Внутренний мир морских червей

Живорождение традиционно считают прерогативой исключительно позвоночных животных, однако оно свойственно и многим беспозвоночным. Более того, у беспозвоночных животных, как и у плацентарных, могут формироваться специальные органы, питающие эмбрионы, — это явление называется матротрофией и встречается у представителей 21 (из 34!) типа беспозвоночных животных (напомним, все позвоночные, от акулы до человека, относятся к одному типу). Однако морские черви форониды до недавних пор ни в живорождении, а уж тем более в матротрофии замечены не были.

Группа морских червей форонид насчитывает всего 14 видов — это один из самых маленьких типов животного царства. Взрослые форониды живут в толще морского грунта и поэтому редко попадают в руки исследователей. Другое дело их личинки, актинотрохи, — это крупные красивые животные, населяющие воды океана. Актинотрохи и взрослые форониды как существа с разных планет: при первом взгляде у них мало что общего.

Находка нового вида в пределах такой маленькой группы – событие редкое. Как правило, первыми ученые обнаруживают актинотрох, а вот найти соответствующую им взрослую пару — задача не из легких. Герой нашего рассказа, новый вид форонид Phoronis embryolabi из Японского моря, как раз из таких неуловимых. И оказалось, ему есть, что скрывать.

История его началась 15 лет назад: среди обитателей планктона залива Восток Японского моря обнаружили личинок форонид. Хотя этот залив и считается одной из наиболее изученных акваторий России, найти «родителей» этих личинок (то есть взрослых червей) не удавалось на протяжении многих лет. И вот в 2015 году из нор роющих креветок ученые извлекли крошечные песчаные трубочки с форонидами внутри. Оказалось, что они относятся к новому для науки виду, который решили назвать Phoronis embryolabi в честь лаборатории эмбриологии Института биологии моря. Вскоре ученые обнаружили, что помимо домиков-трубочек эти миниатюрные червяки обладают богатым внутренним миром: все пойманные особи были забиты эмбрионами и развивающимися личинками.

У Phoronis embryolabi оплодотворенные яйца развиваются внутри, в полости тела материнского организма. Эмбрионы на разных стадиях развития поглощают из нее питательные вещества путем пиноцитоза, клеточного захвата жидкостей. За несколько дней, эмбрионы трансформируются в личинок, у которых быстро формируется рот и кишечник. Прожорливые личинки сразу запускают в работу свой кишечник, которым начинают засасывать компоненты полости тела материнской особи: это и сперматозоиды, доставшиеся от полового партнера, и отдельные эритроциты, случайно попадающие в полость тела, и мелкие клетки особой половой ткани, содержащие запасающее вещество гликоген.

Постепенно личинка приобретает типичную для всех актинотрох морфологию: у нее появляется нависающая надо ртом крупная головная лопасть и небольшой постротовой отдел. На макушке головной лопасти формируется скопление нервных клеток — личиночный мозг. Покровные клетки личинки, снабжённые жгутиками, группируются и формируют плотные тяжи. Плавать и питаться личинка будет преимущественно за счет работы жгутиков, правда мышцы у них тоже присутствуют. Такая личинка вполне готова к самостоятельной жизни в страшном мире. Она перемещается к голове матери, проталкивается через ресничные воронки и выбрасывается в море.

В море личинка живет всего 3 недели, что по сравнению с другими видами форонид не очень много. Она растет, увеличивается в размерах, под ее ртом появляются щупальца. Нервная система актинотрохи тоже усложняется: помимо мозга у нее появляется еще пара дополнительных нервных центров, причем один из них контролирует жизнедеятельность особых клеток, содержащих бактерии (правда, роль этих бактерий до сих пор не ясна).

С возрастом у изящной и вполне самостоятельной личинки на брюшной стороне тела, под щупальцами, формируется особый карман. Это впячивание — метасомальный мешок —выглядит как небольшой червяк внутри тела личинки и постепенно растет. Спустя несколько дней мешок с червяком занимает почти всё тело личинки — актинотроха становится готовой к главному событию в своей жизни, к метаморфозу!

Прежде, чем превратиться во взрослого червя, актинотроха Phoronis embryolabi должна найти нору креветки, ведь взрослые особи живут как комменсалы с этими ракообразными (почти что соседи по коммуналке). Как только креветка и ее нора обнаружены, запускается процесс метаморфоза: мускулатура личинки резко сокращается, длина личинки уменьшается вдвое, давление внутри тела возрастает — и метасомальный мешок выворачивается как палец перчатки, а личинка приобретает странный вид. Теперь брюшная сторона тела личинки представляет собой длинный подвижный пальцеобразный вырост, это тело взрослого животного.

Покровы пальцеобразного выроста начинают выделять клейкий секрет, которым метаморфозное животное приклеивается к внутренней стенке креветочной норы. Другие вещества, выделяемые клетками эпителия выроста, застывают при попадании в воду, и формирует тонкий прозрачный чехлик вокруг животного – это зачаточная трубка, на которую налипают частицы грунта.

Затем брюшной вырост начинает сокращаться, из-за чего животное быстро закапывается в толщу грунта. При этом метаморфоз продолжается и происходят действительно катастрофические события: личиночный мозг вместе с нервными центрами распадаются на клеточные тяжи и поедаются, личиночные щупальца тоже отправляются во «взрослый» рот. Новые щупальца, новые нервы и новый мозг взрослый червяк отращивает себе заново.

Елена Темерева, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных биофака МГУ