Оазиси життя в океані

Оазиси життя в океані

Якщо розглядати океан як глобальну систему, ця система виявиться досить бідною на живі організми. Основне різноманіття і ресурси припадають на прибережні зони, тоді як центральні зони океану можна порівняти з пустелею. Проте, виявляється, це не зовсім так.

На дні океану існують оазиси життя, такі як бувають у пустелі, і пов'язане це дивовижне явище з виходами гідротермальних розчинів. Відкриття гідротермальних полів — викидів гарячої води на дні океану в придонні холодні води, вразило кількістю живих організмів, які були виявлені навколо цих геотермальних виходів. Стало очевидно, що з сонячним світлом це ніяк не пов'язано, що дійсно вражає, адже всі ми звикли, що основна, первинна продукція на нашій планеті пов'язана з енергією Сонця. Зрозуміло, що шукати енергію треба в тих гідротермальних розчинах, які надходять в придонні шари океану.

Сьогодні добре відомі хемосинтетичні мікроорганізми, здатні використовувати енергію відновлених сполук сірки, азоту, металів, а з CO2 будувати свою клітинну біомасу. Але до відкриття глибоководних гідротерм процес хемосинтезу видавався вкрай локальним, вважалось, що це не може призвести до яскравих спалахів життя. Хемолітотрофи, які для фіксації вуглекислоти замість енергії світла використовують енергію хімічних сполук, дійсно поширені, але ніхто не здогадувався, що вони можуть утворювати основу життя для всього угруповання.

На першому етапі здавалось, що тварини, які живуть в цих умовах, повинні використовувати біомасу мікроорганізмів-хемолітотрофів, які розвиваються за рахунок хімічних сполук, що надходять з гідротермальним розчином в придонні шари океану. Зазвичай це відбувається поруч з тектонічними розломами, і тому часто це зони підвищеної вулканічної активності. У складі цих розчинів є необхідні компоненти для розвитку мікроорганізмів, бактерій, архей — це водень, сірководень, амоній, відновлені форми металів. А вуглекислота є в океанічній воді, тому далі залишається тільки трансформувати цю енергію в біомасу клітин, фіксуючи при цьому вуглекислоту, що вони і роблять. Проте виявилось, що все значно складніше.

Стало відомо, що на великих глибинах розвиваються вкрай специфічні тварини, які навчились взаємодіяти з такими мікроорганізмами. Першим відкриттям були гігантські рифтії. Це черви, які пересуваються всередині трубки і у яких повністю редукована нормальна травна система. У них є спеціальний орган — трофосома, фактично це мішок, набитий хемолітотрофними мікробами, які здатні використовувати сірководень як джерело енергії і фіксувати вуглекислоту. А далі вони віддають ті органічні речовини, які необхідні клітині господаря. Виходить, що, з одного боку, організм господаря надає комфортні умови для мікробів, а з іншого боку, мікроорганізм здійснює реакції, абсолютно недоступні для багатоклітинного організму, і забезпечує його необхідними поживними речовинами. Це явище називається симбіозом.

Виявилось, що для гідротермальних систем симбіоз — досить поширене явище. В цих системах, а їх вже відомо більше сотні, мешкають не лише такі черви, а й двостулкові та черевоногі молюски, у яких мікроорганізми оселились у зябрах і здатні перетворювати не тільки сірчані сполуки, але й окислювати метан. Виходить, що процеси, які багатоклітинний організм не може здійснювати самостійно, він здійснює за рахунок бактерій в зябровій тканині, використовуючи субстрати, доступні в світі мікроорганізмів-прокаріотів.

В перспективі дослідження розвиватимуться в бік вивчення генетичного рівня взаємодії мікроорганізмів з клітиною господаря: які механізми вмикаються, які ферменти, які гени працюють, як відбувається інфекція, як в еволюційному плані складаються взаємодії. Якщо говорити про мікробну біогеохімію, мікробну екологію, то відкриття гідротермів, масштабних процесів хемосинтезу, симбіозу з тваринами — це одне з найцікавіших здобутків в галузі мікробіології за останні десятки років. Втім, багато ще потрібно дослідити.

X

Вхід

Завантажую...