Как антарктические морские пауки помогают изучать жизнь на пределе возможностей

Чтобы понять, как антарктические морские пауки процветают в экстремальных условиях, учёные буквально выдавливают их кишечник через ноги.

Именно этим занимается биолог из Северо-Восточного университета Конни Фонг, чтобы изучить необычный жизненный цикл этих гигантских морских членистоногих. Они дышат, размножаются и переваривают пищу с помощью ног, длина которых может достигать размера небольшой кошки.

Доцент Конни Фонг хочет понять, как животное, адаптированное к жизни в узкоспециализированной среде — при температуре чуть ниже точки замерзания морской воды, — реагирует на потепление океана. Под потеплением Фонг подразумевает изменение даже на 0.1 градуса.

"Первый вопрос: как жизнь вообще выживает при таких низких температурах? А затем: что происходит, когда становится теплее?"

Животные, привыкшие к узкому диапазону температур, холодному или горячему, с трудом адаптируются даже к незначительным изменениям. Изучая жизнь "на грани возможного", мы получаем представление о биоразнообразии, которое можем потерять из-за изменения климата.

Кишечные микробы многое говорят о среде обитания животного, включая его рацион и состав воды. Тело морского паука очень маленькое, с глазами и соломинкообразным ртом. Но их ноги сегментированы и длинны — иногда настолько, что животное достигает размера обеденной тарелки.

Работая с пауками, собранными в водах океана возле станции Мак-Мердо (исследовательский объект, управляемый Антарктической программой США), Фонг изучает самые ранние фазы жизни морских пауков.

Самцы вынашивают массы оплодотворённых яиц на спине, прежде чем оставить их на уступах морского дна.

При температуре замерзания жизнь развивается медленно. Для сравнения:

"Когда всё идёт так медленно, в какой-то момент можно застрять. Но жизнь находит способ продолжать движение даже в медленные времена".

Летом, преподавая лабораторный курс по биологии для студентов в кампусе Окленда, Фонг вместе со студентами изучала микробы из кишечника морских пауков. Все жизненно важные органы, включая кишечник, расположены у пауков в ногах.

Образцы, подобные тем, что есть у Фонг, — большая редкость. У неё было всего две или три ноги от трёх разных видов. Поэтому она и её студенты долго обсуждали лучший способ извлечь кишечник.

"Они вскрывали эти ноги, у которых есть экзоскелет, который нужно было отделить от собственно мягких частей кишечника. Они были осторожны. Держали кишечник из разных сегментов отдельно, чтобы не перекрёстно загрязнить образцы".

Кишечник пауков похож на "внутреннюю часть банановой кожуры", говорит Александра Барнс, студентка второго курса, изучающая биологию. Обработка ДНК из кишечника включала его клонирование и применение электрического тока для создания фрагментов для сравнения.

В этом процессе студентам удалось выделить "белки холодового шока", которые животные производят для защиты от низких температур. Дальнейшее секвенирование извлечённых образцов может дать ответы на вопросы о том, как пауки выживают и как адаптируются к потеплению вод.

"У пауков, которые всегда живут в холоде, этот белок может иметь некоторые отличия", — говорит Мариэлла Файад, студентка третьего курса, изучающая биологию и политологию. Результаты секвенирования помогут исследователям "понять разницу между белками холодового шока антарктических морских пауков и других животных".

Из-за жизни в условиях замерзания изучать этих пауков непросто. Их ДНК более плотная, что усложнило клонирование генов. Но Барнс и Файад добились успеха с первой попытки.

"Я горжусь работой, которую они смогли проделать. Это действительно новое исследование".

Фонг может представить эту работу на следующем заседании Научного комитета по антарктическим исследованиям в Осло в 2026 году, и в этом случае Файад и Барнс будут приглашены для участия.

"Это исследование, над которым я продолжу работать, но я очень рада, что могу использовать его для обучения студентов. Многие из этих вещей, например, клонирование этих генов и анализ ДНК в сообществе, — все эти навыки они получают на занятиях, а затем применяют их на практике".