Как фораминиферы выживают без света и кислорода
Новое исследование, проведенное Океанографическим институтом Вудс-Хоул (WHOI) и опубликованное в The ISME Journal, раскрывает механизм выживания одного из видов фораминифер — одноклеточных организмов, обитающих почти во всех морских средах — в темных бескислородных условиях.
Ключ к выживанию — хемоавтотрофия
Ответом для этого вида фораминифер оказался процесс хемоавтотрофии. Этот метаболический путь использует неорганические источники энергии (возможно, сульфиды) для усвоения углерода, что позволяет организму жить в среде без кислорода. Ранее хемоавтотрофия наблюдалась только у безъядерных микроорганизмов — бактерий и архей. Однако фораминиферы являются эукариотами, то есть имеют оформленное клеточное ядро.
«Мы изучали эту фораминиферу, потому что она процветает в среде, очень похожей на океаны Земли в докембрийский период, до появления животных», — пояснила Фатма Гомаа, научный сотрудник WHOI.
Методы исследования в естественной среде
Образцы осадков с фораминиферами были собраны с глубины около 570 метров у побережья Калифорнии с помощью дистанционно управляемого аппарата Hercules.
Для изучения стратегий выживания использовались два основных метода in situ (на месте):
- Анализ экспрессии генов образцов, законсервированных на глубине.
- Инкубации с изотопным углеродным трассером непосредственно на морском дне в течение ~24 часов. Это позволило проследить путь углерода в организм.
«Наблюдения на глубине, где организмы находятся в естественном состоянии, дают более точную картину их выживания в суровых условиях», — отметил Дэниел Роджерс, соавтор исследования.
Уникальные особенности и значение
- Клептопластия: Этот вид фораминифер «ворует» хлоропласты у других организмов (клептопластия), хотя никогда не подвергается воздействию солнечного света. Исследователи стремятся понять, зачем.
- Чрезвычайная распространенность: В темной, бескислородной и сульфидной среде на объем, равный ластику карандаша, может приходиться около 500 особей этого вида.
- Значение для палеоклиматологии: Ископаемые раковины фораминифер, чья история насчитывает более полумиллиарда лет, являются ключевым инструментом для реконструкции климата прошлого. Открытие хемоавтотрофии у этого вида ставит вопрос о корректности интерпретации их геохимических записей.
- Интерес NASA: Исследование поддержано NASA, поскольку условия глубоководья (холод, темнота, отсутствие кислорода) имеют сходство с некоторыми внеземными средами.
Ученые также изучают два других вида фораминифер из той же среды, чтобы определить их источники энергии и углерода.