Хелен Скейлс – Сверкающая бездна. Какие тайны скрывает океан и что угрожает его глубоководным обитателям (страница 17)

В отличие от чешуйчатоногой улитки, у гидротермальной креветки – римикарис экзокулата (Rimicaris exoculata) нет особого органа для выращивания бактерий. Вместо этого в ее жабрах и во рту живут разнообразные сообщества микробов. Чтобы обеспечить их всем необходимым, у креветки на спине имеется гигантский глаз, наполненный зрительным пигментом – родопсином. Такой примитивный орган не может формировать четкие изображения, но позволяет креветке ощущать тепловое излучение гидротермальных жерл – тусклое свечение, которое незаметно для человеческого глаза. Благодаря этому креветки могут находиться рядом с горячими гидротермальными источниками – идеальным местом для постоянного снабжения микробных компаньонов необходимыми химическими веществами. В свою очередь, микробы являются пищей для креветок, которые едят либо их самих, либо отходы их жизнедеятельности.

Помимо культивирования микробов, существам, обитающим возле гидротермальных источников и даже в жерлах, приходится прикладывать усилия для выживания в смертельно опасных температурных и чрезвычайно токсичных условиях. Одним из самых выносливых видов является помпейский червь (Alvinella pompejana), сооружающий липкие трубки прямо на стенках жерл. Названный в честь древнеримского города, разрушенного вулканом, червь покрыт серым ворсом, состоящим из нитевидных бактерий, которые, как предполагается, выводят из организма тяжелые металлы и ядовитый сероводород, содержащийся в гидротермальных растворах. Червь длиной около 13 сантиметров вырабатывает антибиотик, который, похоже, уничтожает вредоносных микробов и оставляет только нужный вид бактерий, создающих защитную оболочку. Что касается испепеляющего жара, то неясно, как сильно нагревается вода внутри трубок помпейских червей. Температурные зонды, установленные в хвостовой части трубки, показывали температуру до 60 градусов Цельсия, со скачками до 76 градусов и выше. Когда океанологи осторожно подняли помпейских червей на поверхность в контейнерах под давлением, большинство из них погибло при нагреве воды внутри трубок до 49–55 градусов. И тем не менее эти черви считаются одними из самых жаровыносливых существ на планете. Соперничать с ними могут лишь сахарские серебристые муравьи, которые вылезают из своих нор при температуре до 70 градусов Цельсия и короткими перебежками следуют к тушам погибших в пустыне животных, чтобы добыть корм.

Ключ к разгадке устойчивости помпейского червя к этим знойным условиям сокрыт в молекулярных ухищрениях, заложенных в его генах. Он вырабатывает белки теплового шока, которые позволяют его клеткам продолжать функционировать и предотвращают разрушение жизненно важных молекул под воздействием жара. Кроме того, червь производит сверхпрочные молекулы коллагена, устойчивые к большому давлению. И, наконец, у него сверхэффективная форма гемоглобина, способная поглощать кислород даже при очень низком его уровне.

Но еще выносливей микробы, которые живут не внутри животных, а непосредственно на гидротермальных жерлах. Среди них встречаются гипертермофилы – любители сверхвысоких температур, которые лучше всего растут при температуре от 79,5 градусов Цельсия и выше. В 2003 году Дерек Лавли и Казем Кашефи из Массачусетского университета в Амхерсте выделили гидротермальный микроб, известный как «штамм 121». Когда его поместили в печь при температуре 121 градус Цельсия, он продолжал делиться и расти!

Жизнь в гидротермальных источниках существует благодаря многочисленным адаптациям к высоким температурам, токсинам и необычной хемосинтезированной диете. Но у всего этого есть и обратная сторона. В силу своих особенностей животные, обитающие возле гидротермальных источников, не могут удаляться от живительных химикатов и тепла более чем на несколько метров. Вулканические области нестабильны, так что такие экосистемы недолговечны по своей природе. Рано или поздно произойдет извержение, лава прорвет океаническую кору и уничтожит всю экосистему. Или же случится тектонический сдвиг, который перекроет канал с живительной смесью, и жерло остынет.

Особенно нестабильны и недолговечны области гидротермальных источников в древнейшем океане – Тихом. Десятки миллионов лет реки наносили ил и другие донные отложения на края тектонических плит. Этот огромный вес давит на плиты в зонах субдукции и утягивает вниз морское дно, яростно круша срединно-океанические хребты. Ежегодно на Восточно-Тихоокеанском поднятии образуется от десяти до пятнадцати сантиметров нового дна. На первый взгляд, не так уж и много, максимум размером с ладонь, но столь стремительно новое дно не образуется больше нигде на планете. Относительно молодой и спокойный Атлантический океан расширяется всего на пять сантиметров в год. Медленнее всех расширяется Индийский океан: нового дна там появляется с ноготь в год, и поэтому в нем самые долговечные из известных источников.

Живые организмы, обитающие в гидротермальных зонах, не выживут в долгосрочной перспективе, если будут просто оставаться на своих местах, в жаркой и токсичной среде. Успешные виды должны подстраховаться и расселяться по другим кратерам. Взрослые особи не в состоянии путешествовать между гидротермальными зонами – в пути они погибнут от голода. Кроме того, большинство из них малоподвижны, а некоторые, например трубчатые черви и моллюски, вообще не передвигаются. Вместо этого они отправляют своих личинок – крошечные прозрачные версии самих себя, которые вылупляются из яиц и зачастую выглядят совершенно иначе, чем их взрослые особи: у одних дополнительные шипы, у других огромные глаза, у третьих длинные мохнатые отростки. Все это помогает им выжить.

Юные странники путешествуют вдоль хребтов, исследуя это уникальное линейное пространство. Большинство срединно-океанических хребтов можно нанести на карту мира одной длинной линией, не отрывая руки от бумаги.

Гидротермальные источники – это пунктирные черточки вдоль извилистой линии хребтов; между этими черточками и перемещаются личинки, часто плывя по течению. Эти широкие рифтовые долины, по которым передвигаются личинки, расположены между медленно-спрединговыми хребтами и действуют, как гигантские желоба, не позволяя молоди уплыть в холодную бездну, где нет гидротермальных источников.

Личинки некоторых видов довольно долго скользят вдоль хребтов, напоминая нанизанные на нитку бусинки. Затем они колонизируют новые источники или присоединяются к существующим субпопуляциям.

Расстояние, которое способны преодолеть личинки, отчасти зависит от их рациона. В отличие от своих родителей, некоторые из них могут отправляться в долгие странствия, питаясь самостоятельно. Гидротермальные креветки, обитающие вдоль Срединно-Атлантического хребта, остаются в стадии личинок недели и месяцы, периодически поднимаясь в верхние слои водной толщи, чтобы подкрепиться планктоном, а затем, накопив запасы энергии, погружаются обратно и снова ищут гидротермальное жерло, на котором можно обосноваться. На протяжении всего ареала распространения субпопуляции гидротермальных креветок, охватывающего 6500 километров, между ними сохраняется тесная связь и постоянно происходит обмен личинками.

У других животных, таких как чешуйчатоногая улитка, личинки далеко не так самостоятельны. Вместо того чтобы самим добывать себе пропитание, молодые особи уносят с собой запас еды в виде большого желтка, в котором содержится все, что им нужно, и дрейфуют, пока не найдут новое жерло. Генетические исследования показывают, что между тремя известными популяциями улиток, разбросанными по Западно-Индийскому хребту, очень мало смешения. Из популяции, расположенной в гидротермальном районе Лунци, к югу от Мадагаскара, только несколько сотен личинок из сотен тысяч в каждом поколении достигают Кайрея, ближайшего известного ареала улиток, находящегося в 2250 километрах к северо-востоку. Больше никаких поселений чешуйчатоногих улиток между этими двумя объектами не обнаружено.

На расселение гидротермальных видов влияют и локальные условия. В 2015 году одна экспедиция исследовала гидротермальные источники Калифорнийского залива. Ученые убедились в том, насколько разными могут быть условия в соседствующих жерлах. Они обнаружили, что жерла «белых курильщиков» в бассейне Пескадеро покрыты трубчатыми червями рода оазисия (Oasisia), растущими в белых трубках, похожих на изогнутые карандаши с торчащими пушистыми пучками красных жабр. Эти черви живут в такой тесноте, что на странице книги могли бы разместиться до восьмидесяти особей. Там же обитают радужные чешуйчатые черви, желтые полихеты, а также красные и белые актинии, похожие на распустившиеся цветы. Трубчатые черви рифтии (Riftia) с их более длинными трубками и жабрами, напоминающими большие тюбики губной помады, здесь редкость, крабов и рыб тоже немного. На другом же гидротермальном участке, представляющем собой скопление жерл «черных курильщиков», всего в 72 километрах от первого, совсем иной животный мир. Здесь повсюду жаростойкие помпейские черви и рифтии, а за маленькими светлыми моллюсками-блюдцами, расположившимися между ними, охотятся узкотелые розовые морские угри.

В общей сложности исследовательская группа насчитала в этом районе шестьдесят один вид животных. Десятки видов ранее не были известны, но только семь из них обитали одновременно в местах жерл «черных и белых курильщиков». Ученые также исследовали воды в окрестностях расположения тех и других источников, надеясь найти фрагменты ДНК, которые помогли бы определить, какие виды личинок дрейфуют в них. Выяснилось, что личинки, обитающие в районах «черных и белых курильщиков», находятся повсюду, а не только в родных для них водах: виды из местности «черных курильщиков» были обнаружены в окрестностях «белых», и наоборот. Очевидно, личинки порой подплывают к иным гидротермальным жерлам, но, поняв, что такая геология и химия им не подходят, не остаются там.