Влітку 2023 року незнайомець «Золота куля» на дні океану Це збентежило вчених Національного управління океанічних і атмосферних досліджень США (NOAA). Те, що спочатку здавалося можливою яйцеклітиною, невідомою губкою або навіть чимось «інопланетним», після більш ніж двох років роботи виявилося останками гігантської глибоководної актинії.
Відкриття, зроблене більш ніж 3.000 метрів завглибшки в затоці АляскаЦе стало прикладом того, як сучасні морські дослідження поєднують роботів, традиційну біологію та передові геномні інструменти для розшифровки природи організмів, які досі не піддавалися чіткій класифікації.
Золота куля в темряві Аляскинської затоки
Об'єкт несподівано з'явився на екранах обладнання на борту дослідницького судна. Дослідник океану від NOAA. Камери дистанційно керованого апарата Deep Discoverer (D2) сфокусувалися на маленькій золотій сфері діаметром близько десяти сантиметрів, ідеально прикріпленій до скелі на морському дні, освітленій прожекторами ROV, ніби це було щось зовсім недоречне в ландшафті, де домінують сутінки та осадові породи.
Поверхня кулі мала гладкий вигляд, дещо волокнисту текстуру та маленький отвір, що відкривав внутрішню частинуСцена, яку транслювало в прямому ефірі NOAA, викликала спонтанні коментарі з боку наукової групи: одні припустили, що це може бути капсула з-під яйця, інші схилялися до думки про губку; були навіть ті, хто посилався на початок фільму жахів, якщо при дотику до нього «щось вилазило зсередини».
Зіткнувшись з неможливістю ідентифікувати його на місці, команда вирішила Зберіть зразок за допомогою важеля та відсмоктувача з дистанційного керування автомобілем (ДУА). Після закріплення його підняли на поверхню, а згодом відправили до Національного музею природної історії Смітсонівського інституту, де розпочалося розслідування, яке, всупереч усім очікуванням, тривало понад два роки.
З того моменту основне питання було простим, але важким для відповіді: До якого типу організмів це може належати? та дивна золота сфера, яку важко було вписати в жодну відому категорію?
Перші підказки: волокниста структура, заповнена жалкими клітинами
Початковий лабораторний аналіз виявив щось загадкове: куля не показала жодних типова анатомія цілісної твариниНе було видно жодних чітко визначених органів чи впізнаваної структури тіла, а радше волокнистий та шаруватий матеріал, що складався з кількох шарів, що перекриваються.
При детальнішому дослідженні його поверхні дослідники виявили наявність жалячі клітиниподібні до тих, що використовуються актиніями та коралами для захоплення здобичі та самозахисту. Ці клітини, відомі як кнідоцити, є відмінною рисою кнідарії, група тварин, до якої також належать медузи.
Спеціаліст NOAA Абігейл Рефт ідентифікувала ці клітини як спіроцистиособливий тип кнідоцитів, який зустрічається лише в класі гексакоралій. Це відкриття дозволило віднести кулю до певної групи морських безхребетних, але цього було недостатньо, щоб знати, яку структуру вона мала або до якого виду могла належати.
Паралельно вчені з Національної служби морського рибальства NOAA та Смітсонівського інституту почали застосовувати методи генетичного аналізу. Ідея полягала в тому, щоб отримати ДНК-«штрих-коди» з вибірки та порівняти їх з довідковими базами даних, щоб побачити, чи відповідають вони якомусь відомому організму.
Однак ці початкові спроби дали непереконливі результати. Матеріал містив ДНК численних мікроорганізмів, пов'язаних з тканиною, що створювало «шум», який ускладнював зв'язок зразка з певним видом. Ідентифікація, яка в інших випадках зазвичай вирішується за допомогою стандартизованих процедур, тут стала загадкою.
Коли рутини недостатньо: від часткової ДНК до повного геному
Аллен Коллінз, зоолог і директор Національної систематичної лабораторії рибальства NOAA у Смітсонівському інституті, визнав, що він очікує вирішити справу за допомогою звичайних інструментів. Вони щодня працюють із сотнями зразків.І зазвичай стандартні лабораторні методи дають швидкі відповіді щодо походження тканин, зібраних під час експедицій.
Але цього разу все було інакше. Золота куля вимагала конкретні зусилля та співпраця спеціалістів у морфології, генетиці, глибоководній екології та біоінформатиці. Суміш ДНК з навколишнього середовища, останків інших організмів та незвичайна природа тканини означали, що часткові аналізи не зовсім відповідали жодному з видів, які вивчалися раніше.
Зіткнувшись з відсутністю переконливих результатів, команда вирішила зробити ще один крок і вдатися до секвенування всього геномуЦя методика, дорожча та складніша, ніж звичайні тести ДНК, дозволяє зчитати практично весь генетичний матеріал у зразку, забезпечуючи детальну карту, яку потім можна порівняти з референтними геномами.
Після кількох етапів машинної обробки та комп'ютерного аналізу дані почали чітко вказувати на одне: ДНК кулі однозначно була тваринною та демонструвала... майже повна генетична відповідність з референтним геномом Релікантус дафнеї, гігантська глибоководна актинія, вперше описана у 2006 році.
Щоб підтвердити цей висновок, дослідники повторно дослідили Зразок зібраний у 2021 році під час експедиції Океанографічного інституту Шмідта. Вивчення мітохондріального геному цього зразка показало, що він генетично майже ідентичний тому, що знайдено в золотій кулі, тим самим замкнувши коло генетичного порівняння.
Relicanthus daphneae, гігантська анемона, яка ламає стереотипи
Вид Релікантус дафнеї Це не просто актинія. Вона може досягати приблизно 30 сантиметрів у діаметрі в центрі та мешкати на глибині приблизно від 1.600 до 4.000 метрів, в середовищах з екстремальним тиском, практично відсутнім світлом і температурою, близькою до нуля.
Окрім своїх розмірів, він примітний своїми щупальцями, довжина яких може перевищувати два метри, а також набором біологічні ознаки, які не зовсім відповідають у класичних категоріях анемонів та коралів. З моменту їх опису їхня точна класифікація в еволюційному дереві кнідарій завдала фахівцям не один головний біль.
Фактично, сам зв'язок Релікантус дафнеї Його зв'язок з іншими анемонами залишається предметом дискусій. Його морфологічні та генетичні характеристики вказують на зв'язок з різними групами, але не повністю відповідають звичайним моделям, що робить його дещо незручний шматок у традиційних схемах морської зоології.
Цей контекст допомагає зрозуміти, чому золота куля так ускладнила все. До завершення аналізів не було нічого, що дозволяло б... безпосередньо пов'язати та золота сфера зі знайомою анатомією R. daphneae ані зі структурами, описаними в інших актиній.
Ключем, як це часто буває, було переглянути старий матеріал свіжим поглядом: завдяки перегляду зразків, зібраних роками раніше, та детальнішому спостереженню за ними почали з'являтися підказки, що пов'язували світ із дуже специфічною структурою цього виду.
Золота куля як багатошарова кутикула анемони
Після повторного дослідження збереженого зразка Релікантус дафнеї, виявили вчені фрагменти золотистої багатошарової кутикули навколо основи тварини. Ця кутикула, утворена кількома тонкими шарами, що перекриваються, мала склад, сумісний з тканинами таємничої кулі, зібраної у 2023 році.
Дослідники помітили, що ця структура охоплювала площа, за допомогою якої анемона прикріплюється до субстратудіючи як своєрідна зовнішня оболонка. Його основним компонентом є хітин, той самий стійкий полімер, що міститься в панцирах численних безхребетних або в клітинних стінках деяких грибів.
Вивчаючи живі зразки R. daphneaeБуло виявлено, що коли анемона рухається морським дном, вона може залишити частину цієї кутикулиТобто, тварина рухається, але зовнішній покрив її основи залишається прикріпленим до скель, де вона перебуває деякий час, перш ніж розкластися або бути похованою осадовими породами.
Виходячи з цього, основна гіпотеза полягає в тому, що золота куля, знайдена Deep Discoverer, відповідатиме відокремлена кутикулярна основа від анемони, якої вже не було в тому місці. Невеликий отвір, видимий на поверхні, може бути пов'язаний з ділянкою, де тканина відокремилася від решти організму.
Хоча ця інтерпретація узгоджується з морфологічними спостереженнями та генетичними даними, самі автори дослідження визнають, що точна морфологія глобуса Це продовжує викликати дискусії. Не можна повністю виключати можливість виникнення додаткових біологічних процесів, пов'язаних з цією структурою, які ще не були описані.
Активне відшарування чи невдала спроба безстатевого розмноження?
Окрім гіпотези про залишкову кутикулу, вчені розглядають ще одну додаткову можливість: що куля являє собою неповна форма безстатевого розмноженняДеякі види актиній здатні розмножуватися за допомогою таких процесів, як «розрив педалі», при якому частина основи поліпа залишається і пізніше дає початок новій особині.
У цих випадках анемона залишає фрагмент тканини на субстраті, поки решта тварини відпливає. Цей фрагмент може регенерувати відсутні структури та стати новим поліпом, процес, який Це розмножує популяцію без потреби запліднення.Це відомий механізм у кількох груп кнідарій, хоча він не був чітко задокументований у Релікантус дафнеї.
Деякі дослідники задаються питанням, чи може золота куля бути пов'язана з спроба розриву педалі який не був завершений, або з подібною формою безстатевого розмноження у цього виду, яка ще не описана детально. Однак наразі прямих доказів, що підтверджують це, бракує.
Що більш очевидно, так це те, що відшарована кутикула має відповідну екологічну роль як тільки його залишають на морському дні. Кількість мікроорганізмів, виявлених на його поверхні, свідчить про те, що він діє як невеликий осередок мікробної активності, де розкладаються тканини служать опорою та джерелом енергії для різних мікроскопічних організмів.
Таким чином, те, що на перший погляд може вважатися простими біологічними відходами, перетворюється на мікросередовище існування для мікроскопічного життясприяючи таким процесам, як рециркуляція поживних речовин та кругообіг азоту в глибоководних районах океану.
Випадок, що демонструє межі та потенціал глибоководних досліджень
Подорож золотої кулі, від її відкриття у 2023 році до її ідентифікації як останки гігантської анемониЦе ілюструє кілька найважливіших проблем глибоководних досліджень. Навіть за наявності дистанційно керованих апаратів, камер високої чіткості та лабораторій, оснащених передовими технологіями, океанічне дно залишається територією, повною невідомого.
На глибинах понад 3.000 метрів тиск нищівний, майже повна темрява, а фізичні умови значно відрізняються від умов мілководдя або європейських прибережних районів. У цьому контексті кожен дивний об'єкт, який з'являється на зображеннях з дистанційного керування автомобілем (ROV), може стати... наукова головоломка на довгу дистанцію.
Капітан Вільям Мовітт, виконуючий обов'язки директора програми дослідження океану NOAA, наголошує, що такі інструменти, як передове секвенування ДНК, дозволяють нам розв'язувати таємниці, які ще кілька років тому залишилися б без відповідіАле водночас кожне нове відкриття відкриває інші питання про те, як організовані та розвиваються абізальні екосистеми.
Тим часом дослідницьке судно Okeanos Explorer продовжує підготовку до нових експедицій, таких як та, що запланована у водах поблизу Гаваїв, з метою подальшого картографування ще маловивчених районів океану. Європа, і зокрема морські дослідницькі групи з таких країн, як Іспанія, Франція та Німеччина, уважно стежать за цими подіями, оскільки розроблені методології Проєкти NOAA також стосуються досліджень у Північній Атлантиці або глибоководній частині Середземного моря.
Вплив таких випадків, як випадок із золотою кулею, виходить далеко за рамки простого анекдоту. Він підкреслює, наскільки наука про морських безхребетних та сучасна систематика Вони вже покладаються на інтегровані підходи, що поєднують пряме спостереження, аналіз тканин, секвенування всього геному та великі бази даних, що спільно використовуються на міжнародному рівні.
Після цього тривалого процесу таємнича куля, яку спостерігали в затоці Аляски, перестає бути «Золоте яйце» без пояснень стати частиною історії гігантської анемони, яка досі приховує багато таємниць. Цей випадок став практичним прикладом того, як сьогодні працюють глибоководні дослідження та чому, незважаючи на технологічний прогрес, глибокий океан залишається однією з найбільших невідомих планети.
