Креветка из мелководья выдерживает условия глубоководья

Изучая устойчивость морских беспозвоночных к широкому диапазону температур и давления, учёные начинают понимать, как виды из мелководья могли колонизировать океанские глубины.

Считается, что климатические изменения в различные периоды истории Земли вызывали вымирание существ, обитавших на батиальных (1,000–4,000 м) и абиссальных (>4,000 м) глубинах. Затем, по-видимому, происходила повторная колонизация глубин мелководными видами, которые впоследствии эволюционировали в виды, хорошо приспособленные к жизни в этой новой сложной среде.

"Многие глубоководные виды имеют близких родственников, живущих на мелководье в относительно тёплой воде, но то, как мелководные виды изначально смогли справиться с огромным гидростатическим давлением глубокого океана, плохо изучено", — объяснил доктор Свен Тхатже.

Ещё одним потенциальным препятствием для вертикальной миграции с поверхности на глубину является температура. Большинство современных мелководных видов привыкли жить в относительно тёплой воде, а не в холодных температурах глубоководья. Одна из возможностей — повторная колонизация происходила в геологические периоды, когда температуры на глубине были выше. Альтернативно, виды, живущие в холодных водах полярных регионов, могли быть предварительно адаптированы к жизни на глубине.

Для экспериментального изучения этих вопросов Тхатже и его коллеги обратились к модельному виду — изменчивой креветке (Palaemonetes varians). Этот вид обитает в мелководных солоноватых водоёмах Западной Европы, переносит низкое содержание кислорода, широкие колебания температуры и солёности и имеет потенциал для коммерческой аквакультуры.

"P. varians тесно связана с глубоководными видами креветок, живущих вокруг гидротермальных источников — 'чёрных курильщиков' — в Атлантике, что делает её отличным объектом для сравнения", — сказал ведущий автор Эндрю Олифант.

Исследователи собрали креветок в солончаках Лимингтона (Англия) и в заливе Мон-Сен-Мишель (Франция), акклиматизировали их в лаборатории, а затем протестировали способность взрослых особей выдерживать различные комбинации давления и температуры, измеряя потребление кислорода и поведение.

Температура воды в естественной среде обитания креветок меняется сезонно, опускаясь зимой до ~0°C и достигая летом ~30°C. Исследователи обнаружили, что креветки были более чувствительны к давлению при более низких температурах. Тем не менее, при всех температурах от 5 до 30°C креветки выдерживали гидростатическое давление, далеко выходящее за пределы того, что они испытывают на мелководье.

Наибольшее испытанное давление составило 30 мегапаскалей (МПа), что эквивалентно примерно 4,351 фунтам на квадратный дюйм или глубине 3,000 м. Для сравнения, в естественной среде обитания креветки живут при гидростатическом давлении около 0.1 МПа, равном атмосферному.

"Мы продемонстрировали, что P. varians может переносить температуры и давления, аналогичные тем, которые испытывают их глубоководные родственники, живущие вокруг гидротермальных источников", — сказал доктор Тхатже. "Эти физиологические возможности, вероятно, были унаследованы от предкового вида, общего как для мелководных, так и для родственных видов источников".