Они превращают яд в украшение: как черви носят мышьяк в виде золотых доспехов

Когда учёные на борту исследовательского судна "Кесюэ" погружали роботизированный подводный аппарат в Окинавский жёлоб, Хао Ван, глубоководный биолог из Института океанологии Китайской академии наук, был поражён красотой подводного мира. Он наблюдал за гидротермальными источниками, извергающими потоки горячей, минерализованной воды, и вспоминает, что это зрелище казалось "нереальным", словно пришедшим с другой планеты.

Яркий свет в бездне

На глубине более километра под водой Ван заметил вспышки жёлтого света, исходящие от колоний червей Paralvinella hessleri. Эти существа, несмотря на суровые условия, смогли адаптироваться к жизни в токсичной среде, насыщенной тяжёлыми металлами. Исследования Вана и его коллег показали, что черви могут переносить высокие уровни мышьяка и сульфидов, связывая эти химические вещества в своих клетках и превращая их в менее опасный минерал, который и придаёт им характерный цвет.

Питер Жиргис, морской биолог из Гарвардского университета, который не участвовал в исследовании, отметил, что результаты работы Вана демонстрируют "красоту эволюции". Он объяснил, что химические вещества, выбрасываемые гидротермальными источниками, создают "пышный шведский стол" для микробов, которые, в свою очередь, становятся пищей для других организмов. Однако жизнь в таких условиях представляет собой "фаустовскую сделку", так как животным приходится сталкиваться с высоким давлением, экстремальными температурами и токсинами, которые могут быть смертельными для большинства видов.

Замечательные адаптации

Нелия Местре, морская экотоксиколог из Университета Алгарве, отметила, что экстремальные условия привели к развитию множества уникальных адаптаций. Например, помпейский червь (Alvinella pompejana) процветает в жаре, которую не выдержит ни одно другое животное, одновременно создавая более комфортные условия для соседних бактерий. Многие существа полагаются на симбиотических микробов для обезвреживания токсичных веществ, таких как сульфид.

Когда Ван и его команда впервые собрали образцы P. hessleri в 2016 году, они предполагали, что черви могут полагаться на симбионтов. Однако дальнейшие исследования показали, что ярко окрашенные гранулы в клетках кожи червей представляют собой аурипигмент — минерал, состоящий из мышьяка и сульфида, который когда-то ценился художниками за свой золотистый оттенок.

Открытия и их значение

Исследование показало, что P. hessleri накапливает мышьяк в клетках кожи, где он связывается с сульфидом, образуя менее токсичный аурипигмент.

"Эволюция — это компромиссы", — подметил Жиргис.

Ван надеется, что эта стратегия детоксикации вдохновит на дальнейшие исследования загадочных уголков океана и удивительных животных, обитающих в них.

"Глубоководные животные заслуживают большего внимания", — говорит он.

Угрозы и необходимость защиты

Местре добавила, что глубоководные экосистемы, такие как гидротермальные источники, уже начинают ощущать последствия человеческой деятельности. В 2021 году учёные, исследующие Марианскую впадину, были шокированы, обнаружив пластиковые пакеты и другие отходы. P. hessleri и другие обитатели гидротермальных источников сталкиваются с угрозами, связанными с глубоководной добычей полезных ископаемых.

"Мы должны помнить, что эти организмы, возможно, уже достигли предела своей толерантности", — предостерегает Местре.

Она добавила, что давление со стороны человека может привести к критическому состоянию, после которого возврата не будет.