Донні хробаки приручили бактерії і навчилися харчуватися метаном

Морські біологи показали, що морські багатощетинкові хробаки, що живуть в зонах, збагачених метаном, вступають в симбіоз з бактеріями, що окисляють метан, і за їх рахунок, по суті, самі харчуються метаном. Як пояснюють автори статті в, це один з небагатьох відомих прикладів використання метану багатоклітинними організмами. Судячи з усього, донні спільноти тварин і мікроорганізмів роблять важливий внесок у підтримку балансу метану, який є небезпечним парниковим газом.

Метан входить до трійки найбільш значущих парникових газів, що прискорюють потепління на планеті. Кругообіг метану в біосфері багато в чому забезпечується за рахунок мікроорганізмів, які здатні як продукувати, так і окисляти метан. Однак приплив метану відбувається також за рахунок господарської діяльності людини і геологічних процесів, у тому числі просочування метану з-під океанського дна, де він у величезних кількостях зосереджений у формі метангідратів.

Глибоководні зони, де просочується метан, називають метановими сипами, і для них характерні особливі екологічні спільноти. Зокрема, там живуть здатні окисляти метан бактерії (метанотрофи), і поодинокі види тварин, які отримують користь із симбіозу з цими бактеріями. До цих тварин належать окремі види погонофор, молюсків і губок.

Дослідники з Каліфорнії звернули увагу, що в районі метанового сипу біля західного узбережжя Коста-Ріки на глибині майже двох кілометрів у великій кількості живуть кілька видів сидячих багатощетинкових хробаків з сімейств і а саме, представники пологів і.

Багатощетинкові хробаки (поліхети) широко поширені в донних спільнотах. Ці тварини будують трубки з частинок донних опадів і ведуть прикріплений спосіб життя. Їжу вони зазвичай видобувають шляхом вловлювання частинок з води за допомогою перистих пальп, покритих ресничками. Однак вчені припустили, що і населяють метановий сип, тому що здатні вступати в симбіоз з метан-окисляючими бактеріями і використовувати метан в якості джерела вуглецю для побудови біомаси.

Вимірювання співвідношення ізотопів вуглецю ¹²С і ¹³С (^ 13С), яке значно відрізняється для вуглекислого газу і метану, в тканинах тварин показало, що їх біомаса дійсно побудована з метану. Щоб безпосередньо це довести, біологи підняли з дна групу тварин, посадили їх в акваріум, додали туди метан з ізотопом ¹³С і залишили на 24-105 годин. За цей час поліхети змогли переробити мічений метан у вуглекислий газ, а також інкорпорувати його в свої тканини.

Так як еукаріотичні організми самі по собі не здатні метаболізувати метан, вчені зосередилися на пошуку мікробних симбіонтів в тканинах тварин. Різні способи мікроскопії (світловий, флуоресцентний і трансмісійний) допомогли розрізнити бактерій з групи Methylococcales на поверхні «щупалець» хробаків. Мабуть, поліхети «приручили» метанотрофні бактерії і навчилися використовувати сполуки вуглецю, які ті роблять, окисляючи метан. Той факт, що черви використовують бактерії як симбіонти, а не просто ними харчуються, виловлюючи з води, вчені підтвердили, вимірявши δ13С для навколишньої сип води. Виявилося, що метанотрофів там занадто мало, щоб пояснити ізотопний склад тканин поліхетів.

Інший цікавий тип симбіозу можна знайти біля морського слимака Ця морська тварина живиться водоростями, але не перетравлює отримані з видобутком хлоропласти, а зберігає в своїх тканинах, в результаті чого на світлу набуває здатність фотосинтезувати.