Исследование глубоководных рыб раскрывает эволюционные чудеса в хадальной зоне Земли

Хадальная зона на глубинах более 6000 метров — это экстремальная среда с давлением свыше 1 тонны на квадратный сантиметр, температурами около нуля, низким содержанием кислорода и постоянной темнотой.

Исследование, опубликованное в Cell группой профессора Хэ Шуньпина из Института гидробиологии Китайской академии наук (CAS) совместно с другими научными центрами, раскрыло эволюционную историю и генетические механизмы, позволяющие глубоководным рыбам выживать в этих условиях.

Исследование основано на масштабном сборе образцов с помощью научно-исследовательских судов «Таньсо Ихао» и «Таньсо Эрхао» и обитаемых аппаратов «Шэньхай Юнши» и «Фэньдоучжэ». Отбор проб охватил западную часть Тихого и центральную часть Индийского океана, включая желоба, бассейны и гидротермальные источники, на глубинах от 1218 до 7730 метров. Было собрано 11 видов глубоководных рыб из шести основных групп.

Анализ генетических данных подтвердил столетнюю гипотезу о двух путях эволюции глубоководных рыб:

• «Древние выжившие» — линии, колонизировавшие глубины до мелового массового вымирания.
• «Новые иммигранты» — большинство современных видов, появившихся после массового вымирания 60 миллионов лет назад.

Исследование бросило вызов традиционной гипотезе о триметиламин N-оксиде (TMAO) как ключевом осмолите для адаптации к давлению. Хотя уровень TMAO увеличивается с глубиной у рыб, обитающих на глубинах до 6000 метров, эта тенденция не сохраняется за пределами 6000 метров.

Было обнаружено высококонсервативная конвергентная мутация в гене rtf1 у всех рыб, живущих глубже 3000 метров. Эта мутация повышает эффективность транскрипции, что представляет собой новый открытый генетический механизм адаптации к давлению.

Кроме того, в тканях печени хадальных рыб-улиток из Марианской впадины и Филиппинского морского бассейна обнаружены высокие концентрации полихлорированных бифенилов (PCBs). Эти синтетические загрязнители проникли в самые глубокие желоба планеты, демонстрируя повсеместное влияние деятельности человека и вызывая озабоченность по поводу сохранения глубоководной среды.

Исследование, проведенное в рамках Глобальной программы исследования глубоководных желобов (Global TREnD), представляет собой комплексное изучение адаптации глубоководных рыб на уровнях от генетического до экологического. Оно не только раскрывает ключевые механизмы выживания в экстремальных условиях, но и устанавливает новую междисциплинарную парадигму для изучения глубоководной адаптации.