Глубоководные черви в гидротермальных источниках борются с ядом с помощью яда

Фото из открытых источников

Пока учёные на борту исследовательского судна «Кесюэ» погружали роботизированный подводный аппарат в глубины Окинавского желоба, Хао Ван наблюдал за странным и прекрасным пейзажем, открывавшимся перед ним. Гидротермальные источники, извергающие потоки перегретой, богатой минералами воды, которые он видел на экране, казались «нереальными», вспоминает он, словно инопланетянами. Ван, глубоководный биолог из Института океанологии Китайской академии наук, был больше всего поражён вспышками жёлтого света, прорезавшими тёмную морскую гладь. Это были колонии червей Paralvinella hessleri, которые каким-то образом умудряются существовать в этих суровых условиях на глубине более километра под поверхностью западной части Тихого океана.

Оказывается, этот привлекающий внимание золотистый оттенок может быть ключом к выживанию этого животного. Гидротермальные источники выбрасывают жидкости, насыщенные тяжёлыми металлами и другими токсичными веществами, которые такие организмы, как P. hessleri, накапливают в своих телах. Как сообщают Ван и его коллеги в журнале PLOS Biology, этот глубоководный червь выдерживает опасные уровни мышьяка и сульфида, соединяя эти два химических вещества в своих клетках , борясь с ядом ядом, создавая менее опасный минерал, который также придаёт животному характерный цвет.

Результаты исследования помогают продемонстрировать «красоту эволюции», говорит Питер Жиргис, морской биолог из Гарвардского университета, не принимавший участия в новом исследовании. Вода, насыщенная химическими веществами, извергающаяся из гидротермальных источников, объясняет он, создаёт «пышный, ничем не ограниченный шведский стол» для микробов, которые затем служат пищей для других организмов. Однако жизнь в такой среде — это «своего рода фаустовская сделка», добавляет Жиргис. Несмотря на то, что у животных много еды, им также приходится выдерживать сокрушительное давление, обжигающие температуры и концентрацию токсинов, которые оказались бы смертельными для большинства существ.

Эти экстремальные условия способствовали развитию множества «замечательных» адаптаций, говорит Нелия Местре, морской экотоксиколог из Университета Алгарве, которая также не участвовала в новой работе. Например, обитающий в трубках помпейский червь (Alvinella pompejana) процветает в условиях жары, которую не может выдержать ни одно другое животное, одновременно охлаждая окружающую среду до более благоприятных температур для соседних бактерий. Когда дело доходит до работы с такими химическими веществами, как сульфид, многие существа перекладывают эту задачу на симбиотических микробов, которые окисляют токсин и обезвреживают его.

Когда Ван и его коллеги впервые собрали образцы P. hessleri из Окинавского желоба в 2016 году, они подумали, что черви могут также зависеть от симбионтов. Как правило, глубокое море не отличается особой красочностью. Многие животные, привыкшие к полной темноте, имеют тускло-белый цвет, например, призрачные приземистые омары (Shinkaia crosnieri), которых можно увидеть снующими по гидротермальным источникам, также покрытым бледной микробной биопленкой. Другие, например, гигантский трубчатый червь ( Riftia pachyptila ), бывают оранжевого и красного цветов из-за гемоглобина, который пронизывает их клетки. P. hessleri с его ярким желтым оттенком «совершенно уникален», говорит Ван.

Микроскопический анализ выявил ярко окрашенные, почти идеально сферические гранулы внутри клеток кожи червей. Сначала Ван предположил, что эта структура может быть симбиотическим микробом, живущим внутри червя. Но дальнейшие исследования показали, что это аурипигмент — минерал, состоящий из мышьяка и сульфида, который, как ни странно, когда-то ценился художниками за свой поразительный золотистый оттенок.

Исследователи обнаружили, что P. hessleri накапливает большое количество мышьяка в клетках кожи, где это вещество реагирует с сульфидом из гидротермальных источников, образуя скопления биоминерализованного аурипигмента. Это не идеальное решение, но оно выполняет свою функцию: хотя аурипигмент всё ещё токсичен, он гораздо менее опасен, чем любой из его компонентов. «Эволюция — это компромиссы», — говорит Жиргис.

Ван, со своей стороны, надеется, что открытие этой стратегии детоксикации вдохновит на дальнейшее исследование самых загадочных уголков океана и удивительных, удивительных животных, их населяющих. «Глубоководные животные заслуживают большего внимания», — говорит он.

Они также заслуживают большей защиты, добавляет Местре. Несмотря на то, что гидротермальные источники и другие глубоководные экосистемы остаются относительно неизученными, они уже ощущают на себе последствия деятельности человека. В 2021 году учёные, проводившие погружения в Марианской впадине, были потрясены, обнаружив там пластиковые пакеты, пивные бутылки, банки из-под газировки и даже почти целую корзину для белья. Тем временем, P. hessleri и другие животные, обитающие на гидротермальных источниках Окинавского желоба и вокруг них, подвергаются серьёзной угрозе из-за глубоководной добычи полезных ископаемых.

«Мы должны помнить, что эти организмы, возможно, уже достигли предела своей толерантности», — говорит Местре. Усиление давления со стороны человека, добавляет она, «может спровоцировать критическое состояние, после которого возврата не будет».