Sauap.orgВ миреМировая историяНаука

Крисомаллон: почему только одна улитка на Земле имеет железный панцирь

фото: https://assets.4cdn.hu/ 
фото: https://assets.4cdn.hu/ 

Брюхоногого моллюска Chrysomallon squamiferum, обитающего на дне Индийского океана возле черных курильщиков, иногда называют «железной улиткой». И вполне заслуженно: его раковина действительно состоит из сульфида железа. Обнаружение на дне моря удивительных улиток стало одной из наиболее занимательных сенсаций в зоологии за последние годы. 

Черные курильщики (точнее, гидротермальные источники срединно-океанических хребтов) — похожие на трубы выходы очень горячей и насыщенной минералами воды, которые под огромным давлением пробиваются сквозь дно океанов. Обычно они приурочены к рифтовым зонам — месту контакта океанических плит земной коры. Эти подобия «гейзеров на дне океана» стали домом для необычных существ, живущих в полном мраке и не зависящих от энергии солнца.

Среди своеобразных обитателей черных курильщиков в Индийском океане — Chrysomallon squamiferum, также известный как «железная» или «вулканическая улитка». Довольно крупный по сравнению с ближайшими родственниками (до 4,5 сантиметра) брюхоногий моллюск выглядит закованным в броню: у него толстая, нередко черная извитая раковина, а его ногу (выступающую наружу часть тела) покрывают твердые выросты-склериты. И «листовая броня» раковины, и «кольчуга»-склериты содержат минерал пирит, то есть сульфид железа — на Земле нет другого животного, который использовал бы этот металл в своем скелете.

До недавнего времени данный симбиоз, то есть взаимовыгодное сожительство бактерий и моллюсков, было мало изучено. Узнать о нем побольше позволила статья, которая вышла в научном журнале The ISME Journal. Ученых интересовало, как Chrysomallon squamiferum приобретает свои особые бактерии и насколько генетически близки между собой разные улитки и их бактерии-помощники в пределах одной популяции и из разных частей Индийского океана.

Во-первых, о «семействе брюхоногих». Но, на самом деле, слова эти освещают загадку крисомаллона с неожиданной стороны. Железная улитка имеет в океане ныне здравствующих родственников. Не железных. Да и вообще, чем-либо не выдающихся. Все прочие Peltospiridae — это мелкие брюхоногие самой заурядной внешности, ведущие обычный для морских улиток образ жизни и не слишком массовые. И что в этом тогда интересного?

Для этого пришлось немало потрудиться: извлечь животных с разных участков морского дна, отстоящих друг от друга на сотни и тысячи километров, к тому же с глубины в два с половиной километра и более. Моллюсков сразу замораживали до температуры минус 80 градусов, фиксировали специальными растворами и поднимали на поверхность, где препарировали и проводили генетический анализ.

Подобные популяции животных сильно изолированы друг от друга и редко обмениваются генами. Но, как ни странно, моллюски в пределах одного местообитания все же заметно отличаются друг от друга. Этого нельзя сказать об их бактериях-эндосимбионтах, которые генетически довольно близки.

Однако главным вопросом для биологов было то, как Chrysomallon squamiferum приобретает симбионтов. Их источником могут служить родители, передающие бактерий своим потомкам через яйца (этот брюхоногий моллюск, подобно многим другим, — гермафродит), или окружающая среда, то есть воды черных курильщиков.

Условия в двух черных курильщиках и пути получения моллюском его симбионтов / © Yi Lan et al.
фото: условия в двух черных курильщиках и пути получения моллюском его симбионтов / © Yi Lan et al.

Биологи сделали вывод, что Chrysomallon squamiferum сочетает оба способа «заразиться» необходимыми ему микробами. Это позволяет получать бактерий, которые, с одной стороны, хорошо адаптированы к условиям данной гидротермы, а с другой — подходят моллюску и обеспечат его всем необходимым. Микробы, в свою очередь, получают стабильное и безопасное, более того — бронированное жилище, где могут спокойно катализировать необходимые химические процессы.

Интересно то, что наличие относительно близких родственников говорит об относительной же эволюционной молодости крисомаллонов. Чудовище в железной чешуе кажется выползшим из немыслимых бездн времени, но внешность обманчива. Предки крисомаллонов отделились, пойдя своим тяжелым путем, от предков прочих Peltospiridae не более 20 миллионов лет назад. И это они только пошли тогда, начав приспосабливаться к экстремальным условиям глубоководных оазисов. Пришли же крисомаллоны к своему современному фантастическому облику, видимо, совсем недавно.

Таким образом, удивительные особенности крисомаллона — результат адаптации к необычным условиям обитания. Селиться в которых желающих находится мало. Ведь воздействие высокой температуры вблизи подводных гейзеров усиливается высоким давлением. Плюс, вода химически агрессивна (а активность растворенных веществ также усиливается и температурой, и давлением). Плюс, перенасыщена углекислотой и практически лишена кислорода, которого в морских глубинах вообще мало, вблизи же курильщиков остатки реагируют с сероводородом и другими вулканическими газами.

На самом деле, крисомаллоны одни из самых крупных — три-четыре сантиметра по местным меркам очень много, — и сложных обитателей оазисов.

В отравленный же кипяток животных влекут два фактора. Во-первых, доступность пищи. Источники окружены матами хемосинтезирующих бактерий, и на эту биомассу претендентов совсем немного. То есть, конкуренция в экстремальной среде крайне ослаблена и пища наличествует в избытке. Во-вторых же, здесь полностью безопасно, — нет хищников.

Однако, бактериальные маты, скорее, приманка. Большинство хорошо приспособленных многоклеточных жителей оазисов — крисомаллон в том числе — не объедают их, а предпочитают (как минимум, частично) выращивать пищу внутри себя. Крисомаллон обладает и обычными органами пищеварения, хотя и уменьшенными, но, видимо, уже редко пользуется ими. Некоторые же обитатели сред, где осуществляется хемосинтез, отказались от питания обычным способом полностью.

Преимущества выращивания пищи внутри себя, вроде бы, очевидны. Но не совсем. Ибо «выращивание» тут ключевое слово. Существу приходится прилагать определенные усилия, чтобы обеспечить доставку растворенных в воде реагентов к симбионтам. Усилия же в бедной кислородом среде даются нелегко. Однако, объедание мата также требует затрат энергии. Тот же факт, что поступившая в его пищеварительный тракт вместе с забортной водой пища еще и размножается там, нерукотворно увеличивая количество съеденного, рано или поздно оказывается замечен и использован обитателями оазисов.

Фото и иллюстрации взяты из открытых источников и принадлежат их авторам
Фото и иллюстрации взяты из открытых источников и принадлежат их авторам

Как правило, симбиотические бактерии располагаются в выростах на проницаемых для газов покровах тела, так чтобы доступ реагентов к месту синтеза был облегчен. Примером может служить краб йети. Но крисомаллон просто прокачивает сквозь себя воду, причем, делает это не бездумно, оставаясь на месте, как делал бы моллюск двустворчатый. Несмотря на питание за счет симбионтов, многоклеточные обитатели оазисов стараются не терять подвижность. Проблема заключается в том, что состав, температура и объем прорывающейся из недр воды не постоянны. Каждый из расположенных поблизости гейзеров работает в своем ритме, вызывая беспорядочные колебания условий возле себя в диапазоне от оптимальных до гибельных. Обитателям оазиса приходится маневрировать, выбирая позицию, позволяющую не свариться и не умереть от голода.

…И, собственно, к загадкам крисомаллона, которые можно правильно определить только сейчас, — после изложения вводных. Разумеется, это железный панцирь… Ну как «железный»? Панцирь у крисомаллона трехслойный: поверх обычной для брюхоногих скорлупы из карбоната кальция идет слой рогового вещества, и уже поверх него — слой сульфида железа. Сульфида. Панцирь крисомаллона покрыт снаружи именно тем, чем кажется что покрыт. Веществом, похожим на ржавчину.

Причины, по которым никто более в мире таким панцирем не обладает, вполне очевидны. Во-первых, только вблизи гидротермальных источников можно найти достаточно серы. Во-вторых же, в иных условиях такой панцирь просто сгорит. Сульфид железа реагирует с кислородом.

Но следующий вопрос куда менее тривиален. А зачем самому крисомаллону такой панцирь? 

Действительно очень прочный, хотя и благодаря, в основном, роговому слою, а не железной корке. Плюс вызывающая уважение чешуя, покрывающая ногу. Остальные брюхоногие не идут на такие предосторожности, ограничиваясь дверцей, которая захлопывается после того, как нога будет втянута в скорлупу… Крисомаллон тоже так умеет. Вот только врагов в естественной среде обитания у него нет. Такая уж среда, что в ней и враги не выживают.

Зачем прочный панцирь при отсутствии врагов?.. Ответы на сложные вопросы, как правило, бывают простыми. Для защиты от воздействия среды. Как минимум, таковы функции рогового покрытия. Оно защищает внутренний панцирь из карбоната от растворения. Налет же сульфида железа, в свою очередь, прикрывает панцирь и ногу от растворенной в воде химии. В сумме же все три слоя обеспечивают еще и хорошую теплоизоляцию. Улитка медленнее краба, и если ближайший гейзер станет через чур активным, уползти она не успеет. Придется окуклиться и переждать.

Интереснее вопрос, откуда крисомаллон вообще берет сульфид железа. Просто так это вещество в товарных количествах в воде не присутствует. И можно предположить, — это пока только гипотеза, — что оно производится симбионтами, по сути, представляя собой отход жизнедеятельности, изобретательно использованный крисомаллоном во благо, — как дополнительная защита.

Производство же железа в такой химической форме может идти с выделением кислорода. Что позволяет крисомаллону за счет симбионтов не только питаться, но и дышать.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!

Без активной гиперссылки на материал Sauap.org копирование запрещено!

Ссылки: https://dzen.ru/a/Ym4UhToau3hUvfIz?referrer_clid=1400&, https://naked-science.ru/article/biology/iron-snail

Редакция Sauap.org

You may also like

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

17 − 16 =

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

More in Sauap.org