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.
Пингвины достигли гигантских размеров в начале их эволюции, в эпоху палеоцена между 66 и 56 миллионами лет назад.
Crossvallia waiparensisВ Новой Зеландии жили не только доисторические гигантские попугаи, но и гигантские пингвины. Набор костей, найденных палеонтологом Ли Лавом в 2018 году в заповеднике Вайпара-Гринсанд в Северном Кентербери в 2018 году, был подтвержден как принадлежащий новому виду вымершего пингвина высотой 1,6 метра и весом до 80 кг.
Новый вид, названный Crossvallia waiparensis, не первый или самый большой гигантский пингвин, найденный в Новой Зеландии, но команда под руководством Кентерберийского музея, которая провела анализ костей, утверждает, что находка подтверждает теорию, что пингвины достигли гигантских размеров в начале их эволюции, в эпоху палеоцена между 66 и 56 миллионами лет назад.
Crossvallia waiparensis является одним из старейших известных пингвинов и также показывает, сколько животных, особенно в островной среде, переместилось в разнообразные экологические ниши после вымирания динозавров.
По словам исследователей, C.waiparensis был близким родственником другого гигантского пингвина, Crossvallia unienwillia, который жил в Антарктиде, где его окаменелости были найдены в 2000 году. Это указывает не только на прямую связь между Антарктикой и Новой Зеландией, но и на сколько оба мира изменились.
«Когда виды Crossvallia были живы, Новая Зеландия и Антарктида сильно отличались от сегодняшних — Антарктида была покрыта лесом, и у обоих был намного более теплый климат», — говорит старший куратор Кентерберийского музея естествознания доктор Пол Скофилд.
Хотя C. waiparensis был очень крупным пингвином, он не был столь же развитым, как его современные родственники. Кости ног указывают на то, что он использовал свои ноги больше в плавании, чем современные пингвины, которые больше полагаются на свои крылья, и что он, возможно, не мог стоять прямо. Кроме того, ученые ожидают, что в Waipara Greensand будут обнаружены более экзотические окаменелости пингвинов.
«Обнаруженные там окаменелости сделали наше понимание эволюции пингвинов намного более ясным, — говорят палеонтологи. «Но это еще не все — больше окаменелостей, которые, как мы думаем, представляют новые виды, все еще ожидают описания».
Исследование было опубликовано в издании Alcheringa: An Australasian Journal of Palaeontology.
Истончник: PaleoNews
Гидрографическая группа Северного флота, работающая в составе комплексной экспедиции на архипелаге Земля Франца-Иосифа, подтвердила открытие пяти островов в Карском море.
"Площадь объектов варьируется от 900 до 54,5 тысячи квадратных метров. На новых островах проведена топографическая съемка, они подробно описаны и сфотографированы", — отмечается в сообщении пресс-службы Северного флота.
Острова находятся в бухте Визе к западу от острова Северный в районе ледника Вылки.
Впервые новые территории заметили в 2016 году при анализе спутниковых снимков. Предполагается, что ранее острова скрывал ледник.
В 2015-2018 годах гидрографы Северного флота помогли обнаружить более 30 новых островов, мысов и бухт в районе архипелагов Земля Франца-Иосифа и Новая Земля.
Комплексная экспедиция Северного флота на Землю Франца-Иосифа стартовала из Североморска 15 августа и должна продлиться до конца сентября. Ее участники, помимо запланированных исследований, хотят частично повторить маршруты первопроходцев Юлиуса Пайера (экспедиция 1874 года), Фредерика Джексона (экспедиция 1897-го), а также спасательной экспедиции штурмана Валериана Альбанова.
Глубинные слои Земли содержат в себе примерно столько же воды, как и ее океаны, благодаря тому, что туда уже более трех миллиардов лет попадает кора со дна морей планеты, насыщенная влагой. К такому выводу пришли российские и зарубежные ученые, опубликовавшие статью в журнале Nature.
"Мы представили геохимические данные, указывающие на то, что цикл глобального погружения океанической коры в мантию начался гораздо раньше, чем считает большинство специалистов, и мог функционировать уже в течение первого миллиарда лет истории Земли", – отметил Александр Соболев из Института геохимии и аналитической химии РАН.
По мнению геологов, жизнь существует на Земле и отсутствует на Венере благодаря тому, что недра нашей планеты не стоят на месте, а постоянно "мигрируют" между ее поверхностью и глубинными слоями литосферы. Движение континентов, постепенное погружение их пород в глубины мантии и их последующее "всплытие" помогают Земле "сбрасывать" лишнее тепло и стабилизировать климат.
Этот процесс, как считают ученые, влияет не только на климат, но и на состав атмосферы и океанов Земли. Когда породы континентов погружаются вглубь мантии, они уносят с собой большие количества осадочных пород, содержащих различные газы, воду и другие летучие вещества. Они возвращаются к поверхности вместе с извержениями вулканов, что часто резко меняет состав воздуха и воды, и сильно влияет на земную жизнь.
К примеру, недавно Соболев и его коллеги обнаружили, что "всплытие" мантии в окрестностях современного Норильска привело к насыщению атмосферы большим количеством парниковых газов и "засеиванию" океанов нутриентами, ускоряющими рост микробов. Оба этих события, произошедшие примерно 255 миллионов лет назад, послужили "спусковым крючком" для Пермского вымирания, самого серьезного катаклизма в истории жизни на Земле.
Когда мантия Земли начала "дышать" и обмениваться газами и водой с поверхностью планеты, ученые пока не могут точно сказать. Часть геологов считает, что тектоника запустилась практически сразу после рождения нашего мира, около четырех миллиардов лет назад, а другие сомневаются в этом и предполагают, что это произошло около 2,5 миллиарда лет назад.
Как передает пресс-служба Российского научного фонда, Соболев и его коллеги нашли новые свидетельства в пользу первой гипотезы, изучая образцы древнейшей коры Земли, сформировавшиеся более 3,3 миллиарда лет назад в окрестностях ныне существующего городка Барбертон на востоке ЮАР.
Древняя океаническая кора, как объясняют авторы статьи, не полностью "растворяется" в глубинных слоях мантии. Самые тугоплавкие ее компоненты, представляющие собой одну из форм минерала оливина, сохраняются в виде микроскопических кристаллов, следы которых можно найти в определенных типах вулканических пород. Эти породы, так называемые коматииты, чаще всего встречаются в самых древних образцах коры Земли, так называемых "зеленокаменных поясах".
Первые исследования такого рода российские и зарубежные исследователи провели еще три года назад, изучив породы из Канады и ЮАР, сформировавшиеся 2,7 миллиарда лет назад. Эти замеры показали, что в самых глубинных слоях мантии скрывается огромное количество воды, сопоставимое по размерам с мировым океаном. Как предположили тогда ученые, она попала в мантию благодаря раннему запуску тектонических процессов.
Сейчас Соболев и его команда получили новые подтверждения этой гипотезы, изучая более древние образцы коматиитов из Южной Африки. Как и в 2016 году, ученые извлекли из них кристаллы оливина, расплавили их и измерили доли воды и церия, а также доли изотопов водорода.
Эти вещества, как отмечают геохимики, ведут себя одинаково при движении через литосферу Земли. По этой причине, избыток того или другого будет говорить о наличии больших запасов H2O или соединений редкоземельного металла в глубинных слоях мантии в тот момент, когда формировались эти кристаллы.
Как оказалось, избыток воды присутствовал и в этих образцах древних пород, что говорит о наличии огромных запасов влаги в глубинных слоях мантии Земли уже 3,3 миллиарда лет назад. Вкупе с избытком дейтерия, это означает, что круговорот пород между поверхностью и глубинными недрами литосферы начался почти сразу после рождения планеты, чтобы мантия успела насытиться нужным количеством воды."Механизм погружения измененной морской водой коры в мантию функционировал более 3,3 миллиарда лет назад. Это означает, что уже в первый миллиард лет существования Земли происходил глобальный оборот вещества, составляющий основу современной тектоники плит, а источником избытка воды в переходной зоне мантии был древний океан на поверхности планеты", – заключает ученый.
"Механизм погружения измененной морской водой коры в мантию функционировал более 3,3 миллиарда лет назад. Это означает, что уже в первый миллиард лет существования Земли происходил глобальный оборот вещества, составляющий основу современной тектоники плит, а источником избытка воды в переходной зоне мантии был древний океан на поверхности планеты", – заключает ученый.
Источник: РИА Новости
11-06-2013 Просмотров:10943 Новости Палеонтологии 
Антоненко Андрей
Первый относительно полный скелет мелового плезиозавра обнаружили палеонтологи в марокканской фосфоритной шахте. Теперь ученые смогут лучше представить себе животный мир Африки накануне великого мел-палеогенового вымирания. Плезиозавр Zarafasaura oceanis Плезиозавры – довольно...
15-12-2014 Просмотров:7984 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Ученые выяснили, почему птицам, в отличие от млекопитающих, не нужны ушные раковины. Оказалось, что пернатые могут обходиться без них благодаря овальной форме головы. Слух птицК такому выводу пришли ученые из Мюнхенского...
29-11-2016 Просмотров:7755 Новости Экологии Антоненко Андрей
Каждый слышал о глобальном потеплении, но не все представляют, чем оно может обернуться для планеты. Эти карты показывают, что было бы, если бы растаяли все ледники на Земле. Уровень мирового океана заметно повысится, это изменит облик континентов, а некоторые...
22-05-2010 Просмотров:10745 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Биологи Фрайбургского университета (Albert-Ludwigs-Universität Freiburg) вновь убедились в том, что эволюция происходит очень быстро и прямо сейчас, причём фактор человеческого влияния может быть определяющим. Географическое разделение, необходимое для видообразования, произошло под...
15-06-2013 Просмотров:10160 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Науку всегда волновало, как летучие живые существа запасают нужное количество энергии. Ведь для многих из них КПД полёта не превышает 10% (особенно это касается насекомых). И главное: в моменты резкого...
Россия отказалась от квот на добычу белого медведя – животного, которое занесено в российскую Красную книгу. Белые медведи (википедия)Российские власти отказались от существовавшей квоты на добычу белых медведей. Раньше аборигенам США…
Нейробиолог Эрик Джарвис (Erich Jarvis) из университета Дьюка в Дархаме (США) исследовал активность гена PVALB у попугаев, который прежде был обнаружен у певчих птиц. Ученый и его коллеги считают, что…
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…
Скелет примитивного гадрозавра, обнаруженный американскими палеонтологами в штате Алабама, указал ученым на место происхождения всех утконосых динозавров. Им оказался древний субконтинент Аппалачия, располагавшийся в мезозое на месте восточной части современных…
Интернациональная группа археологов, проанализировав прежние находки, пришла к неожиданному открытию. Последние неандертальцы продолжали существовать недалеко от Полярного круга и спустя несколько тысяч лет после того, как они должны были полностью…
Падение гигантского астероида на территории полуострова Юкатан, погубившее динозавров и других животных мезозоя, могло вызвать массовые извержения вулканов на плоскогорье Декан в будущей Индии, что добило выживших рептилий и беспозвоночных, говорится в статье, опубликованной в журнале GSA Bulletin. Большинство…
Ученые подвели итоги эксперимента на Международной космической станции (МКС), в котором участвовали муравьи. Выяснилось, что невесомость ухудшает способность этих насекомых к освоению нового пространства, но не подавляет ее полностью. Дерновые муравьиРезультаты исследования, проведенного…
Пыжьян, или сибирский сиг, распространен по всему Енисею от верховьев до залива включительно. Пыжьян - Coregonus lavaretus pidschianВ пределах области распространения отмечается существование полупроходной и речной форм пыжьяна, которые имеют четко…
Исследователи из Лозаннского университета (Швейцария) сумели проследить за карьерой рабочих муравьёв в колонии древоточцев Camponotus fellah. Для этого нужно было наблюдать за перемещениями каждого муравья, а также за его взаимоотношениями…
Вверх