Рост морских губок ограничен доступностью кислорода
Новое исследование в журнале Fishery Bulletin (NOAA) показывает, что рост древнейших многоклеточных животных — морских губок — зависит от снабжения кислородом, подобно рыбам и другим сложным организмам.
Ключевой механизм: «размерностное напряжение»
- Губки вынуждены снабжать свои трёхмерные растущие тела кислородом, растворённым в воде, через двумерное поперечное сечение своих вводных пор.
- Анализ данных показал, что такое респираторное напряжение в центральной части сферических губок (коммерчески добываемых) ограничивает их максимальный размер.
- Превысив этот размер, губки меняют форму с почти сферической на вазообразную.
Адаптация через микробиом
- Центральная, бедная кислородом часть губок богата анаэробными микробами, которым для выживания не нужен молекулярный кислород.
- «Губки эволюционировали так, чтобы поддерживать сложные микробные сообщества внутри себя для преодоления геометрических ограничений их физиологии», — говорит ведущий автор доктор Дэниел Поли (UBC).
- Эти микробные сообщества, аналогичные микробиому кишечника человека, могут составлять до 40% веса влажного тела губки и выполняют полезные функции, например, метаболическую регуляцию.
Эволюционный контекст
- Губки возникли более 800 миллионов лет назад в докембрии, когда уровень атмосферного кислорода составлял лишь ~50% от современного.
- «В отсутствие специализированных тканей или органов для получения кислорода морфология губок, вероятно, сильно ограничивалась физиологической потребностью в кислороде», — отмечает соавтор доктор Марк Батлер (Florida International University).
Экологическая и экономическая роль
Губки выполняют важные экологические функции: фильтрация воды, круговорот питательных веществ, увеличение сложности среды обитания.
- Они также являются объектом промысла. По данным ФАО, с 1950 по 2019 год было экспортировано почти 40 000 тонн обработанных губок (что соответствует 1 млн тонн живого веса).
- Спрос сегодня в основном обеспечивают косметическая, биомедицинская промышленность и торговля для аквариумов.
- «Многие промыслы губок в прошлом были настолько переэксплуатированы, что коллапсировали», — предупреждает соавтор доктор Никола Смит (UBC).
Следующий шаг исследования — детальная реконструкция мировых уловов коммерческих губок.