🔺Часть 2
На самом деле я не знаю что это, но светится оно не потому что волшебное, а потому что имеет отрицательный заряд. Вообще весь смысл сканирующей электронной микроскопии в том, что объект бомбардируют потоком высокоэнергетических электронов. Эти электроны своей высокой энергией вышибают электроны которые уже есть в объекте со своих орбит и уже их принимает сенсор микроскопа. По траектории и энергии выбитых электронов можно угадать конфигурацию объекта, из которого они были выбиты. По крайней мере многие учёные в это верят, потому что некоторые объекты настолько маленькие, что проверить это другими методами не представляется возможным 😅.

Если объект (как кольцо на фото) по каким-то причинам не выпускает электроны (по сути – плохо проводит ток), то высокоэнергетические электроны выбив всех местных начинают в нём накапливаться. Вновь подлетающие электроны начинают выбивать прилетевших ранее, количество которых растёт что уже улавливается сенсором, который и показывает большую электронную активность в этом месте и соответсвенно «пересвечивается» ими как фотоаппарат от слишком яркого света
🔻 #пресноводные

Чтобы сделать что-то большое, нужно много времени и терпения. И желательно не иметь никаких ожиданий от результата. Работа должна быть такой же естественной и незаметной как дыхание или сердцебиение. Иначе можно сойти с ума от несоответствия своих ожиданий и возможностей. В конце концов мы же не ставим перед собой цели выдышать столько-то миллионов кубических тонн воздуха к концу следующего квартала, а просто делаем это не особо рефлексируя.

В начале 2019 года мне предложили посмотреть улиточек из хемосинтетических зон Берингова моря. Как только у меня появилось время (то есть меньше чем через год) я решил-таки открыть эти баночки и попробовать определить их содержимое. Это оказалось сложнее чем я думал, потому что геотермальная фауна вообще несколько отличается от того, с чем мне обычно приходится работать. Если конкретно, то, например одну из попавшихся мне улитонек я сначала принял за планктонную (есть такие улитяшки, которые плавают в воде, а не ползают по дну), а ещё одну – за хорошо известный мелководный вид (вот этот – https://t.me/bottom_bottom/65). Такое сочетание было странным и в какой-то момент я стал думать что нет никакой хемосинтетической зоны в Беринговом море, а коллеги просто решили пошутить надо мной накидав мне в банку лютую смесь разных и не обитающих вместе улитонек. К счастью, я никому о своих подозрениях не рассказал, а после долгого мозгового штурма оба вида оказались новыми для науки и вообще для этого района Мирового океана, поэтому я разрешил себе не сильно загоняться по этому поводу.

После этого работа стала продвигаться, но настолько медленно что стороннему наблюдателю могло показаться будто я вообще не дышу работаю, а занимаюсь какими-то сайд-проектами вроде поиска аквариумных улиток в городской застройке Норильска, написанием стихов про янтарку а потом закидываю новости об этом на Дно (вот тут например https://t.me/bottom_bottom/122). Плавными и почти незаметными усилиями удалось разгрести все спорные вопросы, пересмотреть каждую улитку по три-четыре раза, кого-то вскрыть, кого-то отдать в более руки, более заботливые чем мои и результатом этого стал обзор фауны, о котором Дно писало здесь (https://t.me/bottom_bottom/36). А сейчас я немного расскажу о судьбе двух улитонек, которые вызвали у меня конфуз и заставили думать, что со мной с ними что-то не так. Потому что работа продолжается, хоть со стороны можно подумать обратное.

Оба вида были собраны в вулканических зонах (вот фотонька места сбора https://t.me/bottom_bottom/83). Один из них (родственников которого я сначала искал среди планктона) относится к роду Parvaplustrum, имеют необычную раковину и огромную жабру, такую что мы сначала подумали что он может питаться за счёт симбиотических бактерий, которые могут в ней жить, но никаких прямых доказательств этому не нашли, хотя некоторые морфологические структуры и можно было интерпретировать как бактерии (вот ссылка на статью – https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2022.105135). Новый Parvaplustrum также был найден и далеко за пределами Берингова моря, аж у берегов Калифорнии, хотя и с некоторыми оговорками, так как у нас не было материала оттуда, а мы могли лишь сравнивать последовательности ДНК улиток, которые оказались похожими, но не идентичными. Это само по себе говорит о том, что существует (или в сравнительно недавнем прошлом существовала) возможность обмена организмами (и может – более крупными элементами сообществ) между очень изолированными и удалёнными друг от друга подводными вулканическими экосистемами у разных берегов Тихого океана.
🔻#хемосинтез #морские #Арктика

🔺 Часть 2
Вот посмотрите, где где находится вулкан Пийпа и где – предыдущее
местонахождение новых парваплюструмов у Калифорнии. Заодно восхититесь тем, насколько огромен Тихий океан.
🔻#хемосинтез #морские #Арктика

🔺 Часть 3
А вот и сами парваплюструмы 🥰. Голова на фото внизу, можете разглядеть на ней щупальца. Размер улитки – примерно 3-4 миллиметра.
🔻#хемосинтез #морские #Арктика

🔺 Часть 4
Другой новый вид относится к роду Provanna (ссылка на статью – https://www.mdpi.com/1424-2818/15/4/581) и совершенно из другого подкласса. То есть Provanna и Parvaplustrum эволюционно отличаются между собой примерно как яйцекладущие (это всякие утконосы) и плацентарные (то есть мы с вами) млекопитающие, либо птицы (это всякие курицы) и динозавры (это такие нарисованные на компьютере монстры из фильмов). А сравнительно близкими родственниками Provanna действительно могут оказаться мелководные и литоральные улитки семейства Littorinidae (вот тут на них можно посмотреть https://t.me/bottom_bottom/96). По крайней мере когда я чисто для себя пытался понять кто такие прованны, то строил филогенетические деревья, некоторые них уверенно показывают что это сестринские группы. Но пока данных, чтобы об этом говорить явно недостаточно.
🔻#хемосинтез #морские #Арктика

🔺 Часть 5
Вот так выглядит новый вид Provanna 🥰
🔻#хемосинтез #морские #Арктика

🔺 Часть 6
Новый вид известен только из одного единственного места – вулкана Пийпа, откуда и был описан и с большой долей вероятности нигде больше не обитает. При этом у него нет не то чтобы близких родственников где бы то ни было у американского побережья. Зато группа похожих улиток нашлась уже у берегов Японии, правда здесь совершенно точно отделение беринговоморской прованны от японских (и разделение японских между собой) произошло довольно давно, так что их родственные связи хоть и прослеживаются, но улитки без сомнения относятся к самостоятельным видам. Параллельно с тем, как я разбирался с запутанными родственными отношениями прованны, мои коллеги делали аналогичную работу ещё с одной улиткой рода Astyris (это была одна из тех, кого я не стал исследовать сам, а передал более узким специалистам). Оказалось, что у неё тоже нашёлся близкий родственник в Японии, хоть и давно отделившийся (вот ссылка на статью – https://doi.org/10.11646/zootaxa.5263.3.8)

Геотермальные экосистемы – это редкие местообитания. Под водой вулканы встречаются не сильно чаще чем не суше, и путь организмов из одной вулканической зоны в другую очень сложный и долгий. Сейчас мы немного узнали о том где живут ближайшие (хоть и всё равно далёкие) родственники вулканических организмов из Берингова. Узнали также, о том, что их контакты если и есть то весьма ограничены и почему-то последние были с Американским побережьем, а не с Евразийским, у которого фактически расположен вулкан Пийпа. Непонятны также и пути по которыми эти улитки однажды разошедшись пошли путешествовать по дну океана и оказались там где мы их нашли. Формирование новых видов или других эволюционных групп занимает сотни тысяч и даже миллионы лет, это меньше чем время существования многих геотермально активных зон. Поэтому возможно, что улитки перемещались с одной близко расположенной зоны на другую и погибали в тех из них, которые переставали существовать. Этот вечный процесс странствия и расселения постоянно происходит, но он такой же медленный и едва заметный, как работа некоторых исследователей 😌
🔻#хемосинтез #морские #Арктика

🔺 Часть 7
Вот филогенетические деревья и распространение всех видов рода Provanna. Новый – помечен красными точками. Деревья отражают эволюционную гипотезу, в нашем случае на основе сравнения участков генов. Левая часть (та, где всё расходится на две ветки) показывает самое старое эволюционное событие, то есть разделение одной ветки на две, которые начали изменяться своими путями, а дальнейшие ветвления – более поздние. В нашем случае гипотезы, выдвинутые с использованием разных генов немного отличаются, это не даёт возможности точно датировать деревья и окончательно выявить родственные связи.

И ещё хочется извиниться за слишком мелкие шрифты и обозначения. Я очень времени много трачу на то, чтобы картинки были красивые и информативные, но верстаю их обычно с расчётом на то, что их будут смотреть на большом мониторе. Действительно научные статьи до сих пор в основном рапространяются в виде PDF-файлов, которые в любом случае неудобно читать со смартфона.
#хемосинтез #морские #Арктика

Спойлер: из этой истории Вы узнаете почему улитки – это грибы моря.

В прошлый раз я рассказывал что изучение генов, внешнего вида и внутреннего строения улитонек помогает понять как возникает гидротермальная фауна какого-то региона. Это с одной стороны позволяет нам узнать как в принципе заселяется любая новая экологическая зона (Дно немного касалось этого ещё и тут), и с другой стороны – строить прогнозы изменения фауны в будущем и [в идеальном обществе] планировать стратегию охраны биологического разнообразия. Но изучение одного из новых видов о котором я писал ранее, а именно – Provanna annae может внести вклад не только в понимание эволюции отдельных улитонек и хемосинтетических экосистем, но и чуточку расширить представление о симбиотических отношениях.

Организмы не живут по отдельности, они всегда являются частью экосистемы, которая, так или иначе пропускает через себя энергию и вещество. Например солнечную энергию аккумулируют растения и делают её доступной для других организмов, которые поедая друг друга (или остатки друг друга) передают её дальше или используют для своих нужд (движение, дыхание и так далее). Неиспользованная энергия копится в виде ископаемых органических веществ (нефть, газ, уголь например). Если поставить себя на место не отдельного организма, а целой экосистемы, то я предпочёл бы не складировать энергию (чтобы она потом не стала топливом для соседского автомобиля или чего похуже под моими окнами), а по-максимуму тратить её на себя. В конечном счёте мы же не зарываем в землю нашу зарплату, а пытаемся найти ей более осмысленное применение (даже когда кому-то её передаём). Тем не менее большая часть энергии теряется при её передаче от одного звена другому. Например травоядной улитоньке нужно сначала найти кусок травы (первая трата энергии), съесть (вторая трата энергии) и переварить (третья трата энергии) его (а некоторая трава этому сопротивляется!), и при этом прятаться от хищников (четвёртая трата энергии). При переходе этой энергии на следующий уровень, происходит то же самое и так далее, пока вся энергия в конечном счёте не потратится.

Гораздо экономичнее (опять же с точки зрения системы а не отдельного организма) «договориться» с растением, чтобы оно поставляло тебе энергию, а ты бы использовал её для написания историй в Дно своей жизнедеятельности. Именно такая форма отношений и есть проявление наиболее сложного симбиоза. Все организмы в той или иной степени в него вовлечены. Например в каждой клетке нашего тела есть митохондрии, а если Вы – овощ или фукус пузырчатый, то у вас ещё есть и хлоропласты. И митохондрии и хлоропласты когда-то были бактериями, которые научились жить прямо внутри клеток наших с вами предков. Более того, когда я писал что мы изучали ДНК улитонек (туточки например или вот туточки), то слукавил, потому что в большинстве случаев речь шла не о ДНК непосредственно самих улитонек, а о ДНК их митохондрий. То есть мы изучаем ДНК того, что когда-то было микроорганизмами и теперь живёт в улитоньках; на этом основании рассуждаем о расселении и эволюции самих улитонек и уже базируясь на улитоньках говорим про то как формируются экосистемы океанов и их частей 🤯.

Среди животных внутриклеточный симбиоз сильнее (по крайней мере в процентом отношении) распространён именно среди обитателей восстановительных зон (если забыли что это вам сюда). Обычно многоклеточные животные вступают в тесные отношения с хемосинтетическими бактериями. Почему симбиоз с ними распространён сильнее чем, например, с цианобактериями (которые могут фотосинтезировать) – непонятно. Моё личное мнение – в подводных восстановительных сообществах настолько мало энергии (да и сам хемосинтез менее эффективен), что их обитатели просто не всегда могут себе позволить полноценно тратить энергию на поиск, поедание и переваривание пищи, поэтому идут по сложному но выгодному пути сожительства с бактериями.
🔻#Морские #хемосинтез

🔺 Часть 2
Раньше я уже писал, что моллюски рода Provanna возможно являются родственниками литторин, которые ведут необычный (полуназемный) образ жизни. Но уже после того, как разошлись общие предки обеих групп, та ветвь, к которой принадлежит прованна разделилась ещё на несколько. Оказалось, что ближайшие родственники прованнид в какой-то момент своей жизни поселили у себя в жабрах хемосинтетических бактерий, причём не очень понятно как это происходило, потому что у разных родов моллюсков живут и разные бактерии, то есть возможно каждая улитка обзавелась своей бактерией независимо от родственников. Сожительство оказалось удачным, поэтому за миллионы лет у этих улиток заметно редуцировалась пищеварительная система.

У всех изученных видов рода Provanna с пищеварительной системой в целом всё в порядке, тоже самое было и у моего нового вида (вот их зубы, например), правда желудок был плохо выражен. Зато содержимое кишечника включало в себя ровные пеллеты (да, это такой термин), свидетельствующие, что улитки хорошо и своевременно питались. Естественно я засунул пеллеты под сканирующий электронный микроскоп с установкой для энергодисперсионной спектроскопиии обнаружил скелеты диатомей, которые не живут на такой глубине и, очевидно упали на дно уже после смерти. Мёртвые диатомеи – не самая питательная еда, ведь кроме кремния (из которого состоят их скелеты) улиткам нужны и другие вещества.
🔻#Морские #хемосинтез

🔺 Часть 3
Вот посмотрите на сам пеллет (A) и то из чего состоит (B-F). Красивые геометрические формы типа кружочков, овальчиков и сеточек и есть фрагменты скелетов диатомей. На фотографии D – непонятная по форме масса, которая напоминает бактерий, но об этом ниже.
🔻#Морские #хемосинтез

🔺 Часть 4
А вот на шавермовидных жабрах под большим увеличением сразу же нашлись длинные, палочки и шарики. Если насчёт палочек я полностью не уверен, то шарики – это на 146% бактерии, которые, вероятно и являются дополнительным источником питательных веществ у прованн. Конечно, сканирующая микроскопия не даёт ответов на много вопросов, например встраивается ли бактерии в клетки самих моллюсков или нет, а также что это вообще за бактерии, вдруг какие-то левые мимо проходили, поэтому следующим этапом работы было изучение полных бактериальных геномов. Правда, это будет другая полноценная история, датасет для которой ещё ждёт своего полного осмысления (и истории на Дне).
🔻#Морские #хемосинтез

🔺 Часть 5
Вот так выглядят жабры с бактериями. На рисунках В и С – кружочки, а на A и D – палочки, возможно те же что были и в желудке. Симбиотический бактерии в жабрах моллюсков обычно те же, что и в окружающей среде, поэтому ничего невозможного в том что улитка могла съесть бактериальный мат нет.
🔻#Морские #хемосинтез

🔺 Часть 6
Выходит, что прованны оказались способными как собирать останки диатомей со дна, так и уживаться с хемосинтетическими бактериями одновременно. Это крайне нетипично для улитонек, которые предпочитают либо одно либо другое. Совмещать разные способы питания удаётся немногим и такое бывает у родственников (пусть и дальних) парвалюструмов и скеней, но точно не прованнид, которые ни с теми ни с другими не имеют ничего общего. То есть пока что новый вид рода Provanna – единственный в пределах подкласса Caenogastropoda для которого можно предположить подобный тип миксотрофного питания. Вероятно то же можно будет сказать и про другие виды этого рода, ведь опубликованных попыток найти у них бактерий в жабрах нет.

Среди прочих непонятностей остаются наиболее для меня интересные – эволюционно-экологическо-биогеографические. Если миксотрофия среди типично хемосинтетических сообществ менее распространена чем «чистые» способы питания, то она может оказаться невыгодной для организмов и прованниды сейчас стоят перед эволюционным выбором: сожительствовать им с бактериями (а значит прекращать тянуть в рот всякую гадость со дна), или питаться классическим способом. А может именно такой смешанный тип питания – адаптация, которая делает улитонек менее специализированными, а значит – увеличивает диапазон условий в которых они могут выживать? Именно это могло оказаться «киллерфичей», позволившей прованнидам, а не их более специализированным родственникам достичь самого северного вулкана в Тихом океане 🧐.

Пока я писал эту историю, то много думал над тем почему же среди животных на суше симбиоз с водорослями и хемосинтетическими бактериями, которые могут сами добывать энергию и передавать дальше (такие организмы называют автотрофами) распространён сильно меньше, чем в море. На ум приходили всякие мысли, и о том, что его плохо искали и что на земле света больше и можно энергию не экономить и что эволюционное и экологическое разнообразие морских организмов в принципе выше в море и всё интересное в первую очередь всегда там. Зато нашлась вот такая статья (её обзор можно тут посмотреть), в которой артикулируется, что симбиоз между высшими растениями (то есть не теми, которые морская капуста, пузырчатый фукус и прочие водоросли) и грибами (не теми, которые мухоморы и сыроежки) вообще является очень древним и его в той или иной степени унаследовала значительная часть растений. Грибы, также как и животные не могут сами добывать энергию из окружающей среды, а используют готовую (таких организмов называют гетеротрофами). Получается, в морских хемосинтетических экосистемах простые автотрофы (бактерии) живут в более сложных гетеротрофах (животных), а на суше – сложные автотрофы (растения) содержат в себе простых гетеротрофов (грибов). То есть симбиоза много, но он перевёрнут с ног на голову так, роль улиток выполняют грибы (или улитки – роль грибов, смотря с какой стороны смотреть).

P.S. Ну и да. После того, как удалось найти свидетельства миксотрофного способа питания у морских прованнид, я попытался (и ещё буду) найти что-то похожее и у пресноводных улитонек из термальных источников. Это интересно, потому что такого глубокого симбиоза как в море, в пресноводных экосистемах тоже неизвестно (видимо потому что вокруг всё равно много доступной солнечной энергии). Пока удалось найти только кольцо всевластия, а не симбиоз, но путь начат и возможно вдох за вдохом он куда-то и приведёт, хотя и никогда не кончится. Как воздух 🧘

А вот и короткая заметка про нашу работу о донных зверушках (уже всех, а не только улитонек) подводного беринговоморского вулкана. Я не очень люблю такой пересказательный стиль научпопа, но пусть будет хоть так, ведь Дно об этой работе не писало. Кроме того, посмотрите на прекрасные подводные фоточки 😍🔥