Равноногие рачки «опылили» красные водоросли

Биологи обнаружили, что равноногие рачки Idotea balthica переносят спермации красных водорослей Gracilaria gracilis с мужских экземпляров на женские. Этот процесс напоминает опыление цветковых растений насекомыми и другими животными. Как отмечается в статье для журнала Science, сотрудничество двух видов взаимовыгодно: I. balthica помогают водорослям размножаться и очищают их поверхность от обрастаний, а водоросли в свою очередь предоставляют рачкам пищу и укрытие от хищников.

Долгое время считалось, что насекомые и другие животные опыляют только наземные растения (а также пресноводные растения, которые выставляют цветки над водой). Лишь менее десяти лет назад биологи выяснили, что похожие взаимоотношения существуют и в морских экосистемах. Как показали наблюдения, по ночам на мужских цветках морской травы Thalassia testudinum собираются крошечные ракообразные и полихеты. Вероятно, их привлекает к цветкам слизь, содержащая пыльцу. Часть этой массы беспозвоночные съедают, а часть переносят на своих телах на женские цветки.

Команда биологов под руководством Мириам Валеро (Myriam Valero) из Парижского университета предположила, что другие морские растения и водоросли также могут пользоваться услугами животных для переноса мужских половых клеток к женским. Особенно полезной такая адаптация была бы для красных водорослей из класса флоридеевых (Florideophyceae), поскольку у этих организмов мужские гаметы (спермации) лишены жгутиков и не способны самостоятельно двигаться, а мужские и женские репродуктивные органы развиваются на разных экземплярах.

Согласно традиционным представлениям, спермации флоридеевых водорослей пассивно распространяются водой, после чего их улавливают трихогины — верхние части женских репродуктивных органов. Однако Валеро и ее коллеги заподозрили, что беспозвоночные способны помогать этим организмам переносить гаметы с мужских экземпляров на женские. Чтобы проверить эту идею, исследователи провели ряд экспериментов с флоридеевыми красными водорослями Gracilaria gracilis и равноногими рачками Idotea balthica, которые живут на их поверхности и поедают обрастания, состоящие, в частности, из диатомовых водорослей.

В ходе первого испытания авторы помещали по одному женскому и мужскому экземпляру G. gracilis в аквариум со спокойной морской водой, на расстояние пятнадцать сантиметров друг от друга. При этом в половине емкостей присутствовали рачки I. balthica, а в половине их не было. Через некоторое время авторы оценили эффективность оплодотворения. Для этого они подсчитали количество цистокарпов — видимых невооруженным глазом структур, в которые преобразуются зиготы — на талломах женских экземпляров. Выяснилось, что в присутствии рачков успех оплодотворения G. gracilis примерно в двадцать раз выше (p=0,031).

На следующем этапе женские экземпляры водорослей поместили в аквариумы и посадили к ним рачков, которых до этого держали в емкостях с мужскими экземплярами. В результате на одном квадратном сантиметре талломов в среднем образовалось 0,11 цистокарпа, что свидетельствует об успешном оплодотворении. Таким образом, I. balthica действительно переносят спермации G. gracilis с мужских экземпляров на женские.

В ходе дополнительного анализа Валеро с коллегами получили изображения рачков с помощью конфокальной микроскопии. Оказалось, что их кутикула усеяна липкими спермациями водорослей (которые удалось увидеть благодаря окрашиванию). Особенно много мужских половых клеток было на щетинках брюшных ножек и краях сегментов тела.

Таким образом, исследователям впервые удалось продемонстрировать, что животные могут способствовать переносу мужских гамет у водорослей. Этот процесс можно сравнить с опылением семенных растений насекомыми и другими животными. Авторы полагают, что в первую очередь от переноса спермаций рачками выигрывают красные водоросли, растущие в отливных лужах. Во время отлива они распространяют мужские гаметы за счет ракообразных, а во время прилива — с помощью воды.

По мнению Валеро и ее коллег, отношения красных водорослей G. gracilis и равноногих рачков I. balthica взаимовыгодны. Водоросли обеспечивают рачков убежищем от хищников и пищей, а те в свою очередь очищают поверхность водорослей от обрастаний и помогают этим организмам размножаться.

В заключение авторы отмечают, что, согласно традиционным представлениям, перенос мужских гамет за счет животных впервые возник у семенных растений в мезозое, около 140 миллионов лет назад. Однако относительно недавно похожий механизм был описан у мхов, что сдвигает его возникновение к 450 миллионам лет назад. Класс красных водорослей Florideophyceae появился на планете еще раньше, 817-1049 миллионов лет назад. Вполне возможно, что эти организмы начали пользоваться услугами животных для переноса спермациев уже около 650 миллионов лет назад, вскоре после диверсификации многоклеточных. Впрочем, не исключено, что различные аналоги опыления неоднократно и независимо возникали в морских и наземных экосистемах.

Чтобы больше узнать о необычных взаимоотношениях цветковых растений и их опылителей, пройдите наш тест «Для кого он цветет?». Кроме того, мы регулярно рассказываем о новых открытиях в этой области: например, о том как серые крысы (Rattus norvegicus) опылили фейхоа (Feijoa sellowiana), а однопокровницы Arisaema (thunbergii) urashima отрастили удочки для привлечения грибных комаров.

Сергей Коленов