Дно океана — одно из самых негостеприимных мест на планете. Там всегда темно, температура держится чуть выше нуля, а давление способно расплющить металл. Солнечный свет, в котором нуждается большая часть жизни на Земле, туда просто не доходит. И все же на дне океана кто-то живет. Биологи задались вопросом: как туда попали предки этих существ и что им помогло выжить?
Ученые из Чикагского университета (США) нашли ответ, изучая двустворчатых моллюсков — тех самых, к которым относятся мидии, устрицы и гребешки. Их исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B. Оказалось, что у животных было два совершенно разных способа завоевать глубину. Ранее мы рассказывали, как рыбы выживают в холодных водах Антарктики.
«Глубоководные районы — самая большая среда обитания на Земле, — объясняет Дэвид Яблонски, профессор Чикагского университета. — Но попасть туда удалось лишь немногим. Мы думали, что существует один универсальный ключ к глубоководной адаптации, но выяснилось, что ключей много и работают они по-разному».
Ученые взяли две хорошо изученные группы моллюсков — мидий и так называемых морских черенков. Обе группы существуют на планете сотни миллионов лет. Их виды живут и на мелководье, и в глубинах. Это идеальные объекты, чтобы проследить, как и когда предки современных животных решились на миграцию в кромешную тьму.
Команда собрала огромный массив данных: где обитают разные виды, как выглядят их окаменелости, как устроена их ДНК. Всю эту информацию загрузили в компьютер и построили эволюционное дерево — своеобразную родословную моллюсков. «Мы искали закономерности, — рассказывает Ава Гезелайя, ведущий аналитик исследования. — Например, если у мелководного вида есть близкий родственник на глубине, может быть, этот мелководный вид уже был готов к холоду? Может быть, он заранее обладал чертами, которые помогли его потомку выжить в бездне?»
Главная проблема для моллюсков на глубине — еда. Их мелководные родственники питаются фитопланктоном, которому нужен солнечный свет. На дне океана фитопланктона нет. Поэтому выжить там смогли только те, кто нашел альтернативный источник энергии.
Некоторые моллюски заключили союз с бактериями. Эти бактерии поселяются в жабрах и получают энергию не из света, а из химических веществ — серы, метана и других соединений, которые вырываются из гидротермальных источников. Бактерии кормят моллюска, моллюск дает бактериям дом. Классический симбиоз. Но, как выяснили ученые, путь к этому союзу у разных групп моллюсков занял миллионы лет и привел к разным результатам.
Первая группа — морские черенки. Они подружились с бактериями очень давно, еще в раннем палеозое, больше 450 миллионов лет назад. И миллионы лет они спокойно жили на мелководье. Они уже были готовы к жизни в условиях, где нет света.
«Они были преадаптированы, — поясняет Яблонски. — То есть уже имели все нужные качества. Поэтому они начали постепенно проникать в глубоководные районы, когда появлялась возможность. Одиночные виды спускались туда, селились, но почти никогда не давали вспышку видообразования».
Ученые назвали эту стратегию «постепенным проникновением». Виды уходили на глубину, но новых видов там почти не создавали.
Вторая группа — одна из ветвей мидий — пошла другим путем. Примерно 60 миллионов лет назад они тоже заключили союз с бактериями. Но когда эта ветвь спустилась в темноту, она не просто выжила, а взорвалась разнообразием. Из одной линии развилось как минимум 70 новых видов. Они освоили глубину, захватили ее и процветают там до сих пор.
Конечно, реальность сложнее любой схемы. Есть виды, которые находятся где-то посередине между этими двумя сценариями. Но главный вывод ученых звучит четко: одни группы заходили на глубину робко, по одному виду. Другие — начинали бурно размножаться и исследовать новую среду обитания.
Параллельно та же команда ученых работает над амбициозным проектом — созданием трехмерного эволюционного дерева для всех двустворчатых моллюсков. Они уже получили объемные изображения 90% существующих родов с помощью микрокомпьютерной томографии. На снимках видно все: форма раковины, текстура, места крепления мышц, строение замка, соединяющего створки.
Раньше, чтобы включить в анализ вымершие виды, ученым приходилось вручную изучать каждую окаменелость. Это занимало годы. Теперь исследователи подключают машинное обучение. Нейросети смогут быстро обрабатывать морфологические данные и добавлять их в общее эволюционное дерево вместе с данными генетическими. «Мы сможем включить в древо и ныне живущие, и вымершие виды одновременно, — объясняет Гезелайя. — Раньше такого никто не делал. Теперь мы можем задать вопросы, которые даже не решались сформулировать».
9 самых глубоких мест на Земле: от океанских тайн до рукотворных пропастей
Голубое блюдечко с присосками: новый вид моллюска обнаружили на дне океана
Читайте «Мою Планету» в Telegram