Загадки ракообразной нанопаразитологии

Представьте себе, что вы среднестатистический рачок, размером не больше полумиллиметра, обитающий в холодном жидком илу Кандалакшского залива Белого моря на глубине около 30 метров. Вашу крайне стабильную жизнь ничего не омрачает… Но это до тех пор, пока на вас не покушаются паразиты, превращающие вашу жизнь в сущий ад. Да-да, даже у таких микроскопических рачков есть свои еще более миниатюрные паразиты, причем тоже рачки. Об этих замечательных нанопаразитах, которых изучают на кафедре зоологии беспозвоночных МГУ, далее и пойдет речь.

Tantulocarida — это целый класс ракообразных, ведущих паразитический образ жизни на других рачках. И хотя первых представителей тантулокарид стали находить еще в самом начале ХХ века, формальное описание таксона появилось лишь в 1983 году. На данный момент это самый последний из открытых классов Crustacea, включающий всего 38 видов.

Кто же такие тантулокариды и почему они интересны?

Во-первых, это одни из самых миниатюрных многоклеточных животных. Размер личинки-тантулюса всего 70-100 микрометров, даже меньше одноклеточной инфузории-туфельки. Пока на хозяине сидит одна такая личинка, он, наверное, ее не замечает. Но паразитический рачок питается и растет и в какой-то момент достигает размеров в половину своего хозяина.

Если посмотреть на личинку под электронным микроскопом, мы увидим, что у нее на голове нет никаких конечностей. Нет ни челюстей, ни ногочелюстей, как у всех других ракообразных, нет даже чувствительных антенн. Единственное, что можно разглядеть — это похожий на присоску кутикулярный ротовой диск. Зато у тантулюса есть набор из шести пар полностью функциональных плавательных двуветвистых конечностей, несущих длинные щетинки.

Как же питаются эти коварные паразиты? Чтобы приступить к трапезе, личинка-тантулюс находит подходящую жертву — ракообразное определенного вида, подплывает к нему и прикрепляется к поверхности при помощи специального вещества, которое выделяется под ротовым диском. При помощи микроскопической дозы этого белкового цемента тантулюс намертво приклеивается к хозяину. Теперь они будут существовать как единое целое. Для выделения клейкого секрета — цемента — используется специализированный хоботок, который высовывается из головы через отдельное отверстие. Внутри хоботка лежат протоки цементных желез, по которым клейкое вещество доставляется наружу.

Важным моментом является то, что тантулокариды способны угнетать линьку своего хозяина. Ведь если он полиняет, паразит останется на отделившейся шкурке и вскоре погибнет. Забавно, что танаиды, или клешненосные ослики, которые зачастую могут быть заражены тантулокаридами, могли бы легко избавить себя от назойливых наездников при помощи мощных клешней. Однако они этого не делают. По-видимому, хозяин действительно ощущает паразита как часть своего тела.

Сам процесс питания тантулокарид достоин экранизации в каком-нибудь фильме ужасов: тантулюс прокалывает покровы хозяина специальным непарным стилетом, который располагается в его голове. Стилет выдвигается наружу через ротовое отверстие и оставляет в кутикуле хозяина одно отверстие размером не больше 1 микрометра. Можно ли эффективно поглощать пищу через такую маленькую дырочку? Конечно же нет! Поэтому тантулокариды придумали весьма изощренный механизм питания. Через отверстие в кутикуле хозяина внутрь его тела прорастает так называемая «корневая система», которая, по-видимому, обеспечивает насасывание питательных соков.

Нам впервые удалось показать, что «корневая система» — это непосредственное продолжение передней кишки паразита. Однако все тайны процесса питания тантулокарид до сих пор не раскрыты. Как происходит проникновение питательных веществ через кутикулу корневой системы? Где и какими клетками синтезируется эта кутикула, за счет чего происходит разрастание корневой системы? На эти вопросы еще только предстоит ответить.

Но самое удивительное в тантулокаридах — это, пожалуй, их жизненный цикл. Он очень сложный и включает половую и партеногенетическую фазы. Кроме того, в жизненном цикле присутствуют не только паразитические, но и свободно живущие стадии. Давайте попробуем в этом разобраться.

Ключевым элементом цикла является личинка — тантулуюс. После непродолжительного периода свободного плавания она находит хозяина, оседает на нем и становится настоящим паразитом. Дальше ее судьба может сложиться по-разному. В одном случае насосавшийся питательных соков тантулюс отбрасывает все свое тело вместе с конечностями. Остается только голова, из задней части которой начинает расти кутикулярный мешок. Внутри этого мешка, в зависимости от условий, закладывается либо самка, либо партеногенетические яйца, из которых выходит новое поколение тантулюсов.

Если же тантулюсу суждено превратиться в самца, то сегменты тела и конечности не отбрасываются, а остаются на разрастающемся кутикулярном мешке, который представляет собой раздувшуюся личинку. Растущие самец или самка связаны с «головой» — остатками тантулюса — через специальный тяж-пуповину, по которому к ним и поступают питательные вещества.

Когда самец и самка созревают, они высвобождаются из мешка и становятся вполне обычными свободно плавающими рачками. Необычно только практически полное отсутствие головных конечностей и микроскопические размеры тела. Ротовые придатки у них редуцированы полностью, а это значит, что ни самка, ни самец не могут питаться. А вот чувствительные придатки (односегментные антеннулы у самки и парные пучки эстетасков у самца) сохранились. Они им просто необходимы, ведь им предстоит как можно скорее найти друг друга, спариться и оставить потомство.

Как же выглядит самец Tantulocarida? Это рачок с большой головой, шестью парами плавательных конечностей и существенных размеров пенисом, расположенным на седьмом сегменте тела. Крайне привлекательное и милое существо. И, хотя в природе их находят крайне редко, на Беломорской Биологической станции МГУ мы научились выводить их в лабораторных условиях. Для этого мы отлавливали зараженных паразитами рачков и ждали, когда самцы закончат свое развитие и выйдут наружу из мешка. Таким образом, нам впервые удалось сделать видеозапись плавающих самцов тантулокарид.

Однако самой загадочной стадией, как и положено, является самка. Про них до сих пор известно крайне мало. Дело в том, что за всю историю исследований самки Tantulocarida были обнаружены всего дважды: оба экземпляра были еще недоразвитыми и находились в кутикулярных мешках предыдущей стадии. Тем не менее, ученым удалось описать внешнее строение представительниц прекрасного пола тантулокарид. Это оказались по-настоящему безобразные существа: единственные две пары конечностей самочек совершенно не приспособлены для плавания, они длинные и крючковидные, неуклюже торчат вперед. Возможно, что у тантулокарид именно самка удерживает самца при спаривании, а не наоборот!

Мы неоднократно пытались найти самок Tantulocarida на Белом море. Даже организовали специальную экспедицию на ББС в марте 2016 года. Мы предполагали, что они могут появляться в цикле развития в зимнее время года, когда Белое море покрыто льдом. Несколько уникальных специалистов-дайверов героически черпали холодный ил во время тренировочных подледных погружений, снегоходы-бураны были приспособлены для работы с дночерпателем «Океан», но все тщетно. В пробах были обнаружены тантулокариды, но самочек среди них не было. Поиски самки до сих продолжаются, а подробности этой экспедиции описаны в «Казанском репортере».