Китайська глибоководна експедиція виявила неймовірне біорізноманіття у Маріанській западині, найглибшій точці Землі, де більшість виявлених форм життя були раніше невідомі науці. Підводний човен Fendouzhe зібрав сотні унікальних біологічних зразків з глибин, які колись вважалися малопридатними для життя, відкривши нове розуміння екстремальних адаптацій організмів.
Найбільшою несподіванкою стало відкриття понад 7000 видів мікробів, з яких 89% виявилися абсолютно новими для науки.
Подорож до найглибшої точки планети
Експедиція проходила з серпня по листопад 2021 року під керівництвом проекту “Дослідження навколишнього середовища та екології Маріанської западини” (MEER). Підводний човен Fendouzhe, здатний занурюватися на глибину майже 11 000 метрів, перевозив трьох дослідників за один спуск.
На відміну від типових підводних апаратів, які не витримують тиску на глибинах понад 6500 метрів, інноваційна конструкція Fendouzhe дозволила дослідникам зануритися на максимальну глибину. Судно було оснащене роботизованими маніпуляторами та кошиком для зразків, що дозволило зібрати багату колекцію риб, ракоподібних і донних відкладів з мікробами.
Спускаючись, дослідники спостерігали біолюмінесцентні організми, що світилися в навколишній темряві. Досягнувши морського дна, вони виявили вражаюче різноманіття планктону — видовище, яке суперечило традиційним уявленням про це екстремальне середовище.
Унікальні стратегії виживання в екстремальних умовах
Результати досліджень, опубліковані в трьох статтях у журналі Cell, розкривають неймовірні адаптації організмів до життя в умовах екстремальної темряви, холоду та нищівного тиску хадальної зони. Мікроорганізми демонструють різноманітні стратегії виживання в умовах дефіциту світла і поживних речовин.
Деякі мікроби мають невеликі, вузькоспеціалізовані геноми, оптимізовані під конкретні умови. Інші володіють більшими, гнучкішими геномами, що дозволяють їм адаптуватися до змін середовища. “Життя знаходить більше, ніж один шлях”, — зазначив співавтор дослідження Мо Хан з BGI Research.
Багато мікроорганізмів мають гени, які розщеплюють важкоперетравлювані сполуки, такі як чадний газ. Це ключовий механізм виживання у світі з обмеженими джерелами їжі та енергії.
Еволюційні пристосування глибоководних тварин
Окрім мікробів, дослідники вивчали й більші організми. Крихітні креветкоподібні амфіподи, схоже, процвітають завдяки симбіотичним відносинам з глибоководними бактеріями. Аналіз виявив значну кількість бактерій Psychromonas у їхньому кишечнику, які допомагають виробляти триметиламін N-оксид — сполуку, що стабілізує рідини в організмі під високим тиском.
Дослідження глибоководних риб з глибини понад 3000 метрів виявило спільну генетичну мутацію. Вона підвищує ефективність транскрибування генів у білки, забезпечуючи механізм швидкого реагування на стрес.
Порівняльний геномний аналіз допоміг оцінити, коли різні види риб вперше опустилися в морські глибини. Вугри, ймовірно, зробили це близько 100 мільйонів років тому, уникнувши масового вимирання на мілководді, яке знищило динозаврів. Риби-равлики спустилися в океанічні жолоби значно пізніше — приблизно 20 мільйонів років тому.
Забруднення досягло найглибших точок океану
Незважаючи на віддаленість Маріанської западини, дослідники виявили техногенне сміття навіть на цих екстремальних глибинах. Серед знахідок були пластикові пакети, бляшанки з-під газованих напоїв і навіть кошик для білизни в траншеї Яп.
“Це нас глибоко шокувало”, — зізнався Чжао. Проте є й обнадійливі знаки: деякі глибоководні мікроби, схоже, можуть розщеплювати частину цих забруднювачів, що вказує на потенційні біотехнологічні рішення екологічних проблем.
Проект MEER планує продовжувати дослідження інших океанічних жолобів по всьому світу, адже близько 80% глобальної хадальної зони досі залишаються недослідженими. Науковці припускають, що ці віддалені райони можуть приховувати підказки про походження життя на Землі та ще більш дивовижні форми життя, адаптовані до екстремальних умов.