4 Minutės
Atskleista giliavandenė paslaptis: Jūros „vorai“ ir jų mikrobiniai sodai
Naujas jūrų biologijos tyrimas atskleidė tris nepaprastas naujas giliavandenių „jūros vorų“ rūšis, kurios sudaro unikalią partnerystę su metaną skaidančiomis bakterijomis. Priešingai savo įprastam pavadinimui, šie paslaptingi gyvūnai nėra tikrieji vorai ar nariuotakojai voragyviai. Tai jūrų nariuotakojai, išsiskiriantys ilgomis, plonomis kojomis, išsidėsčiusiomis aplink kompaktišką kūną. Šis atradimas suteikia naujų įžvalgų apie išgyvenimo strategijas sudėtingiausiose ir neprieinamiausiose Žemės aplinkose, kuriose visiškai nėra saulės šviesos.
Mokslinis kontekstas: Gyvenimas be saulės
Skirtingai nei dauguma žemės gyvybės formų, kurios energiją galiausiai gauna iš fotosintezės, giliavandeniai organizmai privalo maitintis energijos šaltiniais, nepriklausomais nuo saulės. Gilioji jūra, kur gylis siekia virš 1000 metrų, skendi amžinoje tamsoje, todėl tradicinės mitybinės grandinės čia nėra įmanomos. Dalis giliavandenių rūšių klesti šalia metano šaltinių, kuriuose į vandenyną iš jūros dugno veržiasi metanas – stiprus šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Šiose ekosistemose vyrauja išskirtinės simbiozės tarp jūrų gyvūnų ir specializuotų mikroorganizmų, gebančių išgauti cheminę energiją iš metano.
Atranka ir tyrinėjimai: Metano šaltinių paieškos
Naujai identifikuotos rūšys, priskiriamos Sericosura genties gyvūnams, atrastos Biankos Dal Bó vadovaujamos tyrėjų komandos iš Occidental College (JAV). Tyrinėjimams buvo pasitelkti nuotoliniu būdu valdomi povandeniniai aparatai, atlikę ekspedicijas 2021 ir 2023 metais palei Pietų Kalifornijos pakrantę ir Aliaskos vandenyse. Egzemplioriai buvo surinkti iš Palos Verdes metano šaltinio (397 m gylis), Del Mar šaltinio (1 018 m gylis) ir tolimo Sanak šaltinio prie Aliaskos, 2 020 metrų gylyje.
Tyrėjai nustatė, kad visų trijų jūros vorų rūšių išorę gausiai dengė trijų skirtingų rūšių bakterijų kolonijos. Šie mikroorganizmai – metano ir metanolio oksidatoriai – geba paversti metaną bei metanolį svarbiais anglies junginiais bei energija. Jų gausa rodo tiesioginį ryšį su jūros vorų išlikimu šiose ekstremaliose ekosistemose.
Eksperimentiniai duomenys: Simbiozės mechanizmas
Tam, kad išsiaiškintų šios išskirtinės simbiozės pobūdį, laboratoriniuose eksperimentuose jūros vorai buvo veikiami izotopais žymėto metano ir anglies dioksido. Rezultatai parodė, jog beveik visos bakterijos ant jūros vorų egzoskeleto įsisavina anglį iš metano arba metanolio, bet ne iš anglies dioksido. Jau po penkių dienų žymėta anglis buvo aptikta vorų virškinimo audiniuose – tai įrodo, kad šie nariuotakojai minta metaną skaidančiomis bakterijomis, augančiomis ant jų pačių kūno.
Toks tiesioginis metaną vartojančių bakterijų „auginimas“ yra labai retas gyvūnų pasaulyje. Skirtingai nei kitos giliavandenės rūšys, kurios remiasi sudėtingomis mitybos grandinėmis, šie jūros vorai augina bakterijų kolonijas lyg mikrosodiną ant savo egzoskeleto ir beveik niekada nenutolsta nuo metano šaltinių.
Palyginamoji biologija: Simbiozės įvairovė giliavandenėje jūroje
Metano pagrindu veikiančios simbiozės anksčiau buvo aptiktos kitose jūros organizmų grupėse, pavyzdžiui, kempinėse, sabellidiniuose ir bebarzdžiuose kirminuose, tam tikrose moliuskų bei hidroterminių angų krabų rūšyse. Tačiau faktas, kad Sericosura rūšies jūros vorai glaudžia visų trijų pagrindinių metano ir metanolio oksidatorių šeimas, yra išskirtinis. Ankstesni tyrimai nėra aptikę jokio kito gyvūno, pasitelkiančio tokią visapusę metaną skaidančių bakterijų įvairovę.
Be to, nors tarp Kalifornijos ir Aliaskos yra didelis atstumas, visose metano šaltinių vietose ant jūros vorų aptiktos bakterijų bendrijos funkcionavo tapačiai. Tokia išskirtinė simbiozės pastovumas rodo giliai išsaugotą ir efektyvią išgyvenimo strategiją giliavandenėse ekosistemose.
Perdavimo ir vystymosi ciklas: Mikrobinių partnerių paveldėjimas
Tyrėjai taip pat nustatė įrodymų apie vertikalų – iš kartos į kartą – šių naudingų bakterijų perdavimą. Patelės jūros vorai perneša ir globoja kiaušinėlių sankaupas iki 20 dienų, ir net dar neišsiritusiuose kiaušiniuose rastos metaną mėgstančios bakterijos. Išsiritę jaunikliai tuoj pat gauna prieigą prie savo mikrobinės maisto bazės – tai itin svarbu giliavandenių metano šaltinių skurdžiose sąlygose. Įdomu, kad net pusė Del Mar šaltinio egzempliorių buvo kiaušinėlius nešiojantys patinai, kas rodo, jog šis simbiozinis mechanizmas gali didinti reprodukcinę sėkmę atšiaurioje aplinkoje.
Išvada
Giliavandenių „vorų“, auginančių metaną skaidančias bakterijas ant savo kūno, atradimas atveria naują simbiotinės evoliucijos etapą ekstremaliomis sąlygomis. Aktyviai „ūkininkaudami“ bakterijų sodus, Sericosura genties atstovai išvengia fotosintetinėmis grandinėmis grįstos mitybos apribojimų ir priklauso nuo unikalios, trijų mikrobinės simbiotės. Šis tyrimas plečia mūsų supratimą apie giliavandenės jūros ekologiją, pabrėždamas įspūdingą Žemės gyvybės įvairovę ir prisitaikymą išgyventi net pačiomis atšiauriausiomis sąlygomis. Mokslininkams vis giliau tyrinėjant vandenynų gelmes, tokių atradimų svarba tik didės, keičiant mūsų suvokimą apie gyvybės atsparumą, išradingumą ir ekstremalių ekosistemų symbiozę.
Komentarai