Райские сады на дне океана, или Еще раз о симбиозе

Перейти в оглавление раздела:Симбиоз и мутуализм

...Гемоглобин рифтий способен одновременно связывать и кислород, и сероводород – молекулы этих веществ присоединяются к большой молекуле гемоглобина в разных участках. Таким образом решаются сразу две задачи – сульфид не нарушает дыхание животного и при этом не окисляется кислородом до попадания в бактериальную клетку. Подобная реакция, вполне возможная при одновременно высокой концентрации обоих веществ в крови, была бы сродни короткому замыканию – энергия окисления при этом выделилась бы впустую, в виде бесполезного тепла.

Интересно, что вестиментиферы не способны передавать живущих в их организме бактерий потомству. Личинки рифтий не имеют симбионтов, но зато обладают ртом и развитым кишечником. На ранних стадиях развития они свободно плавают и переносятся морскими течениями. Если обстоятельства сложатся удачно и личинка попадет в место, где обитают подходящие хемосинтезирующие бактерии, она заглатывает их. После этого пищеварительный тракт молодой вестиментиферы редуцируется, она прикрепляется к субстрату и начинает вести образ жизни, характерный для взрослых особей.

Если личинку рифтии отнесет в сторону от горячего источника, шансов выжить у нее немного. Впрочем и сами такие источники существуют недолго – от нескольких десятилетий до несколько лет. А потом рифтиям, точнее их личинкам, волей-неволей приходится искать себе новую территорию. Благо в зонах разломов океанской коры новые гейзеры возникают довольно регулярно.

Если рифтии – специализированные обитатели гидротермальных сообществ, то другие виды вестиментифер могут встречаться там, где сероводород и кислород соседствуют в окружающей среде по другим причинам. Такими местами являются крупные скопления разлагающегося органического вещества на морском дне. Например, трупы китов или затонувшие суда, перевозившие грузы пищевых продуктов. В холодной воде процессы разложения органики могут продолжаться десятилетиями. Наконец, существуют и такие вестиментиферы, которые содержат в своем теле не серобактерии, а микроорганизмы, окисляющие углеводороды, например метан. Такие погонофоры селятся в местах подводных выходов нефти и газа, длительность существования которых неизмеримо выше, чем подводных гейзеров. Исследования, проведенные в последнее время, показали, что некоторые из обитающих здесь погонофор, например, представители рода Lamellibrachia, могут считаться самыми долгоживущими неколониальными животными в мире. Скорость прироста их трубок такова, что особи, достигающие 2-метровых размеров – а такие отнюдь не редкость, могут иметь возраст 170–250 лет! До сих пор рекордсменом по этой части считались представители мира позвоночных – гигантские слоновые черепахи, одна из которых была поймана в возрасте 177 лет.

Скопление моллюсков Calyptogena magnifica возле расселины в морском дне, через которое вытекает вода, богатая сероводородом. Ноги моллюсков проникают в трещины, где концентрация сульфида максимальна

Но вернемся к сообществам, возникающим вокруг горячих глубоководных источников. Хотя рифтии являются преобладающими по численности многоклеточными, живущими здесь, симбиоз с хемотрофными бактериями свойствен не только им. Исследования показали, что подобным же образом получают пищу и двустворчатые моллюски двух обитающих около гидротермальных выходов видов – Calyptogena magnifica и Bathymodiolus termophilus.

У Calyptogena серобактерии поселяются на жабрах, где они могут легко получать необходимые им кислород и углекислый газ. Однако сероводорода в окружающей жабры моллюска воде относительно немного – в отличие от рифтий, гемоглобин Calyptogena необратимо инактивируется сульфидом. Так, чтобы иметь возможность и есть, и дышать, моллюскам приходится располагаться на границе чистой воды и исходящих из источника струй, насыщенных химическими соединениями. В такую струю Calyptogena опускает свою далеко вытягивающуюся ногу.

В крови моллюска присутствует особый транспортный белок, способный лучше гемоглобина и цитохром-с-оксидазы связывать сероводород и тем самым предотвращающий блокирование дыхания. С помощью этого белка сульфид и переносится с током крови от места поглощения к бактериальным клеткам на жабрах, не окисляясь и не отравляя по дороге самого моллюска.

У представителей второго вида двустворчатых, Bathymodiolus thermophilus, особенности транспорта H2S не изучены, известно только, что и у них серобактерии поселяются на жабрах. Оба вида моллюсков, по-видимому, уже не способны питаться самостоятельно, без помощи симбионтов, и на тех участках дна, где выход содержащих сероводород горячих источников прекратился, эти животные погибают.

Остальные многоклеточные обитатели гидротермалей, во всяком случае крабы, креветки и рыбы, питаются обычным образом. Они либо отфильтровывают мелкие пищевые частицы (в том числе и бактерий) из воды, либо хищничают, обкусывая, например щупальца рифтий.

Однако и таким животным приходится вырабатывать определенные приспособления для жизни в столь специфических условиях. Крабы, например, способны нейтрализовать ядовитый сероводород, окисляя его до менее токсичного тиосульфата. Происходит этот процесс в гепатопанкреасе – специальной ткани, по своим функциям сходной с печенью позвоночных животных.

В общем, подводные «райские сады» являются удивительными, совершенно необычными экосистемами, механизмы адаптации членов которых изучены еще далеко не полностью.

Читать сначала: Райские сады на дне океанае