Гидротермальные жерла в глубоком море представляют собой увлекательную и богатую среду обитания. Мидии, например, процветают в этой, казалось бы, враждебной среде, питаясь симбиотическими бактериями внутри своих жабр. Эти бактерии, называемые хемосинтетическими симбионтами, превращают химические вещества из вентиляционных отверстий, которые животные не могут использовать, во вкусную пищу для своих мидий-хозяев. Мидия объединяет всестороннюю беззаботную упаковку, как сообщает немецко-австрийская исследовательская группа, работающая с Ребеккой Ансордж и Николь Дюбилье из Института морской микробиологии им. Макса Планка в Бремене, и Джиллиан Петерсен из Венского университета в Nature Microbiology.
Во время нескольких исследовательских экспедиций Ансорж и ее коллеги посещали черные курильщики - возвышающиеся трубы, из которых бьет горячая, богатая минералами вода с морского дна - и собирали мидий Bathymodiolus, дальних родственников съедобных голубых мидий. Еще в Бременской и Венской лабораториях они очень подробно проанализировали геномы бактерий, населяющих этих мидий. До сих пор предполагалось, что мидия является домом только для одного или двух видов симбионтов. Однако Батимодиолус явно более гостеприимен. «На самом деле мы обнаружили до 16 различных бактериальных штаммов в одной мидии», - говорит Ансорж.
Разнообразие имеет значение
Различные бактериальные штаммы гарантируют, что мидии готовы к любым неожиданностям. Они выполняют разные функции, помогают в различных метаболических преобразованиях и обладают разными способностями. «Разные симбионты могут, например, использовать разные вещества и источники энергии из окружающей воды для кормления мидии», - объясняет Ансорж. Другие особенно устойчивы к вирусам или паразитам.
«Мы думаем, что большое разнообразие обитателей делает мидий очень универсальными», - продолжает Джиллиан Петерсен, руководитель лаборатории Венского университета, участвовавшая в исследовании. Если окружающая среда меняется - что часто происходит в таких динамичных средах обитания, как гидротермальные жерла, - мидия может быстро адаптироваться. Те бактериальные штаммы, которые особенно хорошо приспособлены к новым условиям, могут стать более многочисленными. Более того, если мидии хотят колонизировать новые места обитания, они хорошо подготовлены к этой мозаике симбионтов. Очевидно, что многие повара не портят бульон из мидий, а на самом деле могут приготовить правильный бульон на любой случай.
«Это разнообразие симбионтов не согласуется с текущими эволюционными теориями, согласно которым такие организмы, как эти бактериальные симбионты, не могут сосуществовать», - объясняет Николь Дюбилье, руководитель проекта исследования и директор Морского института Макса Планка. Микробиология. Это возможно благодаря особенности этого симбиоза: мидия не кормит своих жильцов напрямую, а вместо этого обеспечивает им постоянный доступ к источнику пищи у черных курильщиков. Симбионты получают пищу из окружающей воды. «Это позволяет использовать мидии для поваров, которые могут работать неоптимально в нынешних условиях. Никогда не знаешь, когда они пригодятся».
От Lucky Strike до Lilliput
Lucky Strike, Semenov, Wideawake, Clueless, Lilliput - так называются гидротермальные поля, где до сих пор Ансорж и ее коллеги находили гостеприимных глубоководных мидий. Эти поля распределены по всему Срединно-Атлантическому хребту, от Азорских островов до дальней части Южной Атлантики, на несколько тысяч метров под поверхностью океана. В каждом месте исследователи обнаружили один и тот же образец неожиданно высокого разнообразия симбионтов с небольшими различиями в их способностях, которые могут быть приспособлены к местным условиям.
«Далее мы хотим выяснить, существует ли это разнообразие в других глубоководных симбиозах, например, в губках или моллюсках», - говорит Ансорж. «Мы также хотим выяснить, типичны ли наши наблюдения для симбиозов или они также происходят в близкородственных свободноживущих бактериях, которые очень распространены в океанах». Исследователи надеются обнаружить, что их результаты не являются исключением и что такое большое разнообразие бактериальных симбионтов характерно для других сопоставимых систем. Это означало бы, что нам необходимо пересмотреть наши нынешние эволюционные теории о симбиотических отношениях.