![Informburo.kz публикует материалы "Русской службы BBC News"]()
"Мы думаем, что правим миром, но это не так". Как дьявольские черви меняют наше представление о жизни на Земле
Когда учёные обнаружили особь неизвестного ранее вида червя в глубине земной коры, необычайно удачное стечение обстоятельств привело к изменению нашего представления о жизни в экстремальных условиях.
Представьте себе, что вам удалось просверлить почву и забраться глубоко под земную кору. Там вам стало бы некомфортно очень быстро.
При отсутствии солнечного света вы бы погружались всё ближе к расплавленному ядру, температура и давление повышались бы, грунтовые воды заполняли бы щели в каменной породе... Неудивительно, если бы вы в такой ситуации пришли к выводу, что никакой организм не может выжить на глубине 1,3 км.
Но если вам повезёт, то вы увидите миллиарды бактерий, которые иногда собираются в ярко-оранжевые или белые группы, напоминающие коврики. А если бы у вас был микроскоп, то вы, возможно, смогли бы увидеть крошечного червя, использующего свои отростки, чтобы ползти по камням.
Это Halicephalobus mephisto, или дьявольский червь. Он охотится на микробов. Совершенно крошечный (длина червя сопоставима с толщиной нескольких волосинок человека), в этой лилипутской экосистеме он тем не менее подобен гиганту.
Когда червь умирает в склизкой, полной микробов плёнке на каменистой породе, его тело, полагают учёные, поглощают бактерии и другие организмы, тем самым поддерживая этот странный подземный цикл жизни.
До 1980-х годов большинство биологов считали, что жизнь не может существовать под землёй на глубине больше 30 см. Открытие дьявольского червя в 2011 году, однако, полностью изменило наши представления о глубинах Земли.
История дьявольского червя показывает, что для жизни всегда найдётся возможность – даже без солнечного света или достаточного объёма кислорода, что меняет представления учёных о том, в каких условиях организмы могут выживать, а также побуждает рассматривать новые идеи о происхождении жизни – и о её будущем.
"Если мы нашли там червя, то что ещё мы пока не нашли?" – задаётся вопросом геомикробиолог Карен Ллойд из Университета Южной Калифорнии.
Благодаря необычайно удачному стечению обстоятельств учёным удалось произвести потомство единственной найденной особи дьявольского червя. С тех пор они активно изучают получившихся отпрысков, чтобы понять, как этот вид выживает в раскалённой и тёмной Земле.
На большой глубине
Первые убедительные доказательства существования организмов глубоко под землёй появились совсем недавно. К примеру, в 1997 году в буровой скважине для разведки газа на глубине 2,8 км исследователи обнаружили бактерию.
Биолог, специалист по червям Гаэтан Боргони, основатель некоммерческого исследовательского института Extreme Life Isyensya в Бельгии, в начале 2000-х задался вопросом: могут ли небольшие черви – круглые черви, или нематоды, – существовать глубоко под землей?
Он вспоминает: учёные постарше сначала посмеивались над идеей, что сложные организмы могут существовать в глубинах Земли. Впрочем, Боргони, зная, насколько выносливыми могут быть эти маленькие создания, решил искать ответ на свой вопрос. В конце концов когда шаттл "Колумбия" разрушился при входе в атмосферу в 2003 году, нематоды, которые были на борту для экспериментов, выжили и продолжили размножаться – несмотря на высокие температуры, силу гравитации и жёсткое столкновение с Землёй во время катастрофы.
В 2008 году Боргони объединился с другими экспертами по экстремофилам (организмам, способным жить и размножаться в особо суровых условиях) и поехал на шахту "Беатрикс" в Южной Африке.
Боргони вспоминает, как на глубине около 1,3 км они достигли отверстий, просверлённых в стенах шахты, чтобы добыть грунтовую воду с температурой около 37 градусов Цельсия и прогнать её через специальные фильтры, разработанные для того, чтобы ловить маленькие организмы. Отфильтровав более 6 тысяч литров воды, исследователи поймали одного крошечного червя.
В двух других южноафриканских шахтах исследователи отфильтровали ещё больше воды (в одной из них – больше 12 млн литров) и обнаружили несколько разных видов круглых червей, а также некоторых других беспозвоночных, грибы и несколько микроскопических организмов.
"Я не ожидал, что обнаружу там целый зоопарк", – вспоминает Боргони. Большинство найденных видов уже были известны из исследований поверхности Земли, но червь из шахты "Беатрикс" (сломавший хвост в процессе фильтрации) был до того неизвестен учёным. Он получил название Halicephalobus mephisto.
Повреждение хвостового отдела – смертельный приговор для круглых червей. К счастью, найденный экземпляр был самкой, а сам вид – партогенетическим, то есть способным размножаться без участия самцов, и найденный червь перед смертью оставил восемь жизнеспособных яиц. Боргони называет это "очень-очень большой удачей", поскольку больше ни одного дьявольского червя учёные не нашли.
Некоторые из потомков найденного червя оказались в лаборатории Джона Брахта, исследователя в области геномики из Американского университета в Вашингтоне.
Брахт поместил их в чашки Петри в условиях, подобных тем, в которых живёт родственный вид – Caenorhabditis elegans, хорошо изученный круглый червь, питающийся бактериями, в том числе E.coli.
У двух видов нашлись большие различия: дьявольский червь не плавает в воде в чашке Петри, вместо этого он цепляется к стенкам пластикового сосуда. Эта способность, вероятно, помогает ему цепляться за каменные породы под землёй.
Дьявольский червь также предпочитает другие бактерии, а не E.coli. Но самое интересное – он плохо переносит комнатную температуру: при 20 градусах Цельсия его рост замедляется, а срок жизни составляет лишь восемь дней. Этот вид предпочитает температуру 37 градусов; для Caenorhabditis elegans она была бы смертельной, но дьявольский червь в таких условиях размножается каждые два дня.
Приспособлен к тяжёлым условиям
Изучать вид, имея в качестве примера только потомков одной особи, да ещё и не в естественной для него среде обитания, очень сложно. Но Брахту удалось найти несколько возможных ответов на вопрос о том, как червь способен выживать так глубоко под землёй.
В 2019 году Брахт вместе с коллегами секвенировал ДНК дьявольского червя. Учёные обнаружили необычайно много генов, которые производят белки теплового шока – молекулы, которые защищают другие белки от вреда, наносимого экстремальными температурами.
В 2024 году команда Брахта занялась изучением другой молекулы – цитохром-с-оксидаз. Она играет важную роль в потреблении кислорода и поддержании жизни.
Проведя ряд экспериментов, Брахт выяснил, что у дьявольских червей цитохром-с-оксидаз функционирует только при высоких температурах. При комнатной температуре эти молекулы попросту "отключаются", тем самым замедляя производство энергии. Это объясняет, почему дьявольские черви с трудом переносят такие температуры.
По теории Брахта это "отключение" может быть тактикой выживания. "Они заботятся о том, чтобы лучше размножаться в более благоприятных условиях, то есть при более теплой температуре", – говорит он.
Сейчас Брахт изучает, является ли партеногенез дьявольских червей тактикой выживания. Дьявольские черви могут никогда не пересекаться с другими представителями своего вида на подземельных просторах, так что асексуальное размножение временами может быть единственной возможностью для них завести потомство.
У асексуального размножения есть большой недостаток: в отличие от полового размножения, оно не создаёт здорового генетического разнообразия. Многие учёные считают, что партогенетические виды из-за этого обречены на вымирание.
Может быть, существуют и самцы дьявольских червей, и сексуальное размножение возможно, если особи встречают друг друга, строит догадки Брахт. Но пока что их не обнаружили. В любом случае эти черви, очевидно, отлично приспосабливаются к условиям. "В любом месте, где есть источник питания и куда могут добраться животные, круглые черви тоже эволюционируют, чтобы занять эту нишу", – говорит он.
Как черви забрались так глубоко
Помимо вопросов о том, как дьявольские черви живут и размножаются в экстремальных условиях, учёных интересует и то, как эти живые организмы забрались так глубоко. Боргони и геобиолог Карой Магнабоско из Швейцарской высшей технической школы Цюриха на основе своих исследований предполагают, что как минимум некоторые круглые черви пробиваются в глубь с поверхности вместе с водой. Возможно, им помогает сейсмическая активность.
"Должна существовать какая-то связь и какой-то "транспорт", чтобы эти организмы попали с поверхности глубоко под земную кору", – говорит Магнабоско.
По оценке Магнабоско и других исследователей, микробы, живущие глубоко под землёй, составляют от 12 до 20% от всей биомассы микробов Земли. Эти подземные бактерии, весьма вероятно, играют ключевую роль в выживании более сложных организмов, например нематодов.
Бактерии – не только источник питания, но и, вероятно, источник небольшого объёма кислорода, необходимого для круглых червей, говорит Карен Ллойд. Беспозвоночные, в свою очередь, становятся источником питания для бактерий.
Подобного рода экосистемы, скорее всего, существуют с древнейших времен.
В 2021 году геомикробиолог Мэгги Лау и её коллеги из китайского Института глубоководных исследований и инженерии выяснили, что бактерии Desulforudis audaxviator, обнаруженные глубоко под землёй на трёх разных континентах, почти идентичны генетически, хотя на поверхности их никогда не находили.
Лау с коллегами полагают, что этот вид бактерий мог существовать в земной коре с момента разделения суперконтинента Пангеи. Этот процесс начался около 165 млн лет назад, когда по миру гуляли динозавры.
Дьявольский червь и другие подземные организмы могут быть самыми выносливыми существами на Земле. Изучение глубинной биосферы, говорят эксперты, может помочь нам лучше понять, в каких условиях зародилась жизнь на нашей планете – и даже помочь в поисках инопланетной жизни. Если есть жизнь на Марсе, то, скорее всего, она скрывается под поверхностью планеты.
И если астероид упадёт на Землю, убьёт все живые организмы и стерилизует поверхность, жизнь вполне сможет заново зародиться от существ, обитающих под землёй.
"Мы, люди, думаем, что мы правим миром, но это не так", – говорит Эста ван Хеерден из южноафриканской биоремедиационной компании iWater, участница экспедиции Боргони, приведшей к открытию дьявольского червя.
"Для меня это очень уничижительный опыт – осознать, что они тут были на протяжении миллионов, если не миллиардов лет и что они будут тут ещё очень-очень долгое время после того, как мы исчезнем", – сказала она.
«Запрещено копировать, распространять или иным образом использовать материалы Русской службы Би-би-си»
