Открытие круглых червей сделало экосистему Большого Солёного озера ещё интереснее
Учёные давно подозревали, что нематоды (круглые черви) обитают в донных отложениях Большого Солёного озера в Юте, но до недавнего времени их там никто не находил.
Решение этой загадки нашла постдок Университета Юты Джули Юнг, вооружившись молотком и полевым опытом. Вместе с профессором биологии Майклом Вернером она объявила в исследовании, опубликованном в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, об обнаружении тысяч крошечных червей в микробиолитах озера — рифоподобных структурах, покрывающих около пятой части дна.
Первые попытки найти нематод в донных отложениях провалились, что побудило Юнг разбить молотком образцы микробиолитов. Разрушение карбонатных структур принесло биологический успех: были найдены образцы нематод, представляющие несколько видов.
Ранее в высокосолёных водах озера были известны только два многоклеточных животных — солоноводные креветки и мухи. Теперь есть третье, что открывает новые направления для изучения в значительной степени скрытой пищевой сети озера.
Нематоды, насчитывающие более 250 000 известных видов, — самое многочисленное животное царство в водных и наземных биосферах. Они живут в глубинах океанов, глубоко под землёй, в холодных и засушливых условиях. Вид Caenorhabditis elegans используется в науке как модельный организм с полностью картированным геномом.
По словам Вернера, находки в Большом Солёном озере представляют собой самую солёную среду, где когда-либо обнаруживали нематод.
«Просто каков предел жизни животных? В каких условиях животные вообще могут выжить? Это захватывает воображение, когда мы смотрим на другие планеты, где можем найти сложную многоклеточную жизнь, — сказал Вернер, старший автор исследования. — Если бы жизнь была и на Марсе, она могла бы выглядеть примерно как [ультрасолёный] Северный рукав [озера] сейчас».
Но есть ещё кое-что. В «безумном» побочном эксперименте команда Вернера кормила C. elegans бактериями из озера, чтобы посмотреть, что произойдёт при помещении этих червей в воду озера, которая в 50 раз более солёная, чем их обычная среда обитания.
Через 24 часа эти черви были ещё живы, в то время как черви, питавшиеся обычной для вида пищей, погибали в течение пяти минут.
«Мы не ожидали, что это сработает, но сработало», — объяснил Вернер.
Это говорит о том, что бактерии могут помогать нематодам адаптироваться к высокосолёным условиям, но для выявления механизмов необходимы дальнейшие исследования.
Новое исследование опирается на работы профессора биологии Университета Вестминстера Бонни Бакстер, изучавшей галофильные микроорганизмы озера, и биолога Университета Бригама Янга Байрона Адамса, ведущего эксперта по нематодам, с которым консультировался Вернер.
«Даже сегодня мы открываем удивительные вещи об этом озере, которое 170 лет находится у нас на пороге. Это удивительная система, которую Майкл стремится лучше понять», — отметил Адамс.
Адамс находил нематод в самых экстремальных средах Земли, например в Антарктиде, но был удивлён находкой команды Вернера в Большом Солёном озере.
«Я и сам искал их там, но не в тех же местах, куда отправился Майкл, — сказал Адамс. — Я сначала начал работать в Северном рукаве, где условия, очевидно, гораздо более экстремальные, и не нашёл там ничего. Я просто не вложил время. Я не приложил усилий, чтобы отбирать пробы более тщательно или более всесторонне».
Нематоды — самое многочисленное животное на Земле. По словам Вернера, 80% всей животной жизни в наземной почве и 90% на океанском дне — это нематоды. Поскольку эти черви населяют совершенно разные среды по всему миру, многие подозревали, что они есть и в Большом Солёном озере.
Но, как узнал Адамс, найти их оказалось сложной задачей.
Вернер и его коллеги начали поиски весной 2021 года, отобрав пробы на трёх участках в Южном рукаве, где концентрация соли составляет 10–20% (в 3–6 раз солонее океана).
Изначально команда под руководством Юнг использовала каяки для доступа к участкам весной 2021 года, но за год уровень воды настолько упал, что летом и осенью им пришлось возвращаться на горных велосипедах и пешком.
«Сначала мы просто зачерпывали образцы осадка. Но как только мы заметили микробиолиты, мы выкапывали небольшие их куски, стараясь сохранить слои, и привозили в лабораторию», — сказала Юнг.
Изначально команда не могла обнаружить червей стандартными методами, но после применения метода центрифугирования в градиенте плотности сахарозы они стабильно находили живых нематод на каждом участке.
Команда Вернера полагает, что нематоды питаются бактериями, образующими плёнки на микробиолитах. Эти плёнки также могут защищать от ультрафиолетового излучения солнца.
Почти все нематоды, найденные в Южном рукаве, принадлежали к одному семейству — Monhysteridae, древней ветви типа нематод, известной своей связью с глубоководными гидротермальными источниками и способностью адаптироваться к экстремальным условиям. Описание и наименование потенциально новых видов нематод станет задачей последующих исследований.
Ключевым открытием стала сильная связь между численностью нематод и микробиолитами, что ещё раз демонстрирует экологическую важность этих структур размером около метра, образованных микробами.
Понимание формирования и биоты этих структур может дать важные ключи к происхождению и экологии ранней жизни на нашей планете. Однако большая часть сети микробиолитов озера больше не погружена в воду и остаётся сухой и открытой из-за низкого уровня воды в озере.
В результате обнажённая среда обитания микробиолитов и рекордно высокий уровень солёности угрожают как обитателям бентали (например, мухам и водорослям), так и высшим трофическим уровням (например, водоплавающим птицам), которые от них зависят. Таким образом, существует насущная необходимость понять это ключевое сообщество и пределы его жизнепригодности.