Биолог Химадри Гупта (Himadri Gupta) и его коллеги из Лондонского университета королевы Марии (Великобритания) установили механизм, который позволяет морским огурцам быстро менять форму своего тела. Это открытие может найти полезное применение, в том числе для медицины, косметологии, тканевой инженерии и робототехники. О результатах исследования рассказывает пресс-релиз Лондонского университета королевы Марии.

Морской огурецБольшинство живых существ (в том числе и человек) имеет в составе своего скелета коллаген. Но одна группа морских беспозвоночных — иглокожие, включающая в себя таких представителей как морские звезды и морские огурцы, развила коллагеновые ткани с уникальным свойством: они могут быстро менять свою жесткость. Этот тип коллагена биологи называют изменчивой коллагеновой тканью. Это свойство контролируется нервной системой и оказывает полезным, например, когда животные должны «превратиться в желе», избежать хищников. Тем не менее, биологические механизмы, позволяющие морскому огурцу изменять свою жесткость, не были до сих пор изучены.

Как оказалось, эта способность связана с изменением жесткости межфибриллярной матрицы, насыщенной коллагеном.

По словам профессора Мориса Элфика (Maurice Elphick), одного из авторов исследования, морские огурцы демонстрируют удивительную гибкость, но это связано не с изменениями в самом коллагене, но в межфебриллярном каркасе, который соединяет клетки.

Ученые отмечают, что коллаген и другие коллаген-подобные биологические вещества, как правило, используются живыми организмами для защиты клеточных мембран, а также внешнего скелета, но они не способны быстро изменять его физические свойства.

Исследователи в будущей работе надеются сузить область поиска и выделить молекулы, которые приводят к этим свойствам стенки тела морского огурца. Это знание, в свою очередь, может помочь в понимании того, как применять эти исследования в медицине и косметологии.

Источник: Научная Россия

Морской огурец или голотурия выработали интересную тактику защиты - в случае большой опасности они выплевывают во врага свою пищеварительную систему, а пока хищник пытается очиститься от этой слизистой массы, морской огурец пытается спастись. Отсутствие выплюнутого желудка компенсируется способностью питания через дыхательную систему.

Подробнее...

Морские огурцы, или голотурии, известны в первую очередь необычным вариантом автотомии: когда им угрожает враг, от которого не получается скрыться, они выплёвывают в него свою пищеварительную систему. Пока хищник пытается очиститься от малоаппетитной слизистой массы, морской огурец получает ещё один шанс спастись. Но как в таком случае животное обходится без желудка? Это всё же не хвост ящерицы, а кое-что поважнее.

Одна из самых крупных голотурий — калифорнийский морской огурец, достигающий полуметра в длину. (Фото Gerald & Buff Corsi.)Исследователи из Вашингтонского университета и Уэслианского университета в Иллинойсе (оба — США) выяснили, что морской огурец может с лёгкостью питаться через дыхательную систему, которая соединена с анальным отверстием. Через анус вода прокачивается по системе дыхательных трубок, которые абсорбируют кислород и передают его тканям. И эти же трубки могут использоваться для питания.

На первый взгляд, в этом нет ничего удивительного: многие иглокожие, к которым относятся и голотурии, всасывают растворённые в воде питательные вещества через кожу. Однако в случае с голотуриями речь идёт вовсе не об элементарной органике. Исследователи кормили морских огурцов одноклеточными водорослями, которые содержали радиоактивный изотоп С¹⁴. Давали голотуриям также раствор углеводов и белков, содержащих ион железа. Через 26 часов исследователи проверяли ткани голотурий на содержание радиоактивного углерода и железа. Оказалось, что бóльшая часть и того и другого осела вовсе не в пищеварительной, а в дыхательной системе.

На переднем конце тела у голотурий есть рот, в который попадают найденные на морском дне кусочки пищи: специальные щупальца на голове отправляют их в пищеварительную систему. Но, по-видимому, у голотурий есть ещё один «рот» — анус, который вместе с водой поглощает плавающую пищу и переправляет её в дыхательную систему. А последняя в этом случае работает как двойник пищеварительной, то есть не просто всасывает, но активно расщепляет попавшую в неё пищу. И это, как пишут исследователи в журнале Invertebrate Biology, единственный пример такого рода.

Как голотурия это делает и зачем ей это нужно, исследователи сказать не могут. Предположительно, как мы уже говорили, морской огурец может использовать дыхательную систему, если ему пришлось избавиться от пищеварительной. С другой стороны, обе могут работать на равных, чтобы обеспечить животное всем ассортиментом необходимых питательных веществ — как тех, что лежат на дне, так и плавающих вокруг.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Где можно увидеть жизнь такой, какой она была в момент своего рождения? Известный кинорежиссер Джеймс Кэмерон убежден, что это можно сделать, опустившись на дно Марианской впадины. Экосистемы, которые обнаружил там отважный путешественник, напоминают те, что существовали на нашей планете свыше трех миллиардов лет тому назад.

Местоположение Марианской впадиныДжеймс Кэмерон в рамках своей новой работы сделал нечаянное открытие: на дне Марианской впадины на глубине в 10,9 километра живут себе микробные маты — биопленки, питающиеся веществами, которые они добывают из донных отложений. Аналогичные места обитания и процессы, происходящие в них, полагают исследователи, в глубокой древности породили химическую реакцию, в результате которой на Земле, а, возможно, и в других местах Солнечной системы появились первые живые организмы.

"Мы считаем, что эта химическая реакция может лежать в основе метаболизма, — говорит Кевин Хэнд, астробиолог калифорнийской лаборатории Jet Propulsion (JPL). — Это может быть движущей силой, которая привела к появлению жизни. Возможно, не только здесь, но и в таких мирах, как Европа (ледяная луна Юпитера)".

Миссия Кэмерона Deepsea Challenger совершила ряд погружений, в том числе одно пилотируемое, в Марианскую впадину в период между 31 января и 3 апреля этого года. В пучину морскую Кэмерон погружался лично. Спустившись на дно, режиссер не только любовался окружающим пейзажем: Кэмерон взял пробы грунта и сделал ряд снимков. Поднявшись наверх, Кэмерон рассказал журналистам, что там, внизу, довольно мрачно, а дно похоже на поверхность Луны. Однако, в отличие от безжизненного спутника Земли, в холодных глубинах океана все же таится жизнь.

Марианская впадина в разрезе и ее сравнение с ЭверестомНайденные исследователями бактериальные маты представляют собой достаточно распространенную еще с древних времен экосистему прокариот. Хотя некоторые исследователи считают ее аналогом организма многоклеточных — уж больно слаженно действуют бактерии, входящие в "коврик". Как правило, мат объединяет несколько групп "узких" специалистов: одни, например, разлагают только сероводород, другие предпочитают сульфиды, третьи — сульфаты и т. п. Таким образом мат "работает", используя практически все ресурсы в виде химических соединений, что есть вокруг, а члены этой колонии делятся друг с другом органикой, получившейся в результате этого разнообразного хемосинтеза.

Также интересно еще и то, что часто "отходы" одних бактерий, входящих в состав мата, являются полезным ресурсом для других. Это легко продемонстрировать на примере сожительства двух групп бактерий — сероводородных фотосинтетиков и сульфатредукторов. Первые из них могут фотосинтезировать, используя не кислород, как высшие растения, а сероводород. Однако побочным продуктом их деятельности являются оксиды серы, которые, попав в воду, сразу же образуют серную кислоту, а затем сульфаты. Эти сульфаты — желанная пища для сульфатредукторов, которые восстанавливают их с помощью водорода. Но побочным продуктом данного процесса является сероводород, который использует первая группа бактерий.

Таким образом, если две группы этих бактерий будут жить в пределах одного мата, то они образуют вполне себе самодостаточную экосистему. А если еще добавить к ним метанокисляющих бактерий как доноров водорода (они окисляют метан с образованием углекислого газа и молекулярного водорода) и метоногенных бактерий, которые, используя углекислый газ и молекулярный водород, произведенный метанокислителями, получают в качестве побочного продукта тот самый метан, который так нужен первой группе, то "хозяйственная деятельность" станетещеболее сбалансированной. Тогда за водородом далеко ходить не надо, его могут поставлять другие члены колонии. Словом, мат представляет собой практически безотходный комбинат, какой не смогли еще создать люди, ну, а природа породила его свыше трех миллиардов лет тому назад!

В Марианской впадине, как показали результаты экспедиции, живут не только микробные "коврики" — там было замечено и еще несколько ранее неизвестных науке представителей животного мира. Например, гигантские 17-сантиметровые рачки амфиподы (Amphipoda), их называют в России бокоплавы, внешне они весьма похожи на креветок. Исследование этих ракообразны показало, что в их организме содержатся соединения, помогающие тканям эффективнее работать при чрезвычайно высоком давлении.

"Одно из этих соединений — сциллоинозит, идентичный по составу тестируемому сейчас препарату для разрушения амилоидных бляшек, которые связывают с развитием болезни Альцгеймера", — отмечает Дуг Бартлетт, микробиолог из Института океанографии Скриппса при Университете Калифорнии в Сан-Диего. Своей очереди к исследователям ждут еще 20 тысяч микробов, взятых из Марианской впадины.

Еще одного "новичка" нашли на глубине в 8,2 километра в Новобританском желобе у берегов Папуа-Новой Гвинеи. Им оказался представитель морских огурцов, или голотурий (Holothurioidea) — забавных существ из группы иглокожих (Echinodermata). "Они существовали в этих глубинах и в прошлом, но не были запечатлены на пленку. Мы увидели одного из них и думаем, что он представляет собой новый вид", — говорит Бартлетт. А стены желоба украшает огромное количество желудевых червей, глубоководных беспозвоночных, которые засыпают дно впадины своими спиралевидными экскрементами. "Если вы никогда не думали о червях с любовью, то, посмотрев это видео, полюбили бы их", — заверяет Бартлетт.

На видео Кэмерона видны не только глубоководные обитатели, но и старейшее морское дно на планете. Сто восемьдесят миллионов лет назад, когда по Земле еще гуляли динозавры, скалы на дне Марианской впадины были раскаленной лавой. А кадры, снятые режиссером в Новоанглийском желобе, вполне могут оказаться рекордными по глубине места съемки лавовых подушек, полагает морской геолог Пэтти Фрайер из Гавайского университета в Гонолулу.

Измененные породы, дающие пищу микробным матам, являются частью молодых тектонических плит, лежащих поверх древнего дна Тихого океана. Марианская впадина — это зона субдукции, где две тектонические плиты столкнулись и одна из них наползла на другую. Просачивающаяся сквозь нагромождения скал вода меняет состав пород посредством серпентинизации. В ходе этого процесса образуются сера, метан и водород, что и дает бактериям пищу.

В последние годы ученые склоняются к мнению о том, что ранняя жизнь на Земле зародилась порядка четырех миллиардов лет назад в зонах субдукции, подобных Марианской впадине. В этих желобах температура была ниже, и серпентинизированные породы дали необходимый толчок химической реакции, которая и привела к зарождению жизни.

"Эти желоба могли быть тем местом, где появилась жизнь, — говорит Кэмерон. — Эта тайна должна быть разгадана. Надеюсь, мы еще поныряем". Пока что новые погружения не планируются, но, по словам режиссера, погружные и спускаемые глубоководные аппараты находятся в рабочем состоянии и сейчас хранятся на территории его особняка.

Источник: pravda.ru