4 Minuten
Naujas giliųjų vandenų atradimas: jūrų „vorai“ ir jų mikrobų sodai
Revoliuciniai jūrų biologijos tyrimai atskleidė tris išskirtines giliavandenių „vorų“ rūšis, užmezgančias neįprastą bendradarbiavimą su metaną skaidančiomis bakterijomis. Nepaisant jų įprasto pavadinimo, šie paslaptingi gyvūnai nėra tikroji voragyviai, o priskiriami jūriniams nariuotakojams, išsiskiriantiems ilgomis, plonomis kojomis, išsidėsčiusiomis aplink kompaktišką kūną. Šis atradimas suteikia iki šiol neregėtas įžvalgas apie išgyvenimo strategijų įvairovę Žemės neprieinamiausiose, tamsiausiose aplinkose.
Mokslinis kontekstas: Gyvybė be saulės šviesos
Skirtingai nei dauguma Žemės organizmų, priklausomų nuo fotosintezės, giliavandeniams gyvūnams tenka gyvybiškai svarbią energiją gauti iš šviesos nepriklausančių šaltinių. Giluminiai vandenys, kurių gylis viršija 1 000 metrų, nuolat skendi tamsoje, tad tradicinės mitybos grandinės čia neegzistuoja. Daugelis šių regionų gyvūnų gyvena netoli metano šaltinių – povandeninių įtrūkimų, per kuriuos iš jūros dugno veržiasi metanas. Tokiose vietose užsimezga unikalūs simbioziniai ryšiai tarp jūrinių gyvūnų ir specializuotų mikroorganizmų, gebančių panaudoti cheminę energiją.
Atradimas ir tyrimai: Metano šaltinių paieškos
Naujosios rūšys, priklausančios Sericosura genčiai, aptiktos Bianca Dal Bó vadovaujamos JAV Occidental College tyrėjų komandos. Tyrimai vyko 2021 ir 2023 m. naudojant nuotoliniu būdu valdomus povandeninius aparatus prie Pietų Kalifornijos krantų ir Aliaskos vandenyse. Egzemplioriai rinkti Palos Verdes metano šaltinyje (397 m gylis), Del Mar šaltinyje (1 018 m) ir Sanak šaltinyje prie Aliaskos krantų (net 2 020 m gylyje).
Išanalizavus paimtus jūrų vorus, tyrėjai nustatė, kad visų trijų rūšių egzemplioriai buvo gausiai apaugę trimis skirtingų bakterijų bendrijomis. Tai metaną ir metanolį oksiduojančios bakterijos, galinčios paversti metaną ir metanolį reikalingomis anglies jungtimis ir energija. Tokios bakterijų gausa rodo tiesioginį ryšį su jūrinių vorų išgyvenimu.
Eksperimentinės įžvalgos: Simbiotinio ryšio prigimtis
Norėdami išsiaiškinti šios simbiozės mastą, mokslininkai laboratorijoje jūrų vorus apdorodavo metanu ir anglies dioksidu, paženklintais specifiniais anglies izotopais. Rezultatai buvo iškalbingi: praktiškai visos jūrų vorų egzoskeletuose gyvenančios bakterijos asimiliavo anglį iš metano ar metanolio, o ne iš anglies dioksido. Vos po penkių dienų izotopai rasti jūrinių vorų virškinamojoje sistemoje – tai aiškus įrodymas, jog šie nariuotakojai minta ant jų kūnų augančiomis metaną skaidančiomis bakterijomis.
Toks tiesioginis metaną skaidančių mikroorganizmų „auginimas“ yra itin retas išgyvenimo būdas tarp gyvūnų. Kitaip nei kiti gyvūnai metano turtingose ekosistemose, kurie dažnai remiasi sudėtingomis mitybos grandinėmis, šie jūrų vorai tiesiogiai kultivuoja savo maisto šaltinį kaip gyvą bakterijų „sodą“, nuolat būdami netoli metano šaltinių.
Lyginamoji biologija: Simbiozė tarp giliavandenių gyvūnų
Metano pagrindu veikiantys simbioziniai santykiai aptinkami ir kitose giliavandenėse rūšyse – kempinėse, sabelidiniuose, bebarzdėse kirmėlėse, tam tikrose midijose bei hidroterminių versmių krabuose. Tačiau Sericosura jūrų vorai yra unikalūs – jų kūnuose įsikuria visos trys pagrindinės metaną ir metanolį oksiduojančių bakterijų šeimos. Ankstesni tyrimai nebuvo aptikę gyvūno, kuris turėtų visą šią metanotrofinių simbiontų įvairovę vienu metu.
Be to, nors aptiktų rūšių buveinės driekiasi nuo Kalifornijos iki Aliaskos, visose šiose vietose bakterijų bendrijos buvo identiškos funkciniu požiūriu. Toks stabilumas rodo itin efektyvų ir seniai susiformavusį išgyvenimo mechanizmą.
Perdavimo mechanizmai ir gyvavimo ciklas
Mokslininkai atskleidė užuominų ir apie vertikalų šių bakterijų paveldėjimą. Patinai perneša ir saugo kiaušinėlius net iki 20 dienų, o ant neišsiritusių kiaušinėlių jau aptiktos metaną mėgstančios bakterijos. Vos išsiritę jaunikliai iškart gali naudotis jiems būtinu mikrobinio maisto šaltiniu – gyvybiškai svarbia adaptacija giliavandenių metano šaltinių mažai derlingose, ekstremaliose sąlygose. Be to, net pusė Del Mar šaltinio pavyzdžių buvo kiaušinėlius nešiojantys patinai, kas rodo, kad toks simbiotinis gyvenimo būdas gali būti naudingas reprodukcijai šiomis sudėtingomis sąlygomis.
Išvada
Giliavandenių „vorų“, auginančių ant savo kūnų metaną skaidančias bakterijas, atradimas – išskirtinė žingsnis suvokiant simbiozės raidą ekstremaliose aplinkose. Tiesiogiai augindami savo maistą, Sericosura rūšių atstovai neapribojami fotosintetinės grandinės, o išgyvena remdamiesi unikaliu tripartiniu mikroorganizmų bendradarbiavimu ten, kur saulės šviesa nepasiekia. Šis tyrimas praplečia mūsų giliavandenės ekosistemos žinias ir pabrėžia neįtikėtiną Žemės gyvybės įvairovę bei jos sprendimus išgyventi net pačiomis atšiauriausiomis sąlygomis. Toliau tyrinėjant vandenynų gelmes, tokie atradimai pažadina naują suvokimą apie gyvybės atsparumą bei išradingumą.
Kommentare