- Источник:
- Mediterranean sea .1/Shutterstock/Fotodom.ru
Гидротермальные источники находятся в океанских глубинах, погруженных в вечную тьму. Тем не менее клетки глубоководных мидий Bathymodiolus azoricus, обитающих на глубине 1700 метров, в лабораторных условиях подчиняются 24-часовому ритму смены дня и ночи, обнаружили исследователи из Венского университета (Австрия), а также их коллеги из Франции и Германии.
Чтобы изучить механизмы биологических ритмов в глубоководной среде, ученые, статья которых опубликована в журнале EMBO Reports, создали в лаборатории клеточные культуры этих глубоководных моллюсков. Оказалось, что в условиях океанских глубин, где все подчинено приливам, биологические ритмы мидий могут опираться на те же гены, что и 24-часовые «биологические часы» у наземных организмов.
Мидии Bathymodiolus azoricus играют ключевую роль в формировании экосистемы гидротермальных источников. Условия их обитания экстремальны: мидии заселяют морское дно вокруг «курильщиков» (гидротермальных труб), где им приходится выдерживать огромное давление и воздействие горячих потоков воды, насыщенных тяжелыми металлами. Эти потоки возникают, когда морская вода проникает в толщу дна, проходит сквозь горные породы и затем выбрасывается обратно в океан в виде гидротермального флюида.
Направление движения этих потоков меняется в зависимости от приливов — вероятно, именно поэтому у мидий, обитающих в таких местах, наблюдаются приливные ритмы как в поведении, так и на молекулярном уровне. До сих пор оставалось неясным, как организмы, лишенные мозга, способны вырабатывать подобные ритмы.
Исследователям впервые удалось создать клеточные культуры этих мидий, которые поддерживаются в лабораторных условиях уже более трех лет. «Если для большинства клеток в лаборатории оптимальной является температура от 25 до 37 °C, то клетки наших мидий растут в „холодильнике“ — при температурах, характерных для глубоководья», — пояснила ведущий автор исследования Одри Мат.
На глубине 1700 метров отсутствуют солнечный и лунный свет, и на морском дне мидии следуют преимущественно 12,4-часовому приливному ритму. Однако в лаборатории их клетки переключаются на 24-часовой суточный ритм, что свидетельствует о значительной пластичности их внутренних биологических часов, отметили исследователи.
Глубоководные мидии обладают теми же ключевыми генами биологических часов, которые встречаются у самых разных организмов — от мух до человека, — хотя и имеют определенные модификации. Эти особенности, вероятно, позволяют их «часам» переключаться между приливным и суточным циклами, считают ученые. Предположительно, это происходит за счет изменения экспрессии гена period, отвечающего за работу биологических часов.
Глубоководная среда — одна из наименее изученных экосистем на Земле, которая сегодня испытывает серьезное антропогенное давление, в частности в связи с планами по глубоководной добыче полезных ископаемых.
«Тот факт, что эти экосистемы устроены крайне сложно и обладают столь же совершенными механизмами отсчета времени, как и организмы на поверхности, подчеркивает, насколько они нуждаются в защите. На суше известно, что деятельность человека — например, искусственное освещение или вибрации — нарушает работу биологических часов. Вполне вероятно, что глубоководные организмы столь же уязвимы, а подобные нарушения могут иметь серьезные последствия как для самих организмов, так и для экосистем в целом», — отметили руководители исследования Кристин Тессмар-Райбл и Маржолен Матабос.
