Русские "бородоносцы" - 2
Начало
Это стало не просто сенсацией. Это стало самым крупным событием в океанологии, в морской биологии прошлого столетия. Оно перевернуло просто абсолютно все традиционные представления об экосистеме океана.
Люди не были готовы к этому. Они были настолько в шоке, что, по воспоминаниям одного из наблюдателей в подводном аппарате, все пять часов времени пребывания на дне они провели в состоянии, близком к помешательству. Вот такие эмоции испытывали люди, которые это первыми увидели, потому что по традиционным представлениям, этого не могло быть на глубине в 2 тысячи метров. Сообщества даже получили необычные для научной литературы названия - «райский сад», «розовый сад», «луг одуванчиков», и тому подобное.
Первые публикации об этих оазисах жизни были сделаны не биологами, а геологами. Они появились не в строго-научных, а в научно-популярных журналах, например «Нешнл джиогрэфик». И подписи такие были: «Гигантские многощетинковые черви в Галапагосском рифте».
Когда номер этого журнала попал в руки Артемия Васильевича Иванова, он, посмотрев на эти фотографии, сразу сказал, что это погонофоры. И все так и оказалось. Гигантские белые трубки с красными щупальцами принадлежали представителям особой группы организмов, которую называли «вестиментиферы».
Эта группа действительно оказалась близка погонофорам. И в частности, близка и в том, что у них совершенно не было ни рта, ни кишечника. Только черви были огромные. И как-то это надо было кормить. Правда, внутри тела у них был обнаружен тяж крупноклеточной ткани с какими-то гранулами. Сначала считали, что это запасающая ткань, которая аккумулирует запасные питательные вещества, поэтому и назвали его трофосома. Но потом, когда стали изучать этот тяж на электронно-микроскопическом уровне, то в крупных клетках трофосомы обнаружили массу бактерий. Клетки были просто нафаршированы бактериями, которые сидели в цитоплазме в специальных вакуолях.
И вот эти бактерии оказались хемосинтезирующими бактериями. Они окисляют сероводород. Сероводород вообщё-то горючий газ. Если его поджечь, он будет гореть с выделением тепла и света, то есть энергии. Бактерии его окисляют и при этом получают энергию. А за счет этой энергии они осуществляют фиксацию углекислого газа, то есть осуществляют синтез органических веществ из углекислого газа и воды.
Бактерии делают это так же, как зеленые растения, и даже в том же самом биохимическом цикле Кальвина-Бенсона, но используют для этого не энергию солнечного света, которого на этих глубинах, конечно, нет, а энергию химической реакции окисления сероводорода.
Это было такое удивительное открытие. Таким образом, эти вестиментиферы оказались животными, которые не потребляют органическое вещество, как все животные, а, наоборот, его производят. Они оказались автотрофными животными. Это получилось за счет того, что они живут в симбиозе с хемосинтезирующими автотрофными бактериями.
И тут много было всяких интересных таких вопросов. Например, как вообще этот сероводород попадает к бактериям? Ведь трофосома находится глубоко внутри тела.
И вот оказалось, что все это - и сероводород, и кислород - попадает к этим бактериям за счет транспорта по кровеносной системе. Красный цвет щупалец - это цвет гемоглобина крови. У вестиментифер оказалась сложная кровеносная система. Она замкнутая, как у нас с вами, с капиллярами, а в плазме крови много растворенного гемоглобина. Причем молекулы этого гемоглобина огромные. Они имеют молекулярный вес 3 с половиной миллиона. Это чуть ли не в 100 раз почти больше, чем у нас с вами.
И вот что удивительно, этот гемоглобин одновременно соединяется и с сероводородом (точнее, с ионом сульфида), и с кислородом. Причем кислород садится на гем, то есть на порфириновое кольцо с атомом железа (как у нас с вами), а сероводород - на белковую часть молекулы, на глобиновые цепи. И вот на одной молекуле всё это тащится вглубь тела и там передается бактериям.
Сероводород - это яд. И для тканей вестиментифер - это такой же яд. Но весь сероводород связан с гемоглобином. Гемоглобина очень много. Вестиментиферы - это кровавые животные. Когда достают их на борт исследовательского судна, из них кровь капает на палубу, вся палуба в крови. В них очень много крови и много гемоглобина. Гемоглобин настолько снижает концентрацию свободного сероводорода, свободного сульфида в крови и в тканевой жидкости, что она во много раз ниже, чем в окружающей среде. Вот почему ткани самих вестиментифер не отравляются.
Поддерживается сообщество за счет существования «черного курильщика», и обитают в нем не только вестиментиферы. Оно, конечно, не совсем замкнутое. Потому что органическое вещество из этого сообщества расходится. Там есть животные, которые проводят всю жизнь в этом оазисе, а есть животные, которые прибегают, или приплывают туда попитаться и потом уходят. И сами могут стать пищей для кого-то. Поэтому органические вещества оттуда, в общем, отчасти уходят. Сначала эти сообщества были обнаружены в Тихом океане, а сейчас они найдены в Атлантическом океане. Вообще вся эта система связана со срединно-океаническими хребтами, протяженность которых составляет, по-моему, около 180 тысяч километров по поверхности, во всех океанах. И вот, скажем, в Атлантике основную роль играют не вестиментиферы, а креветки, у которых на поверхности тела сидят те же хемосинтезирующие бактерии, которые служат для них пищей. Поэтому у креветок пищеварительный тракт нормальный: они сначала выращивают на себе бактерии; а потом их съедают. Но личинки этих креветок поднимаются довольно высоко в верхние слои воды и для питания могут использовать вот эту самую органику, произведенную с помощью фотосинтеза.
Но как же бактерии попадают внутрь червей?
Продолжение следует.
Это стало не просто сенсацией. Это стало самым крупным событием в океанологии, в морской биологии прошлого столетия. Оно перевернуло просто абсолютно все традиционные представления об экосистеме океана.
Люди не были готовы к этому. Они были настолько в шоке, что, по воспоминаниям одного из наблюдателей в подводном аппарате, все пять часов времени пребывания на дне они провели в состоянии, близком к помешательству. Вот такие эмоции испытывали люди, которые это первыми увидели, потому что по традиционным представлениям, этого не могло быть на глубине в 2 тысячи метров. Сообщества даже получили необычные для научной литературы названия - «райский сад», «розовый сад», «луг одуванчиков», и тому подобное.
Первые публикации об этих оазисах жизни были сделаны не биологами, а геологами. Они появились не в строго-научных, а в научно-популярных журналах, например «Нешнл джиогрэфик». И подписи такие были: «Гигантские многощетинковые черви в Галапагосском рифте».
Когда номер этого журнала попал в руки Артемия Васильевича Иванова, он, посмотрев на эти фотографии, сразу сказал, что это погонофоры. И все так и оказалось. Гигантские белые трубки с красными щупальцами принадлежали представителям особой группы организмов, которую называли «вестиментиферы».
Эта группа действительно оказалась близка погонофорам. И в частности, близка и в том, что у них совершенно не было ни рта, ни кишечника. Только черви были огромные. И как-то это надо было кормить. Правда, внутри тела у них был обнаружен тяж крупноклеточной ткани с какими-то гранулами. Сначала считали, что это запасающая ткань, которая аккумулирует запасные питательные вещества, поэтому и назвали его трофосома. Но потом, когда стали изучать этот тяж на электронно-микроскопическом уровне, то в крупных клетках трофосомы обнаружили массу бактерий. Клетки были просто нафаршированы бактериями, которые сидели в цитоплазме в специальных вакуолях.
И вот эти бактерии оказались хемосинтезирующими бактериями. Они окисляют сероводород. Сероводород вообщё-то горючий газ. Если его поджечь, он будет гореть с выделением тепла и света, то есть энергии. Бактерии его окисляют и при этом получают энергию. А за счет этой энергии они осуществляют фиксацию углекислого газа, то есть осуществляют синтез органических веществ из углекислого газа и воды.
Бактерии делают это так же, как зеленые растения, и даже в том же самом биохимическом цикле Кальвина-Бенсона, но используют для этого не энергию солнечного света, которого на этих глубинах, конечно, нет, а энергию химической реакции окисления сероводорода.
Это было такое удивительное открытие. Таким образом, эти вестиментиферы оказались животными, которые не потребляют органическое вещество, как все животные, а, наоборот, его производят. Они оказались автотрофными животными. Это получилось за счет того, что они живут в симбиозе с хемосинтезирующими автотрофными бактериями.
И тут много было всяких интересных таких вопросов. Например, как вообще этот сероводород попадает к бактериям? Ведь трофосома находится глубоко внутри тела.
И вот оказалось, что все это - и сероводород, и кислород - попадает к этим бактериям за счет транспорта по кровеносной системе. Красный цвет щупалец - это цвет гемоглобина крови. У вестиментифер оказалась сложная кровеносная система. Она замкнутая, как у нас с вами, с капиллярами, а в плазме крови много растворенного гемоглобина. Причем молекулы этого гемоглобина огромные. Они имеют молекулярный вес 3 с половиной миллиона. Это чуть ли не в 100 раз почти больше, чем у нас с вами.
И вот что удивительно, этот гемоглобин одновременно соединяется и с сероводородом (точнее, с ионом сульфида), и с кислородом. Причем кислород садится на гем, то есть на порфириновое кольцо с атомом железа (как у нас с вами), а сероводород - на белковую часть молекулы, на глобиновые цепи. И вот на одной молекуле всё это тащится вглубь тела и там передается бактериям.
Сероводород - это яд. И для тканей вестиментифер - это такой же яд. Но весь сероводород связан с гемоглобином. Гемоглобина очень много. Вестиментиферы - это кровавые животные. Когда достают их на борт исследовательского судна, из них кровь капает на палубу, вся палуба в крови. В них очень много крови и много гемоглобина. Гемоглобин настолько снижает концентрацию свободного сероводорода, свободного сульфида в крови и в тканевой жидкости, что она во много раз ниже, чем в окружающей среде. Вот почему ткани самих вестиментифер не отравляются.
Поддерживается сообщество за счет существования «черного курильщика», и обитают в нем не только вестиментиферы. Оно, конечно, не совсем замкнутое. Потому что органическое вещество из этого сообщества расходится. Там есть животные, которые проводят всю жизнь в этом оазисе, а есть животные, которые прибегают, или приплывают туда попитаться и потом уходят. И сами могут стать пищей для кого-то. Поэтому органические вещества оттуда, в общем, отчасти уходят. Сначала эти сообщества были обнаружены в Тихом океане, а сейчас они найдены в Атлантическом океане. Вообще вся эта система связана со срединно-океаническими хребтами, протяженность которых составляет, по-моему, около 180 тысяч километров по поверхности, во всех океанах. И вот, скажем, в Атлантике основную роль играют не вестиментиферы, а креветки, у которых на поверхности тела сидят те же хемосинтезирующие бактерии, которые служат для них пищей. Поэтому у креветок пищеварительный тракт нормальный: они сначала выращивают на себе бактерии; а потом их съедают. Но личинки этих креветок поднимаются довольно высоко в верхние слои воды и для питания могут использовать вот эту самую органику, произведенную с помощью фотосинтеза.
Но как же бактерии попадают внутрь червей?
Продолжение следует.