У всех рыб Марианской впадины одинаковые уникальные мутации

Фото из открытых источников

Глубоководные рыбы адаптируются к некоторым из самых экстремальных условий на Земле. Новое исследование, анализирующее их эволюцию, обнаруживает ту же самую мутацию среди видов рыб, которые эволюционировали в разные временные рамки — наряду с антропогенными загрязнителями, загрязняющими глубоководье.

Исследователи утверждают, что у рыб, выживающих в экстремальных глубоководных условиях, развилась одна и та же генетическая мутация, несмотря на то, что они эволюционировали отдельно и в разное время.

Ученые также обнаружили промышленные химикаты в рыбе и в почве Марианской впадины, что означает, что загрязняющие вещества, созданные человеком, могут достигать самых глубоких слоев окружающей среды на Земле.

Глубоководные рыбы выработали уникальные приспособления для выживания в условиях экстремального давления, низких температур и почти полной темноты. Эти виды приспосабливаются к экстремальным условиям с помощью уникальных скелетных структур, измененных циркадных ритмов и либо зрения, которое чрезвычайно тонко настроено на слабый свет, либо полагаются на невизуальные чувства.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, ученые проанализировали ДНК 11 рыб, включая липиообразных, остромордых угрей и ящерообразных, обитающих в зоне экстремальных вод — регионе на глубине около 19 700 футов (6000 метров) и ниже, — чтобы лучше понять, как они эволюционировали в таких экстремальных условиях.

Исследователи использовали пилотируемые подводные лодки и дистанционно управляемые аппараты для сбора образцов на глубине от 1200 до 7700 м ниже поверхности воды в Марианской впадине в Тихом океане и других впадинах Индийского океана.

Прослеживая эволюцию глубоководных рыб, исследователи провели анализ, в ходе которого выяснилось, что восемь изученных групп видов рыб проникли в глубоководную среду в разное время: самые ранние, вероятно, проникли в глубоководную среду в раннем меловом периоде (около 145 миллионов лет назад), другие достигли ее в палеогене (от 66 до 23 миллионов лет назад), а некоторые виды — совсем недавно, в неогеновый период (от 23 до 2,6 миллиона лет назад).

Несмотря на разные сроки превращения глубоководных рыб в свой дом, все исследованные рыбы, живущие на глубине 9800 футов (3000 м), показали один и тот же тип мутации в гене Rtf1, который контролирует, как кодируется и выражается ДНК. Эта мутация произошла по меньшей мере девять раз в линиях глубоководных рыб на глубине 9800 футов, сообщил автор исследования Кунь Ван из Северо-Западного политехнического университета.

Это означает, что у всех этих рыб развилась одна и та же мутация по отдельности, в результате обитания в одной и той же глубоководной среде, а не в результате существования общего эволюционного предка, что показывает, насколько сильно глубоководные условия формируют биологию этих видов.

«Это исследование показывает, что глубоководные рыбы, несмотря на то, что происходят из совершенно разных ветвей рыбного древа жизни, выработали схожие генетические адаптации, позволяющие им выживать в суровых условиях глубин океана — холоде, темноте и высоком давлении», — сказал Рикардо Бетанкур, ихтиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего, не принимавший участия в новом исследовании.

Это пример конвергентной эволюции, когда неродственные виды независимо развивают схожие черты в ответ на схожие условия. «Это мощное напоминание о том, что эволюция часто повторно использует тот же ограниченный набор решений, когда сталкивается со схожими проблемами — в данном случае, приспосабливаясь к экстремальным условиям глубокого моря», — сказал Бетанкур.

Экспедиции также выявили антропогенные загрязнители в Марианской впадине и Филиппинской впадине. Полихлорированные бифенилы (ПХБ) — вредные химикаты, использовавшиеся в электрооборудовании и приборах до их запрета в 1970-х годах — загрязнили ткани печени хадальных улиток, обнаружили ученые.

Высокие концентрации ПХБ и полибромированных дифениловых эфиров (ПБДЭ) — огнестойких химикатов, которые использовались в потребительских товарах до тех пор, пока не потеряли популярность в начале 2000-х годов, — также были обнаружены в кернах осадочных пород, извлеченных с глубины более 32 800 футов (10 000 м) в Марианской впадине.

Предыдущие исследования также обнаружили химические загрязнители в Марианской впадине, а также микропластик в глубоком море. Новые результаты еще больше раскрывают влияние человеческой деятельности даже в этой экосистеме, которая так далека от человеческой жизни.