Мастера выживания

 
Одним из наиболее значимых событий в биологии во второй половине XX века, которое, буквально, перевернуло представление о жизни на Земле,

 
несомненно, является находка в 1977 году на дне Тихого океана в районе Галапагосских островов на глубине около 2,5 км гидротермальных систем. Несмотря на крайне неблагоприятные на первый взгляд условия обитания (очень большое давление, с одной стороны холод океанских глубин, а с другой - вырывающаяся из трещин на дне вода с температурой более 300°С, насыщенная ядовитыми соединениями серы и тяжёлых металлов), учёные обнаружили здесь настоящие оазисы с необычайным обилием и разнообразием живых организмов, полностью автономные и независимые от солнечного света, необходимого для фотосинтеза растений.
Вследствие высокой концентрации неорганических соединений, вытекающая из трещин вода имеет чёрный цвет, за что источники, жерла которых напоминают дымящиеся заводские трубы, получили название «чёрные курильщики». В дальнейшем они были найдены в других районах Мирового океана. Как оказалось, основу пищевой цепи в таких гидротермальных системах составляют хемосинтезирующие бактерии, способные окислять сульфиды, выделяемые из чёрного курильщика. Образующаяся при этом энергия используется для синтеза органических веществ, необходимых для жизнедеятельности всех остальных организмов, которые формируют вокруг чёрного курильщика целостную иерархическую экосистему, где различные виды животных связаны между собой пищевой цепочкой.

К наиболее удивительным и экстремальным обитателям гидротермальных выходов относятся так называемые помпейские черви, строящие тонкие кожистые трубки белого цвета на стенках чёрных курильщиков, где температура потока воды колеблется от 50 до 80°С. Тело этих червей не превышает в длину 12-15 см и содержит около 150 сегментов. Они окрашены в ярко-красный цвет, что обусловлено чрезмерно высоким содержанием гемоглобина в крови. Учёные назвали их помпейскими потому, что черви, как и жители древних Помпеев в Италии, обитают на краю вулкана, который может в любое мгновение погубить их. Ведь сверху на помпейских червей непрерывно падают мелкие частицы серы, выбрасываемые курильщиками. Обычно помпейский червь размещает тело в трубке на стенке чёрного курильщика, где температура достигает 80°C, а свою голову с похожими на перья образованиями высовывает наружу, где температура более низкая - около 20-25°C.
Но, как удалось установить, время от времени он покидает трубку и плавает вблизи неё, удаляясь от убежища на расстояние до 1 м, где температура воды понижается уже до 2°С. Впервые увидев помпейских червей, учёные некоторое время не могли поверить и понять, как такие достаточно высокоорганизованные существа способны жить и не «свариться» при столь высокой температуре. Поэтому у специалистов, изучавших обитателей гидротермальных выходов, первоначально появилось предположение, что у помпейских червей имеется некий теплозащитный механизм, вроде костюма пожарного или космонавта.
Чтобы разобраться в данном вопросе, с помощью специально сконструированных титановых датчиков учёные провели замеры температуры в различных участках трубок помпейских червей. Оказалось, что её значения у наружного отверстия трубки составляли 20-24°С, а в прикреплённой к стенке чёрного курильщика нижней части - от 62 до 81°С. Таким образом, разница в температуре между головой и хвостом помпейских червей достигала около 60°С! Но эти данные были получены, когда они находились внутри своих трубок.
Аналогичные измерения температурных показателей в пустых трубках дали те же результаты, из чего можно сделать только один вывод - у помпейских червей нет ни особой теплоизоляции, ни какой-либо специальной системы охлаждения тела (например, циркулирующей водой). Чтобы окончательно выяснить термостойкость помпейских червей, было решено провести дополнительные исследования в лабораторных условиях. Однако, поскольку эти существа живут на морском дне при очень большом давлении, то при подъёме на поверхность все их особи обычно быстро и неизбежно погибали. Не так давно французским учёным из университета Пьера и Марии Кюри, используя технику, которая поддерживала необходимое давление среды, удалось всё-таки поднять живыми несколько экземпляров помпейских червей со дна океана и провести эксперимент. Поместив их в специальный аквариум, исследователи нагрели в нём воду до +55°C, после чего все подопытные скоропостижно скончались. Молекулярно-биологические анализы показали, что помпейские черви не выжили бы в этих условиях даже в теории, поскольку у них просто нет собственных механизмов защиты от таких температур. В результате дальнейших исследований учёные пришли к заключению, что оптимальная температура воды для помпейских червей составляет +42°C. Хотя у этих червей отсутствует собственная система охлаждения, позволяющая выдерживать экстремальные температуры в непосредственной близости у чёрных курильщиков, поверхность их тела густо покрыта нитчатыми хемосинтезирующими бактериями, которые образуют на спине слой толщиной до 1 см, напоминающий шерстяное покрывало. Находясь в симбиотических отношениях, помпейские черви питают этих бактерий слизью из крошечных желёз на спине и обеспечивают доступ свежей воды к их поверхности, а сами, в свою очередь, поглощают органические вещества, выделяемые бактериями в пространство между трубкой и телом червя. Эти выделения - главный источник пищи помпейских червей и единственная их защитная оболочка, поскольку учёные считают, что хемосинтезирующие бактерии обладают специальными белками, делающими возможной защиту как червей, так и их самих от высоких температур.
Питаются помпейские черви путём отфильтровывания бактерий из придонных слоев воды и переваривания их в кишечнике, а также за счёт всасывания выделений бактерий через покровы тела. Сегодня помпейские черви считаются одними из самых термостойких многоклеточных животных на нашей планете, а сочетание их феноменальной устойчивости к большому давлению, высокой температуре и концентрации ядовитых соединений серы и тяжелых металлов позволяет с полным основанием поместить этих обитателей гидротермальных систем в одну из первых строк списка мастеров выживания.

Отправить комментарий

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Доступны HTML теги: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <img>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Подробнее о форматировании