Китайские ученые расшифровали геном лучеперой рыбы, обитающей в самой глубокой части Мирового океана — Марианской впадине. Чтобы выдержать давление, в сотни. РИА Новости, 22.09.2019
Марианская Впадина — Не Самое ГЛУБОКОЕ Место На Земле
МОСКВА, 22 сен — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Китайские ученые расшифровали геном лучеперой рыбы, обитающей в самой глубокой части Мирового океана — Марианской впадине. Чтобы выдержать в сотни раз атмосферное давление и полное отсутствие света, ее тело претерпело несколько серьезных изменений на генетическом уровне за достаточно короткий промежуток времени. Недавние экспедиции показали, что в этой бездне живет и даже процветает множество существ.Легенда о камбале Глубоководные могилы были исследованы (и многие обнаружены) в начале 1950-х годов советским кораблем «Витязь» и датской «Галатеей». Самое глубокое место на планете – Бездна Челленджера в Марианской впадине. До сих пор львиная доля информации, полученной оттуда, принадлежит экспедициям более полувековой давности.В 1960 году швейцарский морской курорт «Триест» впервые опустился на дно Бездны Челленджера. «Прямо под нами было что-то вроде плоской рыбы, похожей на камбалу. У нее было два круглых глаза сверху. Она двигалась по дну в иле и воде и исчезала в ночи», — Океанолог Жан красочно описал свои впечатления Пикарду, лоцману в Триесте. Ученые сразу усомнились в этом доказательстве, тем более что на борту не было камер. Однако образ «триестской камбалы» очень понравился журналистам, и на многие десятилетия он занимал воображение широкой публики. Даже некоторые профессора были введены в заблуждение.Легенда о камбале вновь всплыла на поверхность в 2012 году благодаря предприятию режиссера Джеймса Кэмерона, третьего человека в мире, увидевшего дно Бездны Челленджера с глубоководной лодки. Сам Кэмерон, как и участники предыдущих экспедиций, камбал там не заметил. Японцы, американцы и китайцы, расставившие ловушки на дне Марианской впадины, их не нашли. Да и второй пилот «Триеста» Дон Уолш впоследствии менее уверенно говорил об увиденном. В статье 2012 года английский океанолог из Абердинского университета Алан Джемисон развенчал миф о «триестской камбале». Во-вторых, вряд ли приморский курорт высадится прямо на рыбу: судя по статистике ловушек, с глубиной среднее время прибытия к ним первой рыбы увеличивается и достигает десяти часов на почти 11 километрах. "Триест" пролежал на дне 20 минут, ловушек с приманкой у него не было, главный аргумент против — слишком сильное гидростатическое давление. Судя по всему, это делает невозможным существование рыб на глубинах более 8,5 километров. Но чтобы существовать даже на этой отметке, как оказалось, нужно существенно изменить кузов. Pseudoliparis ставит рекорд Их вид Holcomycteronus profundissimus был пойман с шести километров. В 1970-х годах рекорд был побит глубоководным камышом (Abyssobrotula galatheae) из того же семейства, пойманным в морской желоб в Пуэрто-Рико на высоте около 8370 метров. Впрочем, в этом сомневался и уже упомянутый Джемисон. По рыбному регистру насчитывается 17 экземпляров этого вида бротул, из которых только два были добыты на больших глубинах, поэтому возможна ошибка и самое глубоководное позвоночное еще не обнаружено. До сих пор рекордсменом считается марианская морская улитка Pseudoliparis wirei. В 2013 году он был захвачен китайскими учеными во время пробного спуска батискафа на глубину семи километров. В 2017 году американцы выловили с глубины 8 178 м несколько десятков таких рыб — это мелкие рыбы длиной до 28 сантиметров и весом не более 200 граммов. У них прозрачная кожа, покрытая слизью, сквозь которую видны внутренние органы, и два маленьких черных глаза на голове. Они абсолютно слепы и не реагируют на зажигание ловушек.Этот вид псевдолипариса находится на вершине пищевой цепи в глубоководной части Марианской впадины, у него нет врагов, а еды в избытке, т.к на дне много ракообразных Общество псевдолипариса на глубине состоит из нескольких видов рыб из семейств угрей, уродливых и длиннохвостых Ученые обнаружили глубоководные мутации Все больше свидетельств того, что он обитает на больших глубинах — без свет, на морозе — тело должно быть специально адаптировано. Новейшие методы изучения генома позволили исследователям приоткрыть здесь завесу тайны: например, выяснилось, что с глубиной в ткани костистых рыб увеличивается количество оксида триметиламина — простого органического соединения, помогающего клетке не теряют форму и справляются с внешним давлением. Такие вещества называются осмолитами.Есть также данные о том, что клеточные белки теряют свою форму из-за высокого давления, а это губительно для живых существ. Поэтому должен быть механизм для предотвращения этого. Так возникла гипотеза о пьезолитах — растворимых веществах, которые удерживают форму белков или даже собирают их заново, если они разбиваются. В недавней статье в Nature китайские ученые представили результаты расшифровки генома марианской псевдолипарис и сравнили его с геномом обыкновенного липариса танака. Два вида разошлись около 20 млн лет назад, генофонд глубоководных рыб оказался более разнообразным, а около 55 тыс лет назад резко увеличилась популяция. Сам геном на 22 процента больше генома липарисов Танака и содержит меньше мутаций.Одна из главных особенностей — низкая скорость метаболизма псевдолипарисов, они буквально живут медленно. Их самки производят меньше икры, но она крупнее. У Mariana pseudoliparis не весь скелет окостенел, он в основном состоит из хрящей. Вероятно, это связано с мутацией в гене Gla, которая преждевременно останавливает кальцификацию костей.Оказалось, что рыба потеряла несколько важных фоторецепторов. Они не различают цвета и не улавливают свет. Они потеряли ген пигментации mc1r, из-за чего бесцветны – окраска для них теперь избыточна.Несколько мутаций помогли им улучшить метаболизм жирных кислот. У псевдолипариса обнаружено 15 копий гена асаа1, регулирующего синтез докозагексаеновой кислоты, одной из жирных кислот омега-3. Имеются мутации в генах tfa и slc29a3, отвечающих за перенос ионов и растворов из клетки. Все это явно направлено на то, чтобы сделать липидные мембраны в клетках более эластичными и проницаемыми.Возможно, некоторые мутации псевдолипариса увеличивают синтез триметиламиноксида в тканях для сохранения формы белков. Ученые обнаружили еще одно странное отличие — в гене hsp90 заменены аминокислоты, причем в высококонсервативной области, которая неизменна у человека, мыши и даже дрожжей. Этот ген отвечает за синтез высокомолекулярных шаперонов, которые, в свою очередь, участвуют в фолдинге более двухсот белков, важных для клеточных процессов. Что делает эта мутация, пока неизвестно, авторы работы отмечают, что марианской псевдолипарису пришлось адаптироваться к новым условиям жизни всего за несколько миллионов лет. Это короткий период для развития позвоночных. Наша новая среда обитания? Марианская впадина населена многими видами беспозвоночных, бактерий, грибков и вирусов. Например, морские звезды вида Freyastera bentophila обитают на глубине более пяти километров, в их митохондриях китайские ученые расшифровали геном — это кольцевидная ДНК, состоящая всего из нескольких десятков генов. Но есть много его копий в каждой клетке тела. В целом он оказался сходным с митогеном других морских звезд, за некоторыми исключениями, которые еще ждут объяснения.Изучен также митоген амфиподы, небольшого рачка, поднятого с глубины почти 11 километров. Этот вид появился 109 миллионов лет назад и эволюционировал медленно. При жизни на глубине в митохондриальном гене были обнаружены лишь некоторые особенности, такие же, как и у других глубоководных видов (в частности, совершенно иной дизайн генов в ДНК) Другое открытие состоит в том, что колония бактерий, питающихся углеводородами был найден на дне Бездны Челленджера. При этом плотность их населения там больше, чем где бы то ни было на земле. Это организмы родов Oleibacter, Thalassolituus и Alcanivorax. Они также находятся на поверхности и тоже питаются углеводородами. Вопрос в том, откуда на такой глубине берется органика. Ученые считают, что она не оседала с поверхности, а была произведена другой группой еще не известных науке глубоководных микроорганизмов.Марианская впадина образовалась в результате тектонических процессов. В этом месте большая Тихоокеанская плита «ныряет» земной корой под малую Марианскую плиту, образуя впадину длиной 2550 километров и шириной 70 километров. Сейсмичность здесь очень высока, а пищевые ресурсы и условия обитания сильно отличаются от более мелководных зон. Неизвестно даже, есть ли там сезоны, мы очень мало знаем о мировом океане, а его глубоководные части фактически только начинают исследоваться. Но пришло время активизировать его, учитывая, что в будущем надвигается глобальное потепление и через пару столетий на поверхности может быть слишком жарко.