Жизнь в гидротермальных источниках океана может быть довольно сложной. Там царит кромешная тьма, кислорода мало, а повсюду — магма.
В самой горячей части гидротермальных источников Тихого океана выживание одного беспозвоночного зависит от использования токсинов, которые извергаются из этих источников. Глубоководный червь Paralvinella hessleri преобразует токсин в менее опасный и красочный материал, который использует для защиты. Эти результаты подробно описаны в исследовании, опубликованном 26 августа в журнале PLOS Biology.
Знакомьтесь: Paralvinella hessleri
P. hessleri — это глубоководный червь, обитающий в западной части Тихого океана. Эти крошечные беспозвоночные имеют длину от 5 до 22 миллиметров и в основном встречаются в Марианской задуговой котловине к востоку от Филиппин, в направлении Жёлоба Окинава в Восточно-Китайском море. Гидротермальные источники, в которых обитает P. hessleri, образуются, когда морская вода встречается с магмой внутри Земли, создавая океанические горячие источники и токсичные газы на глубине более 2400 метров.
Жидкости, которые поднимаются из-под земли здесь, содержат высокие уровни химического соединения сульфида и элемента мышьяка. Мышьяк иногда накапливается в тканях организма P. hessleri настолько, что может составлять более одного процента массы тела червя.
«Это была моя первая глубоководная экспедиция, и я был поражён тем, что увидел на мониторе подводного аппарата — ярко-жёлтые черви Paralvinella hessleri были не похожи ни на что, что я когда-либо видел, ярко выделяясь на фоне белой биоплёнки и тёмного ландшафта гидротермальных источников», — сказал в заявлении соавтор исследования Хао Ван. «Было трудно поверить, что какое-либо животное может выжить, не говоря уже о процветании, в такой экстремальной и токсичной среде».
Как P. hessleri удаётся выживать и процветать в такой токсичной среде, было загадкой. Однако его ярко-жёлтый оттенок оказался важной подсказкой.
Что общего у Рембрандта и глубоководного червя?
В новом исследовании группа учёных из Института океанологии Китайской академии наук выяснила, как P. hessleri может переносить такие высокие уровни мышьяка и сульфида. Чтобы лучше понять процесс детоксикации червей, они поместили образцы P. hessleri под современные микроскопы и проанализировали его ДНК, а также белки и химические вещества, присутствующие в организме.
P. hessleri накапливает частицы мышьяка в клетках кожи. Затем накопленный мышьяк вступает в реакцию с сульфидом, поступающим из гидротермальных источников. В результате образуются небольшие сгустки токсичного жёлтого минерала, известного с Древнего Египта и Месопотамии и использовавшегося художниками много веков назад, — орпимента.
Голландский художник XVII века Рембрандт ван Рейн (известный как Рембрандт) использовал токсичный орпимент, чтобы придать своим картинам, например «Ночному дозору», уникальный золотистый оттенок. Венецианские художники эпохи Возрождения Паоло Веронезе, Тинторетто и Джорджоне также использовали мышьяковые пигменты в своих работах. Однако они получали их не из морских червей. Скорее всего, источником были вулканические породы.
Орпимент, который производит P. hessleri, менее токсичен, чем то, что выходит из гидротермального источника. По словам учёных, обнаружение орпимента так далеко от палитры художника только добавляет остроты открытию.
«Что делает это открытие ещё более увлекательным, так это то, что орпимент — тот же токсичный золотистый минерал, который производит этот червь, — когда-то ценился художниками Средневековья и Возрождения», — сказал Ван. «Это любопытное совпадение биологии и истории искусства, разворачивающееся в глубинах океана».
Яд борется с ядом
P. hessleri, по сути, использует орпимент, созданный из токсинов источника, для «борьбы ядом с ядом». Эта адаптация и стиль борьбы позволяют ему жить в такой токсичной среде, окружая себя менее токсичной формой, чем та, что выходит из источников.
Другие виды червей, обитающие в других частях мира (и некоторые виды улиток в западной части Тихого океана), также накапливают высокие уровни мышьяка. По словам учёных, возможно, они используют ту же стратегию.
Хотя они могут жить в одной из самых негостеприимных зон Земли, P. hessleri, безусловно, принял вызов эволюции.