, тем сильнее поглощаются солнечные лучи, способствуя прогреву тела, а также снижается вредное воздействие ультрафиолетовой части спектра.

Водоёмы Арктики мелкие, и ультрафиолет здесь способен проникать до дна, поэтому одним из факторов, вызывающих меланизм у арктических пиявок, может служить УФ-радиация. Также это может быть и движущий отбор на криптическую окраску: чем цвет тела темнее, тем легче пиявке прятаться от врагов в тёмной воде или на тёмном дне водоёма. Вопрос этот также требует дальнейшего изучения.

Высокоширотный меланизм в популяциях трёх видов пиявок из рода Glossiphonia. Для каждого вида слева представлена особь типичной (светлоокрашенной) формы, справа — три варианта особей с меланистической (тёмной) окраской из высокоарктических районов Евразии. Масштабные линейки = 1 мм. Авторы фото: Анна Класс и Татьяна Елисеева.

— Читала, что этимология слова «пиявка» — от слова «пить». То есть большинство известных видов пиявок живут, питаясь чужой кровью. А эти чем питаются и как это происходит?

— Если брать плоских пиявок (семейство Glossiphoniidae), которых мы обсуждаем, то разные его представители питаются кровью позвоночных и гемолимфой беспозвоночных. Питание большинства арктических видов этой группы связано с личинками насекомых (например, комаров-звонцов) и моллюсками.

Однако виды рода Theromyzon (птичьи пиявки) питаются кровью водоплавающих птиц. Что касается гипербореомизона полярного, характер питания и жизненный цикл этой пиявки пока ещё неизвестны.

— А как вы узнаёте, чем питаются и как живут арктические пиявки?

— Для изучения спектра питания пиявок мы используем современные генетические методы. Аккуратно вскрываем пиявку, извлекаем содержимое желудка и из этого содержимого выделяем ДНК. Далее проводим расшифровку (секвенирование) нуклеотидных последовательностей отдельных генов-маркеров, что позволяет определить виды организмов, которыми питалась пиявка.

Окрашенный срез глоссифонии арктической (Glossiphonia arctica). Илл.: И. Болотов и др. Scientific Reports, 2022.

К сожалению, у нас в наличии было всего три экземпляра гипербореомизона, и все они были голодные, с пустым желудком. Летом этого года мы искали этот вид на Колгуеве, чтобы получить материалы для изучения спектра питания, но наши поиски были безрезультатными. В 2023-м году будем искать его на плато Путорана и некоторых горных системах Сибири.

— А с практической точки зрения, какую пользу могут принести открытые вами новые пиявки?

— Наше открытие может иметь несколько практических приложений. Прежде всего, некоторые из открытых нами видов редки, обладают узким ареалом, и, следовательно, могут рассматриваться как кандидаты на внесение в Красную книгу России, а также в список угрожаемых таксонов МСОП (Международного союза охраны природы). На данный момент отдельные виды пиявок внесены в региональные Красные книги (например, Иркутской области и Республики Крым), однако в Красной книге нашей страны пиявки отсутствуют. Мы полагаем, что такой вид, как гипербореомизон полярный, вполне заслуживает охраны на национальном уровне. Более того, если глоссифония арктическая действительно представляет собой вид с очень узким ареалом, её тоже будет целесообразно внести в Красную книгу РФ.

Второй момент — инвентаризация биологического разнообразия и генетических ресурсов России. Очень важно знать, какие именно виды живых существ и где конкретно обитают в нашей стране.

Более того, расшифрованные нуклеотидные последовательности генов и геномов этих живых существ можно рассматривать как информацию о генетических ресурсах, которая важна с точки зрения развития биотехнологий и автоматической идентификации видов методом баркодинга. Пиявки являются паразитическими организмами, сведения о которых особенно важны с прикладной точки зрения, т.к. в некоторых случаях они способны негативно влиять на своих хозяев, например, водоплавающих птиц.

— Как вы лично относитесь к гирудотерапии и могут ли арктические пиявки применяться в медицинских целях?

— Гирудотерапия — один из древнейших методов традиционной медицины, и в случае назначения врачом его применение вполне оправдано. Однако ни один из видов арктических пиявок не питается кровью человека. Соответственно, в гирудотерапии эти пиявки применяться не могут, хотя их ферменты, содержащиеся в слюне, могут обладать какими-то лекарственными свойствами. Было бы интересно в будущем выделить и изучить эти ферменты более детально, особенно в случае таких уникальных реликтовых видов, каким является полярный гипербореомизон.

Иван Болотов, член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, директор ФИЦКИА УрО РАН им. Н. П. Лавёрова. Фото Андрея Афанасьева.

— Какие ещё новые виды арктической флоры и фауны были открыты вашими коллегами за последнее время?

— В Арктике не так часто удаётся найти новые виды, поскольку фауна и флора высоких широт отличаются невысоким таксономическим богатством. Честно говоря, начиная работать с арктическими пиявками, мы никак не ожидали, что удастся найти такое количество новых таксонов.

Ранее очень интересным открытием был новый для науки подвид норвежского лемминга (Lemmus lemmus chernovi), найденный на Новой Земле. Популяция ледникового шмеля (Bombus glacialis) на острове Врангеля также оказалась новым для науки подвидом, который описан нами как Bombus glacialis marinae в память о Марине Подболоцкой, известном российском энтомологе, специалисте по шмелям. Мы надеемся, Артика ещё не раз нас удивит.