Харчуватися на великих глибинах аж ніяк не просто: їжа у Світовому океані виробляється на поверхні і поступово осідає, але її «роз'їдають» у перші ж 200 метрів - саме ця зона найпродуктивніша. Глибоководним жителям доводиться сидіти на голодному пайку і якось пристосовуватися. Наприклад, глибоководні полярні голотурії, відомі як морські огірки, харчуються рідко (так влучно!): вони ходять по дну на особливих ніжках і знаходять скупчення водоростей, які наростають з внутрішнього боку полярних льодів, але при їх таненні купами падають на дно. Після рідкісного ситного обіду у голотурій запускається дозрівання статевих клітин і вони в терміновому порядку розмножуються. Можливо, це була остання трапеза в їхньому житті - треба встигнути відтворити потомство.
Але герой сьогоднішнього оповідання, ехіурида протобонелія (спокійно, трохи пізніше уявімо цього морського черв'яка), опинилася в більш жалюгідній ситуації, ніж морські огірки. Вона не тільки живе на морському дні, де темно, холодно і голодно, але ще не може ним пересуватися і все життя проводить в норі (яку сама собі і риє). Відповідно, ходити за їжею вона не може, а харчуватися їй якось треба... Мабуть, саме час уявити цього стоїчного черв'яка.
Ехіуріди - це родичі дощового хробака та інших його побратимів, кільчастих хробаків, тільки тіло у них не кільчасте, а передній кінець тіла оснащений довгим хоботом. Треба сказати, виглядають вони досить специфічно - не дарма одного з їх представників в англомовних країнах прозвали «penis fish» (по-науковому він називається. Селяться ехіуріди як у приливно-відливній зоні, так і на глибинах до семи кілометрів. Вибираючи вподобане місце, ехіуріди починають рити в ґрунті глибокі нори, використовуючи своє ковбасоподібне тіло подібно до відбійного молотка. На поверхню ґрунту ехіуриди виставляють скоротимий хобот, який має вигляд довгої, сильно скоротимої мови і використовується для збору їжі.
Як саме працює хобот і як у ехіурід відбувається сортування частинок їжі на їстівні та неїстівні, досі не дуже зрозуміло. Як живуть такі черви в глибинах океану, як вони харчуються і як розмножуються? На жаль, вчені не можуть просто занурити наворочені камери на п'ять кілометрів і відзняти життя ехіурид та інших глибоководних безхребетних, особливо якщо вони дрібні і живуть у глибоких норах (а виявилося, близько 90 відсотків глибоководного населення становлять саме такі хробаки). Тут дослідникам на допомогу приходять сучасні методи функціональної морфології.
Коротко пояснимо суть цих методів. Вчені вивчають будову різних систем органів за допомогою методів світлової та електронної мікроскопій, а також роблять їх повну інтерактивну 3D-реконструкцію. Потім висувають припущення, як ці системи працюють, а потім з'ясовують, як живе тварина з таким набором органів. Подібні методи використовуються для вивчення життя різних тварин, і ось нарешті їх застосували і до глибоководних ехіурідів, зібраних у Тихому океані на глибині 5,6 кілометра в далекому 1969 році.
Невеликі глибоководні ехіуріди були зібрані в ході одного з рейсів науково-дослідного судна «Витязь» за допомогою тралу, який опускали на велику глибину, тягли по дну, а потім піднімали на палубу разом з кілограмами морського грунту і тваринами, що мешкають в ньому. Масовий вид невеликих донних хробаків виявився новим для науки і був описаний в 1976 році як, на честь видатного океанолога Льва Олександровича Зенкевича, який довгий час пропрацював на кафедрі зоології безхребетних біофаку МДУ. Однак детально досліджували морфологію і анатомію цього виду тільки в 2017 році, використовуючи зібраних майже 50 років тому тварин.
Довжина тіла протобонелій не перевищує двох сантиметрів, а довжина хоботу і зовсім близько восьми міліметрів. Такі розміри тіла можна вважати досить скоромними для ехіуриду: серед них відомі види, тіло яких досягає 30 сантиметрів у довжину, а хобот здатний витягуватися на 1,5 метра. Сумарно виходить хробак довжиною з людини! Але хоча протобонелії і не вражають своїми розмірами, за допомогою сучасних методів мікроскопії вчені виявили незвичайні риси їх будови.
Виявилося, що у цих хробаків хобот підрозділ на три частини: термінальний фестончастий кінчик, середню сплощену частину і підставу. Зсередини термінальний кінчик укріплений клітинами з великими вакуолями, а його поверхня утворює поздовжні борозни шириною від семи до десяти мікрон (приблизно як еритроцити людини). Ці борозни вистелені ресничками (що дуже важливо!). Середня частина хоботу дуже м'язиста, а основа формує свого роду губу, що прикриває рот.
Настільки незвичайна будова хобота навела морських біологів на думку, що хобот розташовується на ґрунті так, що його укріплений термінальний кінчик впирається в грунт, а м'язиста середня частина аркою піднімається над грунтом. Бієння ресничок поздовжніх борозень кінчика хоботу забезпечує мікродвижения часточок ґрунту, але потрапити на середню частину хоботу можуть тільки ті частинки, які підходять по діаметру під ширину ресничних борозень. Виходить, протобонелії споживають їжу розміром від семи до десяти мікрон, а якщо на хобот все ж потрапляє великий видобуток, то він все одно не може потрапити в рот, прикритий складкою-губою. Через таке «сито» проходять лише одноклітинні діатомові водорості та напіврозкладені органічні залишки.
Виявилося, що кишечник біля протобонелії влаштований не менш незвично, ніж хобот. Як і інші ехіуріди, малюсенькі протобонелії забезпечені аж 11 відділами кишечника і саме покладений численними петлями кишечник займає більшу частину тіла. Вчені припустили, що завдяки настільки складному кишечнику хробакам вдається максимально якісно переробити настільки маложивну їжу.
Методи 3D реконструкцій дозволили знайти у протобонелій особливий мішковидний відділ кишечника, який, ймовірно, використовується як сховище їжі. Подібно хом'яку, що відкладає в плідних мішках траву і зерна, протобонелія припасає частину свого улову на голодні часи в особливому відділі кишечника. Потім, коли їсти на дні стає зовсім нічого, хробак допереварює припасену їжу. Глибоководним мешканцям важко передбачити, коли пощастити поїсти наступного разу, - доводиться виявляти «еволюційну кмітливість»!
Література
Temereva E.N., Kuznetsov P.A., Kiseleva E.A. 2017. The Morphology and Microscopic Anatomy of the Deep-Sea Echiurid Protobonellia zenkevitchi Murina, 1976 // Russian Journal of Marine Biology. Vol. 43. No. 6. P. 453–470. Boetius A., Albrecht S., Bakker K., Bienhold C., Felden J., Fernandez-Mendez M., Hendricks S., Katlein C., Lalande C., Krumpen T. 2013. Export of algal biomass from the melting Arctic sea ice // Science. Vol. 339(6126). P. 1430–1432.