Морские биологи

Биостанция МГУ

Рассказ червя о жизни в глубинах Мирового океана

Питаться на больших глубинах отнюдь не просто: пища в Мировом океане производится на поверхности и постепенно оседает, но ее «разъедают» в первые же 200 метров — именно эта зона самая продуктивная. Глубоководным жителям приходится сидеть на голодном пайке и как-то приспосабливаться. Например, глубоководные полярные голотурии, известные как морские огурцы, питаются редко (да метко!): они ходят по дну на особых ножках и находят скопления водорослей, которые нарастают с внутренней стороны полярных льдов, но при их таянии кучами падают на дно. После редкого сытного обеда у голотурий запускается созревание половых клеток и они в срочном порядке размножаются. Возможно, это была последняя трапеза в их жизни — надо успеть воспроизвести потомство.

Но герой сегодняшнего рассказа, эхиурида протобонеллия (спокойно, чуть позже представим этого морского червяка), оказалась в более плачевной ситуации, чем морские огурцы. Она не только живет на морском дне, где темно, холодно и голодно, но еще не может по нему передвигаться и всю жизнь проводит в норе (которую сама себе и роет). Соответственно, ходить за пищей она не может, а питаться ей как-то надо… Пожалуй, самое время представить этого стоического червя.

Эхиуриды — это родственники дождевого червя и других его собратьев, кольчатых червей, только тело у них не кольчатое, а передний конец тела оснащен длинным хоботом. Надо сказать, выглядят они весьма специфично — не зря одного из их представителей в англоязычных странах прозвали «penis fish» (по-научному он называется Urechis unicuntus). Селятся эхиуриды как в приливно-отливной зоне, так и на глубинах до семи километров. Выбирая понравившееся место, эхиуриды начинают рыть в грунте глубокие норы, используя свое колбасовидное тело подобно отбойному молотку. На поверхность грунта эхиуриды выставляют сократимый хобот, который имеет вид длинного, сильно сократимого языка и используется для сбора пищи.


Как именно работает хобот и как у эхиурид происходит сортировка частиц пищи на съедобные и несъедобные, до сих пор не очень понятно. Как живут такие черви в глубинах океана, как они питаются и как размножаются? К сожалению, ученые не могут просто погрузить навороченные камеры на пять километров и отснять жизнь эхиурид и других глубоководных беспозвоночных, особенно если они мелкие и живут в глубоких норах (а оказалось, около 90 процентов глубоководного населения составляют именно такие черви). Здесь исследователям на помощь приходят современные методы функциональной морфологии.

Вкратце поясним суть этих методов. Ученые изучают строение разных систем органов с помощью методов световой и электронной микроскопий, а также делают их полную интерактивную 3D-реконструкцию. Затем выдвигают предположения, как эти системы работают, а потом выясняют, как живет животное с таким набором органов. Подобные методы используются для изучения жизни самых разных животных, и вот наконец их применили и к глубоководным эхиуридам, собранным в Тихом океане на глубине 5,6 километра в далеком 1969 году.


Небольшие глубоководные эхиуриды были собраны в ходе одного из рейсов научно-исследовательского судна «Витязь» при помощи трала, который опускали на большую глубину, тащили по дну, а затем поднимали на палубу вместе с килограммами морского грунта и обитающими в нем животными. Массовый вид небольших донных червей оказался новым для науки и был описан в 1976 году как Protobonellia zenkevitchi, в честь выдающегося океанолога Льва Александровича Зенкевича, который долгое время проработал на кафедре зоологии беспозвоночных биофака МГУ. Однако детально исследовали морфологию и анатомию этого вида только в 2017 году, используя собранных почти 50 лет назад животных.

Длина тела протобонеллий не превышает двух сантиметров, а длина хобота и вовсе около восьми миллиметров. Такие размеры тела можно считать весьма скоромными для эхиурид: среди них известны виды, тело которых достигает 30 сантиметров в длину, а хобот способен вытягиваться на 1,5 метра. Суммарно получается червь длиной с человека! Но хотя протобонеллии и не впечатляют своими размерами, с помощью современных методов микроскопии ученые выявили необычные черты их строения.

Оказалось, что у этих червей хобот подразделен на три части: терминальный фестончатый кончик, среднюю уплощенную часть и основание. Изнутри терминальный кончик укреплен клетками с крупными вакуолями, а его поверхность образует продольные бороздки шириной от семи до десяти микрон (примерно как эритроциты человека). Эти бороздки выстланы ресничками (что очень важно!). Средняя часть хобота очень мускулистая, а основание формирует своего рода губу, прикрывающую рот.

Столь необычное строение хобота навело морских биологов на мысль, что хобот располагается на грунте так, что его укрепленный терминальный кончик упирается в грунт, а мускулистая средняя часть аркой приподнимается над грунтом. Биение ресничек продольных бороздок кончика хобота обеспечивает микродвижения частичек грунта, но попасть на среднюю часть хобота могут только те частицы, которые подходят по диаметру под ширину ресничных бороздок. Получается, протобонеллии потребляют пищу размером от семи до десяти микрон, а если на хобот все же попадает крупная добыча, то она все равно не может попасть в рот, прикрытый складкой-губой. Через такое «сито» проходят лишь одноклеточные диатомовые водоросли да полуразложившиеся органические остатки.


Оказалось, что кишечник у протобонеллии устроен не менее необычно, чем хобот. Как и другие эхиуриды, малюсенькие протобонеллии снабжены аж 11 отделами кишечника и именно уложенный многочисленными петлями кишечник занимает большую часть тела. Ученые предположили, что благодаря столь сложному кишечнику червям удается максимально качественно переработать столь малопитательную пищу.

Методы 3D реконструкций позволили найти у протобонеллий особый мешковидный отдел кишечника, который, вероятно, используется как хранилище пищи. Подобно хомяку, откладывающему в защечных мешках траву и зерна, протобонеллия припасает часть своего улова на голодные времена в особом отделе кишечника. Затем, когда есть на дне становится совсем нечего, червь допереваривает припасенную еду. Глубоководным жителям тяжело предугадать, когда посчастливиться поесть в следующий раз, — приходится проявлять «эволюционную смекалку»!



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


Литература

Temereva E.N., Kuznetsov P.A., Kiseleva E.A. 2017. The Morphology and Microscopic Anatomy of the Deep-Sea Echiurid Protobonellia zenkevitchi Murina, 1976 // Russian Journal of Marine Biology. Vol. 43. No. 6. P. 453–470.

Boetius A., Albrecht S., Bakker K., Bienhold C., Felden J., Fernandez-Mendez M., Hendricks S., Katlein C., Lalande C., Krumpen T. 2013. Export of algal biomass from the melting Arctic sea ice // Science. Vol. 339(6126). P. 1430–1432.

Ранее в этом блоге

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.