Губки вычихнули забивающие их поры неорганические частицы

Зоологи разобрались, как губки избавляются от неорганического мусора, который забивает их фильтрационный аппарат. Оказалось, что эти существа выводят частицы осадка из пор-остий на поверхность тела со слизью, а затем сбрасывают с себя за счет сокращений тела — исследователям этот процесс напомнил чихание. Как отмечается в статье для журнала Current Biology, слизь, облепляющая выброшенные губкой частицы, может служить ценным источником питания для других морских обитателей.

Взрослые губки питаются, прокачивая через себя огромные объемы воды и отфильтровывая из нее планктон, микроорганизмы и взвешенные органические вещества. Вода поступает внутрь губки через многочисленные отверстия-остии на поверхности ее тела, проходит по сложной системе каналов и камер, выстланных специализированными клетками-хоаноцитами, которые снабжены жгутиками, а затем выходит наружу через одно или несколько крупных отверстий-оскулюмов.

Периодически фильтрационная система губок засоряется неорганическими частицами. Согласно отдельным сообщениям, губки выводят твердые частицы из остий со слизью, а затем избавляются от них за счет медленных сокращений тела. При этом собственные отходы они обычно удаляют через оскулюмы. Впрочем, ученым редко удавалось собственными глазами увидеть, как губки избавляются от мусора, забивающего их поры.

Разобраться в данном вопросе решила команда зоологов под руководством Никласа Корндера (Niklas A. Kornder) из Амстердамского университета. Для этого исследователи сняли на видео несколько содержащихся в неволе морских губок Aplysina archeri, которые были собраны на рифе у карибского острова Кюрасао. Покадровый анализ полученных записей подтвердил, что эти существа выводят неорганические частицы из остий со слизью. Затем слизь из отдельных пор сливается в полупрозрачные потоки, которые постоянно движутся по поверхности тела губок (авторы назвали их «магистралями слизи»). В конце концов мусор скапливается в местах соединения нескольких потоков на приподнятых участках поверхности.

Раз в три-восемь часов по телу губки проходит несколько волн сокращений и последующих релаксаций продолжительностью от двадцати до пятидесяти минут. Их средняя скорость составляет 41 миллиметр в секунду. Когда волна затрагивает определенный участок поверхности, остии на нем временно закрываются, а скопления мусора сбрасываются в толщу воды. Этот процесс можно сравнить с чиханием животных и человека, в основе которого также лежит транспортировка инородных частиц с помощью слизи и их выбрасывание из организма (правда, губки чихают очень медленно, поскольку у них нет мышц и нейронов). После расслабления тела агрегация твердых частиц на поверхности губки начинается заново.

Видеозапись, сделанная на рифе у острова Кюрасао, подтвердила, что в дикой природе губки A. archeri избавляются от мусора аналогичным образом. Кроме того, изучив видео губки из рода Chelonaplysilla с Большого Барьерного рифа, авторы установили, что она также очищает поверхность тела за счет волн сокращений и релаксаций. Правда, у нее эти циклы короче, а «магистрали слизи» менее выражены.

Корндер и его соавторы предполагают, что за счет системы очистки губки избегают засорения фильтрационного аппарата в мутной воде. Кроме того, благодаря ей осадок не скапливается на дне атриума. Возможно, способность очищаться с помощью чихания является общим свойством всех губок. На это указывает тот факт, что на поверхности тел этих организмов часто находили скопления твердых частиц, которые напоминают те, что губки A. archeri выбрасывают из пор. Прежде их считали мусором, которые оседает на телах губок из толщи воды.

Каким образом губки выводят твердые частицы из пор против потока воды и обеспечивают движение «магистралей слизи», пока остается неясным. В теории они могли бы использовать для этого оснащенные ресничками клетки, однако те слишком редко расположены в стенках выводных каналов, чтобы поддерживать транспорт слизи твердых частиц. Авторы признают, что для ответа на этот вопрос требуются дополнительные гистологические исследования. Кроме того, пока неясно, сколько энергии тратят губки на производство и движения слизи.

В ходе дополнительного анализа Корднер и его коллеги проанализировали количество и состав частиц, выбрасываемых A. archeri в неволе. Оказалось, что за сутки эти существа в среднем избавляются от 191 миллиграммов отходов (в пересчете на сухую массу). В выброшенном ими веществе повышена доля углерода и азота, вероятно, за счет слизи. При этом 81 процент от массы этого вещества составляют неорганические частицы.

Полученные данные следует учитывать при оценке скорости производства детрита губками. Прежде считалось, что эти существа концентрируют в своих организмах органические молекулы, а затем выбрасывают их в виде более крупных частиц через оскулюмы. Однако в действительности значительная доля органического вещества, выбрасываемого губками, может представлять собой произведенную ими слизь, с помощью которой они очищаются от неорганического мусора. Авторы заметили, что облепленные слизью неорганические частицы привлекают мелких ракообразных, которые живут на поверхности губок. Вероятно, они употребляют эту слизь в пищу. Кроме того, ей могут кормиться и другие морские обитатели, например, рыбы. Таким образом, чихающие губки снабжают других животных необычным источником пищи.

Глубоководная губка корзинка Венеры (Euplectella aspergillum) извлекает пищу и кислород из набегающего на нее потока воды. Недавно итальянские физики предположили, что у этого вида всю работу по преобразованию потока на себя берут не жгутиковые клетки, а скелеты. Однако с этой идеей не согласились канадские зоологи с этой идеей. Подробнее об этой дискуссии вы можете узнать из нашего материала «В потоке».

Сергей Коленов