Как «вырастить» исчезающую морскую звезду? Учёные ищут ответ

За последнее десятилетие у побережья Калифорнии со дна океана исчез крупный, красочный хищник, который сдерживал популяции поедающих водоросли морских ежей.

Подсолнечниковая морская звезда — это крупная звезда (более 3 футов в диаметре), которая перемещается по дну океана в оранжевых, жёлтых и пурпурных тонах. Эти беспозвоночные могут отращивать до 24 лучей и впечатляюще быстры, их переносят по дну тысячи похожих на лапшу амбулакральных ножек.

Когда в 2013 году загадочная болезнь почти уничтожила подсолнечниковых звёзд, полчища пурпурных морских ежей съели почти все знаменитые леса ламинарии в Северной Калифорнии. Но эти звёзды могут снова появиться на морском дне благодаря пионерским проектам по их выращиванию в лабораториях по всей Калифорнии, включая несколько в районе залива Сан-Франциско и в округе Монтерей.

За закрытой экспозицией и через запертую дверь в Калифорнийской академии наук в Сан-Франциско биолог Рия Эвин вырастила 137 подсолнечниковых звёзд в банках и ваннах с солёной водой.

Недавно она заглянула в контейнеры, где маленькие розоватые морские звёзды жевали кусочки сельди. Она осторожно достала молодую звезду с восемью лучами шириной всего 3 дюйма. Это был один из 11 миллионов эмбрионов подсолнечниковой звезды, с которыми она начала экспериментировать в феврале.

«Это выжившие, — сказала она. — Результат намного лучше, чем я надеялась».

В конечном итоге звёзды станут доступны для публики в экспозиции музея, что позволит увидеть удивительного хищника, который стал практически вымершим на побережье Калифорнии.

Но важнее их научная ценность. Исследователи в этой и других лабораториях выращивают подсолнечниковых звёзд с младенчества в рамках международных усилий по их сохранению и изучению. В 2020 году эти морские звёзды были признаны находящимися под угрозой исчезновения в глобальном масштабе, а дорожная карта по сохранению два года спустя призвала к созданию большего числа лабораторий для их выращивания и защиты.

Если учёные смогут ответить на ключевые вопросы о генетике и болезни, которая подвела их к грани исчезновения, звёзды, подобные тем, что у Эвин, могут быть когда-нибудь выпущены обратно в Тихий океан. Надежда? Что их возвращение сдержит популяции пурпурных ежей и позволит критически важным лесам ламинарии вырасти снова.

«Исследования обещают многое, — сказал Эндрю Ким, научный сотрудник лабораторий Moss Landing Marine Laboratories в заливе Монтерей, который также выращивает подсолнечниковых звёзд. — Я очень надеюсь».

Примерно 6 миллиардов подсолнечниковых звёзд погибли в ареале от Нижней Калифорнии до Аляски с 2013 года из-за недуга, известного как синдром истощения морских звёзд. В их отсутствие популяция пурпурных ежей резко возросла, и они уничтожили целые подводные леса бурых водорослей, которые являются основой богатой морской экосистемы. Учёные подсчитали, что с тех пор исчезло 96% лесов ламинарии в Северной Калифорнии.

Эти подводные «красные деревья океана» — качающиеся места обитания для всевозможной морской жизни, от морских окуней до морских ушек. К югу от залива они также являются домом для морских выдр, которые, в свою очередь, защищают ламинарию, поедая ежей, раскалывая их панцири и высасывая их гонады.

Проводятся эксперименты по «засеву» лесов ламинарии и ручному удалению тысяч ежей из бухт в округах Сонома и Мендосино. Хотя эти проекты имели успех в малых масштабах, тематические исследования показывают, что возвращение естественных хищников, таких как подсолнечниковые звёзды — и, возможно, морских выдр — могло бы широко восстановить леса ламинарии.

Пурпурным ежам почти нечего противопоставить пасти бродячей подсолнечниковой звезды. Их быстро настигают, и морская звезда выводит свой желудок наружу, чтобы переварить добычу. Когда звезда заканчивает, она выбрасывает идеально чистую раковину.

Однако такие учёные, как Эвин, только начинают понимать многие тонкости подсолнечниковой звезды. Болезнь, которая подвела их к грани исчезновения, до сих пор плохо изучена, хотя исследователи пытаются решить эту загадку уже более десяти лет. Только шесть взрослых подсолнечниковых звёзд содержатся в лабораториях Калифорнии, и исследователи всё ещё экспериментируют со способами их разведения.

В День святого Валентина в этом году Эвин оказалась в аквариуме Birch в Сан-Диего, чтобы сделать именно это. Перед ней были один самец и одна самка. Совместно с другими учёными она ввела самцу гормон, стимулирующий нерест, и начала ждать. Прошли часы.

«И тогда мы начали играть Барри Манилоу», — сказала она.

Самец и самка выпустили миллиарды сперматозоидов и яйцеклеток, которые слились, образуя эмбрионы. Те, в свою очередь, развились в плавающие личинки размером не больше песчинок. Академии наук было выделено около 11 миллионов личинок, а остальные были распределены между другими аквариумами и университетами, включая лабораторию в Moss Landing.

Вернувшись в свою лабораторию в Сан-Франциско, Эвин начала экспериментировать со способами создания подходящей среды обитания. Неожиданно она остановилась на простой технике: они процветали в банке с вращающейся солёной водой, которую приводил в движение автоматический мешалка для кастрюль из магазина кухонной техники.

Вскоре личинки превратились в детёнышей звёзд с пятью лучами. Хотя они милые, Эвин знала, что молодые звёзды каннибалы — они пожирают друг друга, если нет достаточного количества другой пищи. Она экспериментировала с разными кормами, такими как морские ежи и креветки, и наблюдала за их пищевыми привычками. Она собирается проанализировать данные этого эксперимента.

Но ясно, что некоторые звёзды справились лучше других. Одна звезда проглотила сотни своих собратьев, и Эвин дала ей прозвище «Легион».

«Там происходит что-то вроде "Громового купола"», — сказала она.

Тем временем научный сотрудник Элора Лопес-Нандам извлекает ДНК из молодых морских звёзд для изучения их генетического состава. Это важная работа. До сих пор неясно, почему миллионы подсолнечниковых звёзд пережили эпидемию синдрома истощения от Орегона до Аляски, в то время как популяции в Калифорнии и Мексике были почти уничтожены.

Болезнь остаётся главной проблемой для Департамента рыб и дикой природы Калифордии, сказал Иэн Келмартин, эколог агентства. По этой причине он не мог сказать, когда учёные могут получить государственное разрешение на возвращение подсолнечниковых звёзд в дикую природу.

«Мы не хотим заново занести (болезнь) в восстановившиеся популяции морских звёзд, — сказал Келмартин. — Чтобы с этим справиться, нам нужно понять, что это за болезнь».

Таким образом, на данный момент подсолнечниковые звёзды будут называть домом такие лаборатории, как у Эвин. Это утешает Эшли Кидд, менеджера проекта Sunflower Star Lab в Moss Landing. Но это также горько-сладко в эпоху изменения климата и ошеломляющих потерь биоразнообразия, когда виды исчезают по всему миру.

«Зоопарки и аквариумы — это живые ковчеги, — сказала она. — Это трагично в каком-то смысле, но очень полезно, если вы можете использовать это вовремя».