Ксенофиофоры, известные гиганты мира одноклеточных и любители экстремальных морских глубин, установили новый глубоководный рекорд: на этот раз их нашли на дне Марианской впадины, на глубине десяти с половиной километров.

   Учёные из Института океанографии Скриппса (США) добрались до дна Марианской впадины и обнаружили там крупнейших современных одноклеточных — ксенофиофор, размер которых достигает 10–20 сантиметров. Эти удивительные амёбы известны с конца XIX века — правда, тогда их принимали за губок. Со временем зоологи договорились считать их относящимися к многоядерным фораминиферам.

   Ксенофиофоры блуждают по морскому дну, подбирая осевшие органические остатки. Некоторые из них даже зарываются на несколько сантиметров вглубь. Питаясь, ксенофиофоры выделяют клейкий секрет, на который налипает всякая всячина: крохотные минеральные частицы, обломки скелетов других организмов и прочее. Так на поверхности клеток формируется что-то вроде экзоскелета или раковины.


   Несмотря на своё обилие (до 2000 гигантских амёб на 100 кв. м.), ксенофиофоры изучены относительно слабо. Впрочем, в их пристрастии к экстремальным глубинам учёные уже имели случай убедиться. Предыдущий глубоководный рекорд этих одноклеточных составил 7 500 м: они были найдены на дне Северного Новогебридского жёлоба в Тихом океане. Теперь же установлена глубина жизнеобитания в 10 641 м.

   Исследователям удалось снять, что происходит на дне Марианской впадины, с помощью особой глубоководной камеры, способной выдерживать многотонное давление воды. Камера, заключённая в сверхпрочный стеклянный пузырь, давала при этом довольно чёткое изображение происходящего вокруг. Кроме ксенофиофор, исследователям удалось увидеть сверхглубоководную медузу, так что представление о безжизненных мрачных глубинах Мирового океана, скорее всего, не соответствует действительности. Не исключено, что даже в таких экстремальных условиях обитает гораздо больше живых существ, чем мы могли себе представить, даже если не брать в расчёт вездесущих бактерий.

   Ксенофиофоры замечательны не только тем, что это крупнейшие одноклеточные. Они способны накапливать много свинца, урана и ртути, что говорит об их малой чувствительности к ядовитым тяжёлым металлам.


оме того, они, как можно догадаться, обладают способностью выдерживать высокое давление, жить в условиях низких температур и отсутствия света. Однако, несмотря на эти замечательные качества, ксенофиофоры — довольно хрупкие организмы. Сейчас исследователи прикидывают, как можно поместить этих амёб в аквариум с постоянным высоким давлением воды, чтобы получить возможность изучать их в более комфортных лабораторных условиях, а не на многокилометровой глубине.

Источник: secretworlds.ru

Несмотря на то, что весьма очевидные яйцеклетки птиц и рыб большинство людей ест почти ежедневно, при словах «одноклеточный организм» представляется нечто такое, что можно разглядеть лишь в микроскоп. Действительно, подавляющее большинство одноклеточных тварей не превышает габаритов в сотые доли миллиметра, и это объяснимо рядом факторов. Крупным живым клеткам труднее поддерживать целостность структуры, сложнее транспортировать пищу и отходы внутри организма, кроме того, внушительный рост требует изрядной энергии, что эволюционно невыгодно.

Но мир микробов богат на виды, стар и разнообразен, посему полон исключениями из правил. И некоторые организмы, к коим прилепить бы приставку «микро-», вопреки эволюционной выгоде достигают совсем не микроскопических размеров. Что, естественно, восхищает и завораживает.

Инфузория-трубач

Это пресноводное существо похоже на трубу древнего граммофона и вырастает до 2 мм в длину, поэтому инфузорию-трубача можно изучать без приборов. Простейшие рода Stentor хорошо известны любителям микробов. Два миллиметра не кажутся супердлиной, однако же многие многоклеточные дети природы занимают гораздо меньше места в среде обитания и на предметных стеклах.


stentor-1

Инфузорию-трубача делает колоссом в мире мелюзги её анатомия. В отличие от заурядных эукариот, Stentor содержит в себе не одно, а несколько ядер. Это облегчает ему ежедневный труд по поддержанию себя в духе. В случае данной инфузории многочисленные малые ядра отвечают за размножение, а большое ядро — макронуклеус — заведует всем прочим, играя роль этакого мозгового центра.

stentor-2

Тельце трубача покрыто ресничками разной длины. Их дружные движения позволяют инфузории плавать. Питаются эти колоссы микрокосма, например, илом. Функцию рта выполняет узкая оконечность «трубы». При этом в пищу попадают некоторые бактерии, небольшие простейшие и даже крошечные невезучие многоклеточные.

stentor-3

iv>

Багамская громия

Однажды ученые из Техасского универа отправились на дно морское рядом с Багамскими островами и обнаружили там, в сумрачных глубинах, десятки необычных сферических объектов размером с виноградины. Эти объекты казались неподвижными, но явно оставляли следы на песке длиной до полуметра. Сначала специалисты думали о каких-то неизвестных моллюсках или даже странно себя ведущих какашках. Правда же изумила, ибо загадочные кучки оказались шаровидными простейшими диаметром до 3 сантиметров. Которые катились по дну морскому в почти нулевой температуры воде.

gromia-1

Багамская громия является амебоподобным организмом, имеющим раковину, мягкую и пористую. В отверстия в оной просовываются псевдоподии, с помощью чего громия перемещается по дну, питаясь органикой, попавшейся по пути.

gromia-2

Открытие этого существа изменило некоторые взгляды на эволюцию живых существ, поскольку ранее считалось, что первыми еще в докембрийскую старину научились ползать многоклеточные животные с двусторонней симметрией. А следы, которые оставляет громия, весьма похожи на древние окаменелые отпечатки, которым почти 2 миллиарда лет.

К сожалению, мало что известно об этих мячиках с цитоплазмой, потому что доставить в лабораторию живые экземпляры громий очень трудно. Несмотря на свои раковины, простейшие весьма хрупки и уязвимы. Ученые говорят, что они гораздо мягче ягод винограда, на которые эти гиганты-микробы чем-то похожи.


gromia-3

Ацетабулярия

Известная как «русалочий бокал», ацетабулярия представляет собой уникальный род зеленых водорослей, подобных по форме шляпочным грибам. Эти растения мелководья тропических морей бывают до 10 см в длину и растут обычно группами, крепясь ножками к донным камням и красуясь своими светло-зелеными шапочками.

acetabularia-1

Обычно крупные одноклеточные существа имеют более одного ядра, чего не скажешь об удивительной ацетабулярии, которая большую часть жизни проводит всего с одним гигантским вместилищем ДНК, расположенным в основе своего «стебелька». Только в час размножения образуются добавочные ядра, мигрирующие в верхушку водоросли, где они превращаются в спороподобные цисты, кои после зимовки и сложной трансформации становятся молодыми ацетабуляриями. Жизненный цикл этих колоссальных ценоцитов составляет около трех лет.

acetabularia-2

В ходе экспериментов, проведенных за деньги нацистов в 1930-х и 40-х годах немецким ученым Иоахимом Хаммерлингом, было установлено, что после пересадки одному виду ацетабулярии ядра водоросли другого вида исходное растение начинает формировать новую шляпку, преображаясь в необычный гибрид.

>
acetabularia-3

Кроме того, «бокал, из которого пьют русалки» прекрасно регенерирует, будучи поврежденным, чем весьма напоминает некоторые многоклеточные виды мира флоры и фауны.

acetabularia-4

Пузатая валония

Одни кличут эту забавную мелководную тварь «глазом моряка», другие — просто «водорослью-пузырем». Валония пузатая без труда вырастает до 4 см в диаметре и даже больше, один организм — одна живая клетка со многими ядрами, чаще всего территориально одинокая и всегда похожая на отполированный камушек зеленоватого окраса. Иногда на поверхности этого одноклеточного морского чуда приживаются и мелкие «многоклеточники».

valonia-1

Несмотря на биологическую странность и экзотический облик водоросли, пузатую валонию не жалуют владельцы больших морских аквариумов. Если растение случайно вселится, то захватит всё дно, от него ужасно трудно избавиться. Давить или рвать на части сей живучий сорняк — не дело, ибо именно клеточным делением пузатая валония с ее «коллекцией» ядер и размножается.


valonia-2

valonia-2-2

Каулерпа тиссолистная

Про неё можно подумать, будто это какой-то папоротник, однако по сути своей сие растение гораздо проще. И значительно решительнее в росте. То, что неопытному ныряльщику покажется зарослями подводной флоры, на деле окажется одной или всего несколькими живыми клетками, «маскирующимися» под сложные многоклеточные кущи. Эти примитивные создания называются «каулерпа таксифолия», или просто каулерпа-ёлочка, удивительный ползучий стебель тиссолистный. Одна клетка этой зеленой водоросли с её бесчисленными хранилищами ДНК может очень быстро раздаться почти на три метра вширь, что регулярно происходит в Средиземном море, разрушая здоровую экологию тамошних глубин. За что каулерпа-елочка признана особо злостным сорняком. В Калифорнии этот «микроб-гигант» вообще считается незаконным видом.

caulerpa-1


Средиземноморская разновидность тиссолистной каулерпы, клетки которой достигают рекордных габаритов, своим статусом вредителя обязана человеку. Еще полвека назад эта необычная водоросль в Средиземном море не обитала совсем. Но в 1970-х некий аквариум в Германии заказал из тропиков образцы каулерпы, но не просто для красоты и несложного ухода. Пытливые немцы подвергли «елочку» техническим издевательствам. Макрофит облучали ультрафиолетом и обрабатывали химическими мутагенами. В результате получился одноклеточный монстр, очень быстро растущий и устойчивый к понижению температуры обитания. Холодостойкую и симпатичную с виду водоросль в 1980 году выпустили в Средиземное море — кто-то из аквариумистов-любителей из Монако постарался.

caulerpa-2

За четыре года случилось неминуемое. После бегства из аквариума мутировавшая каулерпа победоносно оккупировала прибрежные воды Средиземноморья. В отличие от природного собрата, клетка-мутант оказалась не только агрессивной, но и устойчивой к загрязнениям. К тому же, способной регенерировать из кусочка размером всего в сантиметр. И ядовитой. Попытки очистить от зарослей каулерпы курортное мелководье провалились.

caulerpa-3

Поэтому в конце 20 века за одноклеточным организмом «каулерпа таксифолия» закрепилось прозвище «водоросль-убийца». Растение включено в сотню наиболее опасных инвазивных видов, остановить распространение коих — священный долг каждого неравнодушного землянина.


caulerpa-4

Амёба Хаос

Вообразите амёбу из школьного учебника. Увеличьте её до размеров кунжутного зернышка. У вас получится существо Chaos carolinensis. Поскольку такие простейшие постоянно меняют форму, то рекордсмены среди хаосов способны вытягиваться до 5 мм в длину. Столь грузных одноклеточных можно фатально ранить, просто накрыв предметным стеклышком микроскопа.

chaos-1

Несмотря на свои внушительные размеры, Chaos carolinensis ведёт себя так же, как его микроскопические родственники, носители ложноножек. С помощью псевдоподий хаосы перемещаются, ими же хватают еду. Затем еда в вакуолях переваривается живьем, а остатки мусором выбрасываются из клетки наружу. Питается громадная амеба микробами других видов, а также мелкими животными вроде ветвистоусых рачков. Хаос будет есть почти нон-стоп до тех пор, пока не станет готов к размножению.

chaos-2

Подобно соседям по списку великанов мира микробов, одноклеточный хаос имеет множество контрольных центров, просто потому, что управлять столь массивной клеткой одно ядро не в силах. В зависимости от размера, Chaos carolinensis может обладать до 1000 ядер.


chaos-3

Спиростомум

Инфузорию спиростомум можно найти и узреть как в пресных, так и в соленых водах. И принять за какого-то маленького червячка. Вытянутое тельце спиростомума достигает в длину 4 миллиметров. Лишь при взгляде в окуляр микроскопа становится ясно, что это подвижное существо — одна большая и очень длинная клетка, покрытая густым лесом ресничек.

spirostomum-1

Спиростомум — чемпион мира микробов по способности к изменению объема тела. Будучи потревоженной, инфузория может ужаться на 75% за время менее 1/200 секунды — быстрее, чем любая иная живая клетка.

spirostomum-2

В отличие от прожорливых инфузорий-трубачей, спиростомум не ест многоклеточных существ, а обходится лишь бактериями. Размножаются великаны простым делением и очень не любят, если в воде имеются тяжелые металлы, что делает этих инфузорий друзьями экологов.

spirostomum-3

Сирингаммина хрупчайшая

Еще один нелишний кандидат на звание крупнейшего одноклеточного существа на Земле — хрупкий «монстр» из класса ксенофиофор. В этот класс «носящих чужие тела» организмов входит множество жителей океанского дна, сгустков цитоплазмы, строящих для себя в вечной ночи непрочные плетеные «домики» из останков иных тварей, например, губок или радиолярий. Строительный клей клетки ксенофиофор делают сами, по командам, поступающим химически из многочисленных ядер, что плавают в массивных сгустках цитоплазмы. Самый крупный из таких сгустков достигает 20-сантиметровых размеров, охотно колонизируется червями и носит видовое имя Syringammina fragilissima.

syringammina-1

К сожалению, жизнь и биология сирингаммины («песчаной флейты Пана» в переводе) до сих пор мало изучена. Ученые подозревает, что питается это одноклеточное бактериями, но как выглядит сам процесс, никто не видел. Есть мнение, что микробов для своего рациона сирингаммина хрупчайшая выращивает сама внутри себя. Механизм размножения этих ризарий также неясен.

syringammina-2

Открыли хрупких глубоководных существ в 1882 году шотландцы, у родных североморских берегов. Впоследствии сирингаммин нашли и на шельфе севера Африки.

syringammina-3

Имя им легион…

Среди наземных одноклеточных гигантов особого внимания заслужили, конечно, слизевики метровой длины, обитатели мертвой древесины. Которых поначалу и долгое время принимали за грибы.

slime-mould-1

Однако слизевики (в частности, многоголовый фузариум) оказались не только примитивнее, но и в чем-то гораздо умнее грибов. Об интересных выводах японских ученых на сей счет можно прочитать в материале о животных, которые, возможно, умнее нас.

slime-mould-2

Источник: neobychno.com

Почти на километровой глубине, куда бы мы ни посмотрели, рассыпаны в донной грязи какие-то шарики. И от них назад еще следы тянутся, как будто эти штуковины ехали вверх, — вспоминает о своей экспедиции на Багамы молекулярный биолог Михаил Матц. — Одна из теорий была, что, может, это какашки чьи-то: кто-то прополз, накакал и уплыл — ну, бывает. Но не так же прям, товарищи, что все кругом ими засыпано. Мы подумали: может, морской ежик? Нет. Потом: какие-нибудь улитки? Они ж следы оставляют. Тоже нет. Когда достали, выяснилось, что это такой упругий шарик. А внутри ничего нет, водичка…

Найти дочку фермера на дне океана

Большая аудитория Политехнического музея в Москве. Знаменитое место. С этой сцены читали свои стихи Маяковский и Евтушенко, пели Окуджава и Высоцкий, рассказывали о достижениях науки Курчатов и Ландау.

Сейчас здесь стоит Михаил Матц. Как положено американскому профессору, в джинсах и клетчатой рубашке. Когда-то он окончил биофак МГУ, защитил кандидатскую в Институте биоорганической химии. Теперь он в Техасском университете в Остине руководит лабораторией экологической геномики. В Москву наведывается нечасто, а с публичной лекцией впервые.

— Расскажу я о такой замечательной активности человечества, как исследование океанских глубин, — начинает Матц. — Есть такие вещи, которые человечество просто обязано делать. Летать на Марс — одна из таких вещей, исследовать звездное пространство, а еще — нырять в глубину океана. Неважно зачем. Важно, что мы это должны делать. Должны лезть во все эти дырки, чтобы чувствовать, что мы действительно человеческая цивилизация. Мне повезло поучаствовать в этом немножечко…

В зале собралась довольно разношерстная публика: тинейджерки в зеленых колготках, школьники с тетрадками из продвинутых гимназий, солидные ученые-биологи с заост­ренными бородками…

— Сначала я назвал свое выступление «Гигантские амебы». Потом попытался придумать что-то более интересное и не смог, — улыбается со сцены Михаил и пролистывает слайды на большом экране.

Начинает он почему-то с представлений о жизни в океане у древних греков, которым это все было интересно, и у викторианских джентльменов, считавших, что на дне никакой жизни нет. Минут через двадцать он добирается до XXI века, точнее до своей глубоководной экспедиции.

В 2007 году Матц с коллегами отправился в экспедицию на Багамы, в район островка Сан-Саль­вадор. Кстати, тоже историческое место. Именно здесь каравеллы Колумба впервые достигли суши, и отсюда началось открытие Америки.

— Что-то нас клюнуло, что мы должны поехать на Багамы, понырять и посмотреть, что там на дне, — вспоминает Михаил Матц. — На островах было очень хорошо, прекрасная погода. Никаких амеб мы не искали. Никто из нас даже не знал, что бывают такие вот амебы. В нашей команде все изучали исключительно взаимодействие жизни и света — это зрение, люминесценция, флюоресценция, поляризация, маскировка. Идея была изучить адаптацию живых организмов к разным уровням освещения. Поэтому искали мы что-то раскрашенное, что-то клыкастое, зубастое, способное светиться в полной темноте. Наше открытие — типичный случай «как найти то, не знаю что». Такая научная удача. Как сказал по этому поводу один мой коллега, «научная удача — это когда вы ищете иголку в стоге сена, а находите дочку фермера». Вот примерно то же самое произошло и с нами.

Ученые спускались на глубоководном аппарате Johnson Sea Link. По возможностям он скромнее, чем российские «Миры», но на километр погружаться может. С виду аппарат больше напоминает вертолет — здоровенный стеклянный шар, со всех сторон обвешанный баллонами и оборудованием. В этот шар залезают ученый и пилот. Пилот рулит и собирает пробы автоматическим манипулятором; ученый управляет приделанной снаружи видеокамерой, указывает, куда плыть и какие экземпляры хватать.

— У аппарата есть такая большая рука, — объясняет Матц. — На этой руке, как у каждого уважающего себя робота, есть три разных инструмента: хваталка, черпалка и сосалка. Сосалка просто шлангом засасывает пробу, черпалка зачерпывает кусок и складывает в баночку. Ну, а хваталка хватает то, что можно схватить. Пилот управляет этой рукой с восхитительной точностью. На моих глазах он поймал рыбу. Я говорю: «Смотри, Дон, какая рыбка интересная, берем?» — «Берем» — и хвать ее. А это трудно. Тем более что там не удобные консоли, как в видеоиграх, а что-то допотопное. Это ж 70-х годов аппарат.

Во время своих погружений Матц увидел, что дно покрыто некими шариками в два-три сантиметра диаметром.

— Я думал, это какашки, — не без иронии в голосе признается Михаил, — и решил собрать интересный образец. Хотя когда-то, когда был студентом, зарекался: что бы ни случилось, какашки я изучать не буду! Должна же быть какая-то черта… Ан нет, дал слабину, собрал это — в виде курьеза, если хотите.

Но когда этот шарик подняли на борт исследовательского судна, выяснилось, что это вовсе не испражнения какого-то морского существа, а самостоятельный организм.

— Если его очистить от грязи, то выглядит он так: прозрачная мембранка, под ней что-то зелененькое с дырочками. Если раздавить, лопается, а внутри просто вода. И размером с мою фалангу пальца. Это такая огромная одна клетка! — восклицает Матц. — На корабле было много морских биологов, и все они не в первый раз были в глубоководном рейсе, но никто раньше эту штуку не видел.

Самая крупная, самая древняя, самая ползучая…

«Амеба (корненожка) — относительно крупный организм, достигающий размера 0,5 миллиметра…» — уверяет нас энциклопедия. Тот шарик, который привез к себе в лабораторию Михаил Матц, был в диаметре почти три сантиметра. И он оказался амебой.

Матц — молекулярный биолог, поэтому виды он определяет так: образец растолочь, растворить, выделить ДНК, наугад расшифровать сотню участков и сравнить с тем, что есть в базах данных. Точнее способа пока не существует.

Анализ генов показал, что поднятое со дна океана существо является именно амебой. Только гигантской. Представьте себе, что биологи нашли питона длиной километр или оленя ростом с пятидесятиэтажный дом. По соотношению размеров это примерно то же самое.

— Это одна-единственная клетка величиной с виноградину! — восхищается Матц. — Я думаю, что она многоядерная. К сожалению, этого мы посмотреть не сумели, так как подняли только один образец, который я полностью извел на секвенирование.

Когда стали искать другие случаи обнаружения таких одноклеточных гигантов, нашли лишь одну статью британских ученых. Они в 2000 году исследовали глубины Персидского залива. Спускали на глубину трех километров камеру, и в кадр попали небольшие шарообразные существа. Анализ ДНК показывает, что это тот же самый вид, что и найденный Матцем.

— Однако есть большая разница между организмом в Персидском заливе и нашим, — объясняет Михаил. — Там они абсолютно круглые, а наши немного вытянутые. Но главное — «персидские» не могут передвигаться, не оставляют никаких следов. А наши амебы оставляют за собой характерный след.

Эти следы амеб-виноградин подозрительно похожи на те, которые палеонтологи приписывают многоклеточным животным, жившим примерно 1,8 млрд лет назад. То есть…

— Наш зверек, похоже, является самым долгоживущим организмом на Земле, по крайней мере из тех, которых можно увидеть невооруженным глазом, — улыбается Матц. — Мне хочется верить, что вот такого рода одноклеточные организмы крупного размера и были основным населением нашей планеты до того, как возникли животные типа нас с вами.

Конечно, жизнь на Земле появилась гораздо раньше — цианобактерии плавали в океане еще 3,5 млрд лет назад. Но что это была за жизнь?! Микроскопические примитивные создания, не имевшие даже клеточного ядра. А амеба — полноценный эукариот, вполне упитанный и активный. Это пусть простейшее, но почти животное.

Вообще вопрос, когда появились первые животные на Земле, вызывает бурные споры среди палеонтологов. Самая смелая дата — 1,5 млрд лет назад. Организм, найденный на Багамах, старше. А если сравнивать с динозаврами, то те кажутся просто младенцами — всего-то 230 млн лет назад. При этом всевозможные диплодоки и бронтозавры давным-давно вымерли, а эти шарики бодро ползают по дну океана.

Следы, оставляемые гигантскими амебами, — это еще одна сенсация. Она подтверждает подлинность одного из самых загадочных событий в истории жизни на Земле — Кембрийского взрыва.

Одноклеточные лишились алиби

Кембрийский взрыв — это по значимости почти такое же событие, как появление жизни вообще. Три миллиарда лет природа довольствовалась простыми формами — бактерии, микроскопические одноклеточные. И вдруг 540 млн лет назад разнообразие и сложность видов расцвели пышным цветом. За какие-то 20–30 млн лет — по палеонтологическим меркам это считай что мгновенно — появились все типы позвоночных животных. После этого ничего принципиально нового эволюция не создала, она только дорабатывала то, что возникло в начале кембрийского периода.

— Дарвин счастлив, когда эволюция выглядит вот так, — комментирует Матц свой очередной слайд. На экране появляется схема происхождения видов, по которой все организмы появляются постепенно: из единого ствола вырастают иерархические веточки, символизирующие роды, семейства, отряды, классы. Ниже — фото улыбающегося Дарвина.

— Однако все выглядит не совсем так, — Михаил нажимает на кнопку пульта и появляется другая схема: куст из параллельных веточек. Под схемой — фото печального Дарвина.

Сам отец эволюционной теории очень переживал из-за Кембрийского взрыва. Ведь по его теории все организмы должны были появляться в разное время, от более простого к сложному. Сам Дарвин предполагал, что взрыв этот ненастоящий: организмы эволюционировали постепенно, но по каким-то причинам не оставляли ископаемых останков вплоть до кембрия.

Сейчас существует два десятка объяснений, почему же случилось такое буйство природы. В числе версий и резкий рост концентрации кислорода, и глобальная климатическая катастрофа, и «гонка вооружений» между хищниками и жертвами. Но самое простое — вслед за Дарвином предположить, что никакого взрыва не было. Этой точки зрения до сих пор придерживаются многие ученые.

Они уверяют, что многоклеточная жизнь до кембрия вполне себе развивалась, только была она без позвоночников, панцирей и раковин, поэтому палеонтологи не могут найти никаких останков. К тому же уже не раз обнаруживались следы чего-то ползающего, которые гораздо древнее кембрия. Например, в Индии в отложениях, возраст которых больше миллиарда лет, найдены отпечатки существ диаметром до пяти миллиметров. Они двигались сквозь мягкие породы и должны были быть чем-то похожими на земляных червей.

— Палеонтологи же как считают? — говорит Михаил. — Если вы проползли в одном направлении по поверхности грязи — значит, у вас были передний и задний конец. И, кроме того, пузечко и спина, и, значит, вы были многоклеточным двусторонне-симметричным животным. Как улитки, как мухи или большие обезьяны типа нас. Но наши одноклеточные — амебы — прекрасно ползут и оставляют следы, неотличимые от тех, по которым палеонтологи устанавливают раннее, докембрийское происхождение многоклеточных. Наш зверь предлагает рациональное объяснение этим следам.

Открытие гигантских амеб непосредственно не подтверждает, что Кембрийский взрыв действительно был. Но палеонтология во многом напоминает криминалистику: результаты багамской экспедиции не доказывают напрямую чью-то вину, зато лишают подозреваемого алиби. То есть и одноклеточные могли совершать то, что оставило следы на месте преступления.

Матц уверен, что Кембрийский взрыв был. И у него есть своя гипотеза, соответствующая роду его занятий — молекулярной биологии.

— Природа мутации тогда была другой, — с жаром доказывает профессор. — Случайное нарушение генетического аппарата при передаче наследования приводило к гораздо более серьезным изменениям. Тогда у организмов вырастали дополнительные ноги и головы. Сейчас у нас система взаимодействия между генами настолько устойчива, что даже сравнительно сильные нарушения не вызывают каких-то волшебных уродов, из которых потом может произойти что-то полезное. В те времена, мне хочется верить, сама иерархическая структура взаимодействия между генами и между белками была не развита. И устроена как-то по-другому, поэтому позволялись гораздо бóльшие вариации. Впрочем, это лишь одна из полутора десятков возможных гипотез.

Джеймс Кэмерон нам поможет

Лекция заканчивается. Михаила долго не отпускают старые знакомые по МГУ и Институту биоорганической химии. После дружеских объятий и обещаний не теряться мы остаемся втроем: я, Матц и его подруга. Звонит телефон: еще одна партия друзей уже ждет его в кофейне.

— Куда-куда подходить? — переспрашивает Матц. — Сразу за «Китайским летчиком»? Понял. Найду. Не потеряюсь.

Он не торопится. Ему нравится рассказывать про своих амеб даже после полуторачасовой лекции. Мы все вместе не спеша идем по Москве.

Возле подземного перехода я теряюсь: как нам пересечь площадь, чтобы выйти к «Китайскому летчику»? Михаил ведет абсолютно уверенно. Хотя теперь он в России бывает нечасто, один-два раза в «годичек», как он это слово произносит. Он вообще любит смягчать слова: «цилиндрик», «окошечки», «тихонько», «пузыречки»… В Штатах же Матц оказался по вполне стандартной случайности: приехал на конференцию, заехал к приятелю приятеля, и тот уговорил его остаться. Пока не жалеет.

— Почему вы подняли только одну амебу? Их же там куча, судя по фотографиям.

— Да я мог бы сотни их выловить. Знать бы, на что смотрел!

— Когда вы напечатали статью, как к этому отнеслось научное сообщество?

— Было довольно трудно опубликоваться, потому что мы искали совсем другое и не собрали достаточных данных. Но когда напечатали, народ это дело подцепил, про нашу статью написали анонс в журнале Science, меня записали в палеонтологи. А эти амебы теперь у них называются «матцо-боллс» — «шарики Матца». Такой тонкий юмор: matz o-balls на самом деле шарики из мацы, типичный продукт на «кошерной» полке американского супермаркета.

— Палеонтологи не пытались протестовать? Все-таки вы вторглись на чужую территорию.

— Они меня сразу полюбили. Палеонтологи вообще любят всякого человека, который вылезает с идиотическими теориями, которые потом можно критиковать, обсуждать, опровергать. Это подпитывает дух здорового научного противоречия.

— Какие у них были возражения?

— В основном я слышал критику, которую считаю правильной и логичной: у меня нет прямого доказательства, что амебы действительно перемещаются сами и оставляют этот след. Хотя есть огромное количество косвенных данных. Например, их точно не может передвигать течение. Если их гонять течением, то не будет следов на грунте, они же легонькие. Но чтобы получить прямые доказательства, нужно еще раз спуститься на дно моря и посидеть возле этой амебы, скажем, дня три с автономной камерой, которая будет щелкать по кадрику каждые пять минут.

— Так почему вы не организуете новую экспедицию и не добудете прямые доказательства?

— Понимаете, десятидневная экспедиция стоит примерно 800 тысяч долларов. Их добыть, скажем так, трудновато. Я над этим работаю.

— А в России можно было бы собрать такую экспедицию?

— Конечно. У нас же «Миры» есть. С «Мирами» я бы с радостью сходил. Я просто не знаю, каким образом организуются с ними экспедиции. Сейчас они, насколько мне известно, ныряют на Байкале. Как их с Байкала выцеплять? Нужно найти концы, кому написать мейл.

— Лучше сразу в блог президенту…

— Скорее, режиссеру фильма «Титаник» Джеймсу Кэмерону, он знает.

Мы выходим на поверхность. Нас то и дело обгоняют фанаты «Спартака» с пивными бутылками. У Матца опять звонит телефон: ему срочно нужно уехать. Он разводит руками и виновато улыбается. Интервью нужно сворачивать. Кафе тоже отменяется. Напоследок не выдерживаю:

— Вам не было страшно спускаться на дно океана?

— Это вообще очень нестрашный аппарат. Там главное — не заснуть к чертовой матери. А не спать невозможно, потому что там еще одеялки, подушки — сидений-то нет. Темно, тишина. А пока до дна донырнешь — это же минут сорок, — подлодка идет с выключенными фонарями, чтобы электричество экономить. Тихонько тонешь, и все становится чернее и чернее. Двести метров — и волн уже никаких не чувствуется. Тишина, пузыречки.

Фото: Luc Cuyvers/CORBIS/FOTOSA.RU; фотографии предоставлены Михаилом Матцем и Harbor Branch Oceanographic Institution (3); Stefan Bengtson, Birger Rasmussen (2)

Источник: expert.ru

— Почти на километровой глубине, куда бы мы ни посмотрели, рассыпаны в донной грязи какие-то шарики. И от них назад еще следы тянутся, как будто эти штуковины ехали вверх, — вспоминает о своей экспедиции на Багамы молекулярный биолог Михаил Матц. — Одна из теорий была, что, может, это какашки чьи-то: кто-то прополз, накакал и уплыл — ну, бывает. Но не так же прям, товарищи, что все кругом ими засыпано. Мы подумали: может, морской ежик? Нет. Потом: какие-нибудь улитки? Они ж следы оставляют. Тоже нет. Когда достали, выяснилось, что это такой упругий шарик. А внутри ничего нет, водичка…

Найти дочку фермера на дне океана

Большая аудитория Политехнического музея в Москве. Знаменитое место. С этой сцены читали свои стихи Маяковский и Евтушенко, пели Окуджава и Высоцкий, рассказывали о достижениях науки Курчатов и Ландау.

Сейчас здесь стоит Михаил Матц. Как положено американскому профессору, в джинсах и клетчатой рубашке. Когда-то он окончил биофак МГУ, защитил кандидатскую в Институте биоорганической химии. Теперь он в Техасском университете в Остине руководит лабораторией экологической геномики. В Москву наведывается нечасто, а с публичной лекцией впервые.

— Расскажу я о такой замечательной активности человечества, как исследование океанских глубин, — начинает Матц. — Есть такие вещи, которые человечество просто обязано делать. Летать на Марс — одна из таких вещей, исследовать звездное пространство, а еще — нырять в глубину океана. Неважно зачем. Важно, что мы это должны делать. Должны лезть во все эти дырки, чтобы чувствовать, что мы действительно человеческая цивилизация. Мне повезло поучаствовать в этом немножечко…

В зале собралась довольно разношерстная публика: тинейджерки в зеленых колготках, школьники с тетрадками из продвинутых гимназий, солидные ученые-биологи с заостренными бородками…

— Сначала я назвал свое выступление «Гигантские амебы». Потом попытался придумать что-то более интересное и не смог, — улыбается со сцены Михаил и пролистывает слайды на большом экране.

Начинает он почему-то с представлений о жизни в океане у древних греков, которым это все было интересно, и у викторианских джентльменов, считавших, что на дне никакой жизни нет. Минут через двадцать он добирается до XXIвека, точнее до своей глубоководной экспедиции.

В 2007 году Матц с коллегами отправился в экспедицию на Багамы, в район островка Сан-Сальвадор. Кстати, тоже историческое место. Именно здесь каравеллы Колумба впервые достигли суши, и отсюда началось открытие Америки.

— Что-то нас клюнуло, что мы должны поехать на Багамы, понырять и посмотреть, что там на дне, — вспоминает Михаил Матц. — На островах было очень хорошо, прекрасная погода. Никаких амеб мы не искали. Никто из нас даже не знал, что бывают такие вот амебы. В нашей команде все изучали исключительно взаимодействие жизни и света — это зрение, люминесценция, флюоресценция, поляризация, маскировка. Идея была изучить адаптацию живых организмов к разным уровням освещения. Поэтому искали мы что-то раскрашенное, что-то клыкастое, зубастое, способное светиться в полной темноте. Наше открытие — типичный случай «как найти то, не знаю что». Такая научная удача. Как сказал по этому поводу один мой коллега, «научная удача — это когда вы ищете иголку в стоге сена, а находите дочку фермера». Вот примерно то же самое произошло и с нами.

 

 Ученые спускались на глубоководном аппарате Johnson Sea Link. По возможностям он скромнее, чем российские «Миры», но на километр погружаться может. С виду аппарат больше напоминает вертолет — здоровенный стеклянный шар, со всех сторон обвешанный баллонами и оборудованием. В этот шар залезают ученый и пилот. Пилот рулит и собирает пробы автоматическим манипулятором; ученый управляет приделанной снаружи видеокамерой, указывает, куда плыть и какие экземпляры хватать.

— У аппарата есть такая большая рука, — объясняет Матц. — На этой руке, как у каждого уважающего себя робота, есть три разных инструмента: хваталка, черпалка и сосалка. Сосалка просто шлангом засасывает пробу, черпалка зачерпывает кусок и складывает в баночку. Ну, а хваталка хватает то, что можно схватить. Пилот управляет этой рукой с восхитительной точностью. На моих глазах он поймал рыбу. Я говорю: «Смотри, Дон, какая рыбка интересная, берем?» — «Берем» — и хвать ее. А это трудно. Тем более что там не удобные консоли, как в видеоиграх, а что-то допотопное. Это ж 70-х годов аппарат.

Во время своих погружений Матц увидел, что дно покрыто некими шариками в два-три сантиметра диаметром.

— Я думал, это какашки, — не без иронии в голосе признается Михаил, — и решил собрать интересный образец. Хотя когда-то, когда был студентом, зарекался: что бы ни случилось, какашки я изучать не буду! Должна же быть какая-то черта… Ан нет, дал слабину, собрал это — в виде курьеза, если хотите.

Но когда этот шарик подняли на борт исследовательского судна, выяснилось, что это вовсе не испражнения какого-то морского существа, а самостоятельный организм.

— Если его очистить от грязи, то выглядит он так: прозрачная мембранка, под ней что-то зелененькое с дырочками. Если раздавить, лопается, а внутри просто вода. И размером с мою фалангу пальца. Это такая огромная одна клетка! — восклицает Матц. — На корабле было много морских биологов, и все они не в первый раз были в глубоководном рейсе, но никто раньше эту штуку не видел.

Самая крупная, самая древняя, самая ползучая…

«Амеба (корненожка) — относительно крупный организм, достигающий размера 0,5 миллиметра…» — уверяет нас энциклопедия. Тот шарик, который привез к себе в лабораторию Михаил Матц, был в диаметре почти три сантиметра. И он оказался амебой.

Матц — молекулярный биолог, поэтому виды он определяет так: образец растолочь, растворить, выделить ДНК, наугад расшифровать сотню участков и сравнить с тем, что есть в базах данных. Точнее способа пока не существует.

Анализ генов показал, что поднятое со дна океана существо является именно амебой. Только гигантской. Представьте себе, что биологи нашли питона длиной километр или оленя ростом с пятидесятиэтажный дом. По соотношению размеров это примерно то же самое

— Это одна-единственная клетка величиной с виноградину! — восхищается Матц. — Я думаю, что она многоядерная. К сожалению, этого мы посмотреть не сумели, так как подняли только один образец, который я полностью извел на секвенирование.

Когда стали искать другие случаи обнаружения таких одноклеточных гигантов, нашли лишь одну статью британских ученых. Они в 2000 году исследовали глубины Персидского залива. Спускали на глубину трех километров камеру, и в кадр попали небольшие шарообразные существа. Анализ ДНК показывает, что это тот же самый вид, что и найденный Матцем.

— Однако есть большая разница между организмом в Персидском заливе и нашим, — объясняет Михаил. — Там они абсолютно круглые, а наши немного вытянутые. Но главное — «персидские» не могут передвигаться, не оставляют никаких следов. А наши амебы оставляют за собой характерный след.

Эти следы амеб-виноградин подозрительно похожи на те, которые палеонтологи приписывают многоклеточным животным, жившим примерно 1,8 млрд лет назад. То есть…

— Наш зверек, похоже, является самым долгоживущим организмом на Земле, по крайней мере из тех, которых можно увидеть невооруженным глазом, — улыбается Матц. — Мне хочется верить, что вот такого рода одноклеточные организмы крупного размера и были основным населением нашей планеты до того, как возникли животные типа нас с вами.

Конечно, жизнь на Земле появилась гораздо раньше — цианобактерии плавали в океане еще 3,5 млрд лет назад. Но что это была за жизнь?! Микроскопические примитивные создания, не имевшие даже клеточного ядра. А амеба — полноценный эукариот, вполне упитанный и активный. Это пусть простейшее, но почти животное.

Вообще вопрос, когда появились первые животные на Земле, вызывает бурные споры среди палеонтологов. Самая смелая дата — 1,5 млрд лет назад. Организм, найденный на Багамах, старше. А если сравнивать с динозаврами, то те кажутся просто младенцами — всего-то 230 млн лет назад. При этом всевозможные диплодоки и бронтозавры давным-давно вымерли, а эти шарики бодро ползают по дну океана.

Следы, оставляемые гигантскими амебами, — это еще одна сенсация. Она подтверждает подлинность одного из самых загадочных событий в истории жизни на Земле — Кембрийского взрыва.

Одноклеточные лишились алиби

Кембрийский взрыв — это по значимости почти такое же событие, как появление жизни вообще. Три миллиарда лет природа довольствовалась простыми формами — бактерии, микроскопические одноклеточные. И вдруг 540 млн лет назад разнообразие и сложность видов расцвели пышным цветом. За какие-то 20–30 млн лет — по палеонтологическим меркам это считай что мгновенно — появились все типы позвоночных животных. После этого ничего принципиального нового эволюция не создала, она только дорабатывала то, что возникло в начале кембрийского периода.

— Дарвин счастлив, когда эволюция выглядит вот так, — комментирует Матц свой очередной слайд. На экране появляется схема происхождения видов, по которой все организмы появляются постепенно: из единого ствола вырастают иерархические веточки, символизирующие роды, семейства, отряды, классы. Ниже — фото улыбающегося Дарвина.

— Однако все выглядит не совсем так, — Михаил нажимает на кнопку пульта и появляется другая схема: куст из параллельных веточек. Под схемой фото печального Дарвина.

Сам отец эволюционной теории очень переживал из-за Кембрийского взрыва. Ведь по его теории все организмы должны были появляться в разное время, от более простого к сложному. Сам Дарвин предполагал, что взрыв этот ненастоящий: организмы эволюционировали постепенно, но по каким-то причинам не оставляли ископаемых останков вплоть до кембрия.

Сейчас существует два десятка объяснений, почему же случилось такое буйство природы. В числе версий и резкий рост концентрации кислорода, и глобальная климатическая катастрофа, и «гонка вооружений» между хищниками и жертвами. Но самое простое — вслед за Дарвином предположить, что никакого взрыва не было. Этой точки зрения до сих пор придерживаются многие ученые.

Они уверяют, что многоклеточная жизнь до кембрия вполне себе развивалась, только была она без позвоночников, панцирей и раковин, поэтому палеонтологи не могут найти никаких останков. К тому же уже не раз обнаруживались следы чего-то ползающего, которые гораздо древнее кембрия. Например, в Индии в отложениях, возраст которых больше миллиарда лет, найдены отпечатки существ диаметром до пяти миллиметров. Они двигались сквозь мягкие породы и должны были быть чем-то похожим на земляных червей.

— Палеонтологи же как считают? — говорит Михаил. — Если вы проползли в одном направлении по поверхности грязи — значит, у вас были передний и задний конец. И, кроме того, пузечко и спина, и, значит, вы были многоклеточным двусторонне-симметричным животным. Как улитки, как мухи или большие обезьяны типа нас. Но наши одноклеточные — амебы — прекрасно ползут и оставляют следы, неотличимые от тех, по которым палеонтологи устанавливают раннее, докембрийское происхождение многоклеточных. Наш зверь предлагает рациональное объяснение этим следам.

Открытие гигантских амеб напрямую не подтверждает, что Кембрийский взрыв действительно был. Но палеонтология во многом напоминает криминалистику: результаты багамской экспедиции не доказывают напрямую чью-то вину, зато уничтожают алиби подозреваемого. То есть и одноклеточные могли совершать то, что оставило следы на месте преступления.

Матц уверен, что Кембрийский взрыв был. И у него есть своя гипотеза, соответствующая роду его занятий — молекулярной биологии.

— Природа мутации тогда была другой, — с жаром доказывает профессор. — Случайное нарушение генетического аппарата при передаче наследования приводило к гораздо более серьезным изменениям. Тогда у организмов вырастали дополнительные ноги и головы. Сейчас у нас система взаимодействия между генами настолько устойчива, что даже сравнительно сильные нарушения не вызывают каких-то волшебных уродов, из которых потом может произойти что-то полезное. В те времена, мне хочется верить, сама иерархическая структура взаимодействия между генами и между белками была не развита. И устроена как-то по-другому, поэтому позволялись гораздо бóльшие вариации. Впрочем, это лишь одна из полутора десятков возможных гипотез.

Назад к одноклеточным

Лекция заканчивается. Михаила долго не отпускают старые знакомые по МГУ и Институту биоорганической химии. После дружеских объятий и обещаний не теряться мы остаемся втроем: я, Матц и его подруга. Звонит телефон: еще одна партия друзей уже ждет его в кофейне.

— Куда-куда подходить? — переспрашивает Матц. — Сразу за «Китайским летчиком»? Понял. Найду. Не потеряюсь.

Он не торопится. Ему нравится рассказывать про своих амеб даже после полуторачасовой лекции. Мы все вместе не спеша идем по Москве.

Возле подземного перехода я теряюсь: как нам пересечь площадь, чтобы выйти к «Китайскому летчику»? Михаил ведет абсолютно уверено. Хотя теперь он в России бывает нечасто, один-два раза в «годичек», как он это слово произносит. Он вообще любит смягчать слова: «цилиндрик», «окошечки», «тихонько», «пузыречки»… В Штатах же Матц оказался по вполне стандартной случайности: приехал на конференцию, заехал к приятелю приятеля, и тот уговорил его остаться. Пока не жалеет.

— Почему вы подняли только одну амебу? Их же там куча, судя по фотографиям.

— Да я мог бы сотни их выловить. Знать бы, на что смотрел!

— Когда вы напечатали статью, как к этому отнеслось научное сообщество?

— Было довольно трудно опубликоваться, потому что мы искали совсем другое и не собрали достаточных данных. Но когда напечатали, народ это дело подцепил, про нашу статью написали анонс в журнале Science,меня записали в палеонтологи. А эти амебы теперь у них называются «матцо-боллс» — «шарики Матца». Такой тонкий юмор: matzo-ballsна самом деле шарики из мацы, типичный продукт на «кошерной» полке американского супермаркета.

— Палеонтологи не пытались протестовать? Все-таки вы вторглись на чужую территорию.

— Они меня сразу полюбили. Палеонтологи вообще любят всякого человека, который вылезает с идиотическими теориями, которые потом можно критиковать, обсуждать, опровергать. Это подпитывает дух здорового научного противоречия.

— Какие у них были возражения?

— В основном я слышал критику, которую считаю правильной и логичной: у меня нет прямого доказательства, что амебы действительно перемещаются сами и оставляют этот след. Хотя есть огромное количество косвенных данных. Например, их точно не может передвигать течение. Если их гонять течением, то не будет следов на грунте, они же легонькие. Но чтобы получить прямые доказательства, нужно еще раз спуститься на дно моря и посидеть возле этой амебы, скажем, дня три с автономной камерой, которая будет щелкать по кадрику каждые пять минут.

— Так почему вы не организуете новую экспедицию и не добудете прямые доказательства?

— Понимаете, десятидневная экспедиция стоит примерно 800 тысяч долларов. Их добыть, скажем так, трудновато. Я над этим работаю.

— А в России можно было бы собрать такую экспедицию?

— Конечно. У нас же «Миры» есть. С «Мирами» я бы с радостью сходил. Я просто не знаю, каким образом организуются с ними экспедиции. Сейчас они, насколько мне известно, ныряют на Байкале. Как их с Байкала выцеплять? Нужно найти концы, кому написать мейл.

— Лучше сразу в блог президенту…

— Скорее, режиссеру фильма «Титаник» Джеймсу Кэмерону, он знает.

Мы выходим на поверхность. Нас то и дело обгоняют фанаты «Спартака» с пивными бутылками. У Матца опять звонит телефон: ему срочно нужно уехать. Он разводит руками и виновато улыбается. Интервью нужно сворачивать. Кафе тоже отменяется. Напоследок не выдерживаю:

— Вам не было страшно спускаться на дно океана?

— Это вообще очень нестрашный аппарат. Там главное — не заснуть к чертовой матери. А не спать невозможно, потому что там еще одеялки, подушки — сидений-то нет. Темно, тишина. А пока до дна донырнешь — это же минут сорок, — подлодка идет с выключенными фонарями, чтобы электричество экономить. Тихонько тонешь, и все становится чернее и чернее. Двести метров — и волн уже никаких не чувствуется. Тишина, пузыречки.

Источник: rusrep.ru

В отличие от многоклеточных организмов, самых маленьких из которых все же можно рассмотреть невооруженным глазом, большинство одноклеточных организмов настолько малы, что их можно увидеть только в микроскоп. Тем не менее, среди них встречаются и настоящие гиганты микромира. Например, амебы вырастают до 0,3 миллиметров, а инфузории- туфельки до 3 мм. Но последние научные открытия доказали, что такие размеры для простейших организмов далеко не придел. Чего только стоит обнаружение удивительной ксенофиофоры.

Существование в природе этих гигантских клеток в условиях глубоководных океанских желобов расширяет наши знания о биологическом разнообразии живых организмов планеты и их способностях в адаптации для выживания в экстремальной среде.

Ксенофиофоры сегодня, пожалуй, одни из самых глубоководных одноклеточных организмов. До этого их встречали на глубине около 7 000 метров. Но, исследуя Марианскую впадину в 2011 году, исследователи натолкнулись на этот микроорганизм на невероятной глубине в 10 700 метров! Научный мир был невероятно поражен этой находке!

Ксенофиофоры, как известно по настоящий момент времени, могут достигают в диаметре 10 сантиметров и служат средой обитания для разнообразных многоклеточных животных. Впервые они были описаны биологами в далеком 1889 году, но по ошибке и недостаточности сведений о животном их отнесли к губкам. К счастью, современные исследования показали, что ксенофиофоры состоят из цитоплазмы и равномерно распределенных ядер. Это означает, что они относятся к типу простейших одноклеточных организмов — фораминифер. При этом их внешность может быть довольно разнообразной. Одни имеют форму диска, другие губки, и т.д.

Между тем подробное изучение жизни и строения ксенофиофор весьма осложнено, так как их ареал обитания этого животного довольно труднодоступен из-за крайне неблагоприятных условий окружающей среды. К тому же чрезвычайная хрупкость их тела, образцы которого удалось взять для исследований, сразу же разрушается и становится бесполезными для дальнейшего изучения.

Из известных нам точных данных можно сказать, что ксенофиофоры — самые крупные в природе одноклеточные в наши дни. Из-за особенностей мест их обитания связана высокая устойчивость животного к низким температурам и высокому давлению толщи воды на большой глубине. Так же их организм содержит много свинца, урана и ртути, которые крайне ядовиты для обычных живых клеток. Считается, что ксенофиофоры питаются, перерабатывая и фильтруя ил. Здесь они находят различных донных микроорганизмов и  подобно амёбам обволакивают добычу ложноножками.

Источник: ainteres.ru