Китайские ученые расшифровали геном лучеперой рыбы, обитающей в самом глубоком месте Мирового океана — Марианском желобе. Чтобы выдерживать давление, в сотни раз превышающее атмосферное, и полное отсутствие света, ее организм претерпел несколько серьезных изменений на генном уровне за довольно короткое время. Последние экспедиции показали, что в этой бездне живут и даже процветают множество существ.
КТ-скан Pseudoliparis swirei — самой глубоководной рыбы, обитающей в Марианской впадине. В желудке у нее рачокГлубоководные желоба были изучены (а многие открыты) в начале 1950-х годов советским судном "Витязь" и датской "Галатеей". Самое глубокое место на планете — Бездна Челленджера в Марианской впадине. До сих пор львиная доля информации, полученная оттуда, принадлежит экспедициям более чем полувековой давности.
В 1960 году швейцарский батискаф "Триест" впервые опустился на дно Бездны Челленджера. "Прямо под нами внизу лежало нечто вроде плоской рыбы, напоминающей камбалу. <…> У нее было два круглых глаза сверху. <…> Она двигалась по дну в слизи и воде и исчезла в ночи", — так красочно описывал свои впечатления океанолог Жан Пикар, пилот "Триеста".
Ученые сразу усомнились в этом свидетельстве, тем более что на борту не было фотокамер. Однако журналистам образ "плоской рыбы Триеста" очень понравился и они многие десятилетия занимали им воображение широкой публики. Были введены в заблуждение даже некоторые профессора.
Легенда о плоской рыбе вновь всплыла в 2012 году благодаря рискованному предприятию режиссера Джеймса Кэмерона — третьего человека в мире, видевшего дно Бездны Челленджера из глубоководного батискафа. Сам Кэмерон, как и участники предыдущих экспедиций, плоских рыб там не заметил. Не обнаружили их японцы, американцы и китайцы, ставившие ловушки на дне Марианской впадины. Да и второй пилот "Триеста" Дон Уолш впоследствии не так уверенно говорил об увиденном.
В статье 2012 года английский океанолог из Университета Абердина Алан Джемисон окончательно развенчал миф о "плоской рыбе Триеста". Во-первых, точно известно, что реальные плоские рыбы, такие как скат или камбала, живут на мелководье. Во-вторых, маловероятно, чтобы батискаф опустился прямо на рыбу: согласно статистике ловушек, с глубиной среднее время прибытия первой рыбы к ним увеличивается и достигает десяти часов на почти 11 километрах. "Триест" пробыл на дне 20 минут, и ловушек с наживкой у него не было.
Марианская впадина расположена в Тихом океане. Ее предельная глубина — 10,9 кмГлавный же аргумент против — слишком сильное гидростатическое давление. По-видимому, оно делает невозможным обитание рыб на глубине свыше 8,5 километра. Но чтобы существовать даже на этой отметке, как выяснилось, нужно значительно поменять организм.
Долгое время самыми глубоководными считались ошибневые рыбы из класса лучеперых. Их вид Holcomycteronus profundissimus вылавливали с шести километров. В 1970-е рекорд был побит глубоководной бротулой (Abyssobrotula galatheae) из того же семейства, выловленной в океаническом желобе Пуэрто-Рико на отметке 8370 метров. Однако уже упомянутый Джемисон засомневался и в этом. По данным регистра рыб, есть 17 образцов этого вида бротулы, из которых только два добыты на большой глубине, так что возможна ошибка и самое глубоководное позвоночное существо еще предстоит открыть.
Пока же рекордсменом считается марианский морской слизень Pseudoliparis swirei. В 2013 году его поймали китайские исследователи при тестовом спуске батискафа на глубину семь километров. В 2017-м американцы подняли несколько десятков этих рыб с глубины 8178 метров.
Это небольшие рыбки длиной до 28 сантиметров, весом не более 200 граммов. У них прозрачная кожа, покрытая слизью, через которую просвечивают внутренние органы, на голове два маленьких черных глаза. Они абсолютно слепы и не реагируют на подсветку ловушек.
Этот вид псевдолипарисов стоит на вершине пищевой цепочки глубоководной части Марианской впадины, у него нет врагов, а еды в избытке, ведь на дне водится множество рачков.
Компанию псевдолипарисам на глубине составляют несколько видов рыб из семейств бельдюговых, ошибневых и долгохвостов.
Все больше данных о том, что к обитанию на большой глубине — без света, в холоде — организм должен быть особым образом приспособлен. Новейшие методы исследования генома позволили ученым приоткрыть здесь завесу тайны.
Pseudoliparis swirei — самая глубоководная рыба, известная на сегодня. Она кормится у ловушки на глубине 7415 метровНапример, оказалось, что с глубиной в тканях костных рыб увеличивается количество триметиламиноксида — простого органического соединения, помогающего клетке не потерять форму и справиться с внешним давлением. Такие вещества называют осмолитами.
Есть также данные о том, что клеточные белки из-за большого давления теряют форму, а это смертельно для живых существ. Значит, должен быть механизм, не допускающий этого. Так появилась гипотеза о пьезолитах — растворимых веществах, удерживающих форму белков или даже собирающих их вновь, если они разрушились.
В недавней статье в Nature китайские ученые представили результаты расшифровки генома марианского псевдолипариса и сравнили его с геномом обычного липариса Танака. Два вида разошлись примерно 20 миллионов лет назад.
Генофонд глубоководной рыбы оказался более разнообразным, причем примерно 55 тысяч лет назад их популяция резко разрослась. Сам же геном на 22 процента больше генома липариса Танаки и содержит меньше мутаций.
Одна из главных особенностей — низкая скорость метаболизма у псевдолипарисов, они буквально медленно живут. Их самки производят меньше икры, но зато она более крупная.
У марианского псевдолипариса не весь скелет окостеневший, по большей части он из хрящей. Вероятно, это вызвано мутацией гена Gla, досрочно прекращающего кальцинирование костей.
Выяснилось, что рыбы потеряли несколько важных фоторецепторов. Они не различают цвета и не улавливают свет. Они утратили ген пигментации mc1r, вот почему они бесцветны — окраска для них теперь лишнее.
Несколько мутаций помогли им улучшить метаболизм жирных кислот. У псевдолипарисов обнаружилось 15 копий гена acaa1, регулирующего синтез докозагексаеновой кислоты — одной из омега-3 жирных кислот. Есть мутации в генах tfa и slc29a3, отвечающих за перенос ионов и растворов из клетки. Все это явно направлено на то, чтобы сделать липидные мембраны клеток более эластичными и проницаемыми.
Марианский псевдолипарис (наверху) и липарис Танака. Глубоководный вид совершенно потерял окраску и приобрел прозрачную кожу, у него не полностью минерализован скелетВозможно, некоторые мутации у псевдолипариса увеличивают синтез триметиламиноксида в тканях для сохранения формы белков. Ученые обнаружили еще одно странное отличие — в гене hsp90 произошла замена аминокислот, причем на очень консервативном участке, который неизменен у человека, мышей и даже дрожжей. Этот ген отвечает за синтез высокомолекулярного шаперона, который, в свою очередь, участвует в свертке более двух сотен белков, важных для клеточных процессов. Что делает эта мутация, пока неизвестно.
Авторы работы отмечают, что марианским псевдолипарисам пришлось адаптироваться к новым условиям жизни всего за несколько миллионов лет. Для эволюции позвоночных это малый срок.
Марианская впадина населена многочисленными видами беспозвоночных животных, бактерий, грибков, вирусов. К примеру, на глубине свыше пяти километров там обитают морские звезды вида Freyastera benthophila.
Китайские ученые расшифровали геном в их митохондриях — это кольцеобразная ДНК, состоящая всего из нескольких десятков генов. Зато много ее копий в каждой клетке организма. В целом он оказался похожим на митогеном других морских звезд с некоторыми исключениями, которые еще ждут своего объяснения.
Изучен также митогеном бокоплава — крошечного рачка, поднятого с глубины почти 11 километров. Этот вид появился 109 миллионов лет назад и эволюционировал медленно. За время обитания на глубине у него в митохондриальном гене обнаружено всего несколько особенностей, таких же, как у других глубоководных видов (в частности, совершенно другая компоновка генов в ДНК).
Еще одно открытие — на дне Бездны Челленджера обнаружилась колония бактерий, поедающих углеводороды. Причем плотность их населения там больше, чем где бы то ни было на Земле. Это организмы родов Oleibacter, Thalassolituus и Alcanivorax. Они есть и на поверхности, и тоже питаются углеводородами. Вопрос в том, откуда органика на такой глубине. Ученые полагают, что она не осела с поверхности, а произведена какой-то другой группой еще не известных науке глубоководных микроорганизмов.
Марианский желоб образован в результате тектонических процессов. В этом месте большая Тихоокеанская плита земной коры "ныряет" под небольшую Марианскую плиту, образуя впадину длиной 2550 и шириной 70 километров. Здесь очень высокая сейсмичность, а пищевые ресурсы и условия обитания резко отличаются от менее глубоких зон. Неизвестно даже, есть ли там сезоны года.
Мы очень мало знаем о Мировом океане, а его глубоководные части, по сути, только начали исследовать. Но пришло время делать это активнее, учитывая, что в перспективе маячит глобальное потепление климата и на поверхности через пару веков может оказаться слишком жарко.
Внимание!!!!
Авторские права на все фильмы принадлежат их правообладателям. Все фильмы размещены с согласием их авторов. Разрешен их домашний просмотр и запрещено коммерческое использование. Для их коммерческого использования необходимо связаться с их правообладателями.
01-03-2014 Просмотров:8502 Новости Эволюции 
Антоненко Андрей
Миллионы лет назад на Земле внезапно возникло множество новых видов живых существ, от членистоногих до иглокожих. Этот феномен назвали кембрийским взрывом, и учёные до сих пор пытаются найти ему объяснение. Одним...
07-02-2013 Просмотров:11435 Новости Зоологии Антоненко Андрей
У некоторых современных рептилий есть полноценное живорождение — к примеру, у сцинков. Некоторые только начали переходить к такому способу: у них зародыш развивается в яйце, но яйцо остаётся в теле...
07-02-2014 Просмотров:8075 Новости Метеорологии Антоненко Андрей
Бывалые моряки знают, что средние широты Южного полушария — место самых сильных бурь на планете. По словам учёных, «Ревущие сороковые» и «Неистовые пятидесятые» — результат закономерностей в циркуляции атмосферы. Пятидесятые широты...
10-02-2015 Просмотров:7679 Новости Геологии Антоненко Андрей
Геофизики установили, что твердое внутреннее ядро нашей планеты устроено сложнее, чем считалось ранее. Оно состоит из двух компонентов, отличающихся по своим геомагнитным свойствам. Строение ЗемлиК такому выводу пришли американские ученые из...
08-02-2018 Просмотров:3467 Новости Окенологии Антоненко Андрей
Загадочный "горб" на экваторе Луны указал на то, что Земля была лишена океанов из жидкой воды на протяжении первых 400-500 миллионов лет своего существования, что накладывает серьезные ограничения на время зарождения жизни, говорится в статье, опубликованной...
Биологи предложили новую гипотезу, объясняющую, почему среди современных птиц нет ни одной зубастой. Возможно, именно беззубость помогла их предкам пережить падение астероида в конце мелового периода, тогда как все их…
Неожиданную реконструкцию спинозавра (Spinosaurus) предложил итальянский палеонтолог Андреа Кау. Традиционно изображаемый как длинномордый тираннозавр с парусом на спине, в его интерпретации древний хищник оказался больше похож на тяжеловесного и неповоротливого…
В силурийских отложениях Британии палеонтологи нашли удивительное существо, приходящееся общим предком всем современным членистоногим. Животное, больше всего напоминающее ершик для мытья посуды, практически не имело шансов на окаменение и лишь…
В песчаных дюнах Sands of Samar на юге пустыни Арава учёные университета Хайфы-Ораним (University of Haifa-Oranim) обнаружили новый вид пауков, оказавшийся самым большим на Ближнем Востоке. Каким бы отвратительным в человеческом…
Климатологи из Техасского университета A&M и Йельского университета (США), под руководством ассоциированного профессора Роберта Корти (Robert Korty) пытаются понять, почему Сахара, еще 6000 лет назад покрытая густыми тропическими лесами, сейчас…
Ученые впервые создали трехмерную реконструкцию внутреннего устройства гигантского мимивируса. Аналогичная методика позволит работать также с вирусами, вызывающими герпес и СПИД. Строение мимивирусаОб этом говорится в статье шведских специалистов из Университета Упсалы,…
Нейробиологи идентифицировали область мозга, которая может отвечать за уникальные человеческие способности, включая речь. Идея о том, что накопленная абстрактная информация ответственна за многие уникальные способности человеческого мозга, обсуждалась на протяжении…
Бушмены НамибииЛюди современного типа Нomo sapiens sapiens появились около двухсот тысяч лет назад на территории впадины Макгадикгади на северо-востоке Ботсваны. К такому выводу пришла международная группа ученых, проанализировав митохондриальные геномы…
Скелет болотного носорога – хилотерия обнаружили российские ученые на Кубани, в окрестностях Армавира. Болотный носорог Chilotherium. Реконструкция К.К.Флерова "Впервые на территории России найден скелет носорога-хилотерия. Ранее у нас были известны только…
Вверх