2023. aasta suvel võõras "Kuldne kera" ookeani põhjas See ajas USA Riikliku Ookeani- ja Atmosfääriameti (NOAA) teadlased segadusse. See, mis algul tundus võimaliku muna, tundmatu käsna või isegi millegi "tulnuka" moodi, on pärast enam kui kaheaastast tööd selgunud hiiglasliku süvamere anemooni jäänusteks.
Avastus, mis tehti rohkem kui 3.000 meetri sügavusel Alaska lahesSellest on saanud juhtumiuuring selle kohta, kuidas tänapäevane mereuuringute meetod ühendab robotid, traditsioonilise bioloogia ja täiustatud genoomilised tööriistad, et dešifreerida organismide olemust, mis seni on igasugusest selgest klassifikatsioonist pääsenud.
Kuldne kera Alaska lahe pimeduses
Objekt ilmus ootamatult uurimislaeva pardal olevate seadmete ekraanidele. Okeanose uurija NOAA-st. Kaugjuhitava kosmosesõiduki Deep Discoverer (D2) kaamerad fokuseerisid umbes kümne sentimeetri läbimõõduga väikesele kuldsele kerale, mis oli ideaalselt kinnitatud merepõhjas oleva kalju külge ja mida ROV prožektorid valgustasid justkui oleks see midagi täiesti kohatut maastikul, mida domineerivad hämarus ja setted.
Orbi pind oli sile, mõnevõrra kiulise tekstuuriga ja väike auk, mis paljastas sisemuseNOAA otseülekandes kajastatud stseen kutsus teadlasrühmas esile spontaanseid kommentaare: mõned spekuleerisid, et tegemist võib olla munakapsliga, teised kaldusid käsna poole; oli isegi neid, kes viitasid õudusfilmi algusele, kui seda puudutades "midagi seest välja tuleks".
Kuna teda kohapeal tuvastada polnud võimalik, otsustas meeskond Koguge proov käe ja imemisvahendi abil ROV-ist. Pärast kinnitamist toodi see pinnale ja saadeti seejärel Smithsoniani loodusloomuuseumisse, kus alustati uurimist, mis kõigist võimalikest põhjustest hoolimata kestis üle kahe aasta.
Sellest hetkest alates oli põhiküsimus lihtne, kuid raskesti vastatav: Mis tüüpi organismile see kuuluda võiks? see kummaline kuldne kera, mis ei mahtunud kergesti ühtegi teadaolevasse kategooriasse?
Esimesed vihjed: kiuline struktuur, mis on täidetud nõelavate rakkudega
Esialgne laborianalüüs paljastas midagi hämmastavat: kera ei näidanud täislooma tüüpiline anatoomiaNäha polnud ühtegi selgelt eristuvat organit ega äratuntavat kehastruktuuri, vaid pigem kiuline ja kihiline materjal, mis koosnes mitmest kattuvast kihist.
Selle pinda lähemalt uurides avastasid teadlased selle olemasolu kipitavad rakudsarnaseid neile, mida anemoonid ja korallid kasutavad saagi püüdmiseks ja enesekaitseks. Need rakud, mida tuntakse knidotsüütidena, on ... tunnuseks ainuõõssed, loomarühm, kuhu kuuluvad ka meduusid.
NOAA spetsialist Abigail Reft tuvastas need rakud kui spirotsüstidteatud tüüpi knidotsüüt, mis esineb ainult Hexacorallia klassis. See leid võimaldas kera paigutada kindlasse mereselgrootute rühma, kuid sellest ei piisanud, et teada, millise struktuuriga see on või millisesse liiki see võiks kuuluda.
Paralleelselt hakkasid NOAA riikliku merekalapüügi teenistuse ja Smithsoniani teadlased rakendama geneetilise analüüsi tehnikaid. Idee oli saada DNA "triipkoodid" proovist ja võrrelda neid võrdlusandmebaasidega, et näha, kas need vastavad mõnele teadaolevale organismile.
Need esialgsed katsed andsid aga ebaselgeid tulemusi. Materjal sisaldas arvukate koega seotud mikroorganismide DNA-d, mis tekitas "müra", mis raskendas proovi seostamist konkreetse liigiga. Identifitseerimine, mis muudel juhtudel tavaliselt lahendatakse standardiseeritud protseduuride abil, sai siinkohal mõistatuseks.
Kui rutiinist ei piisa: osalisest DNA-st täieliku genoomini
Zooloog ja Smithsoniani juures asuva NOAA kalanduse riikliku süstemaatika labori direktor Allen Collins tunnistas, et loodab juhtumi lahendada tavapäraste vahenditega. Nad töötavad iga päev sadade proovidega.Ja tavaliselt annavad standardsed laborimeetodid ekspeditsioonidel kogutud kudede päritolu kohta kiireid vastuseid.
Aga seekord oli teisiti. Kuldne kera nõudis konkreetsed jõupingutused ja spetsialistide koostöö morfoloogias, geneetikas, süvamere ökoloogias ja bioinformaatikas. Keskkonna DNA, teiste organismide jäänuste segu ja koe ebatavaline olemus tähendasid, et osalised analüüsid ei vastanud päris ühelegi varem uuritud liigile.
Lõplike tulemuste puudumise tõttu otsustas meeskond astuda järgmise sammu ja pöörduda ... poole. kogu genoomi sekveneerimineSee meetod, mis on tavapärastest DNA-testidest kallim ja keerukam, võimaldab lugeda praktiliselt kogu proovis olevat geneetilist materjali, pakkudes detailset kaarti, mida saab seejärel võrrelda võrdlusgenoomidega.
Pärast mitut masintöötluse ja arvutianalüüsi etappi hakkasid andmed osutama selges suunas: kera DNA oli vaieldamatult loomne ja näitas a peaaegu täielik geneetiline vaste koos referentsgenoomiga Relicanthus daphneae, hiiglaslik süvamere anemoon, mida kirjeldati esmakordselt 2006. aastal.
Selle järelduse kinnitamiseks uurisid teadlased uuesti 2021. aastal kogutud proov Schmidti Okeanograafiainstituudi ekspeditsiooni ajal. Selle proovi mitokondriaalse genoomi uuring näitas, et see oli geneetiliselt peaaegu identne kuldkeras leiduvaga, sulgedes seega geneetilise võrdluse ringi.
Relicanthus daphneae, hiiglaslik anemone, mis purustab hallituse
Liik Relicanthus daphneae See pole lihtsalt tavaline anemoon. Selle läbimõõt võib ulatuda keskpunktis umbes 30 sentimeetrini ja see elab umbes 1.600–4.000 meetri sügavusel keskkondades, kus rõhk on äärmuslik, valgust praktiliselt pole ja temperatuur on nullilähedane.
Lisaks suurusele on see tähelepanuväärne oma kombitsate poolest, mis võivad ulatuda üle kahe meetri pikkuseni, ja ... Bioloogilised tunnused, mis päris ei sobi kokku klassikalistes kategooriates anemoonide ja korallide hulgas. Pärast nende kirjeldamist on nende täpne klassifikatsioon ainuõõssete evolutsioonipuus spetsialistidele rohkem kui ühe peavalu valmistanud.
Tegelikult just see suhe Relicanthus daphneae Selle seos teiste anemoonidega on endiselt vaieldav. Selle morfoloogilised ja geneetilised omadused viitavad seostele erinevate rühmadega, kuid ei vasta täielikult tavapärastele mustritele, mis teeb selle... natuke ebamugav tükk merezooloogia traditsioonilistes skeemides.
See kontekst aitab mõista, miks kuldne kera asju nii keeruliseks ajas. Kuni analüüsid polnud lõpetatud, polnud midagi, mis oleks võimaldanud... otse seotud see kuldne kera tuttava anatoomiaga R. daphneae ega teistes anemoonides kirjeldatud struktuuridega.
Nagu ikka, oli võtmeks vana materjali värske pilguga ülevaatamine: aastaid tagasi kogutud isendeid uuesti läbi vaadates ja neid üksikasjalikumalt uurides hakkasid ilmnema vihjed, mis seostasid maailma selle liigi väga spetsiifilise struktuuriga.
Kuldne kera kui anemooni mitmekihiline kutiikul
Säilinud isendi uuesti uurimisel Relicanthus daphneae, teadlased avastasid kuldse, mitmekihilise küünenaha fragmendid looma aluse ümber. See kutiikul, mis moodustus mitmest kattuvast õhukesest kihist, oli koostiselt ühilduv 2023. aastal kogutud salapärase kera kudedega.
Teadlased täheldasid, et see struktuur kattis ala, millega anemoon end aluspinnale kinnitubtoimides omamoodi väliskestana. Selle peamine komponent oleks kitiin, sama vastupidav polümeer, mida leidub paljude selgrootute kestades või mõnede seente rakuseintes.
Uurides elusaid isendeid R. daphneaeLeiti, et kui anemoon mööda merepõhja liigub, saab see jäta osa sellest küünenahast mahaSee tähendab, et loom liigub, kuid tema aluse väliskate jääb kivide külge, kus ta viibib mõnda aega enne lagunemist või sette alla mattumist.
Selle põhjal on peamine hüpotees, et Deep Discovereri leitud kuldne kera vastaks irdunud kutiikula alus anemoonilt, mida selles asukohas enam ei olnud. Pinnal nähtav väike auk võib olla seotud piirkonnaga, kus kude eraldus ülejäänud organismist.
Kuigi see tõlgendus sobib morfoloogiliste vaatluste ja geneetiliste andmetega, tunnistavad uuringu autorid ise, et maakera täpne morfoloogia See tekitab jätkuvalt vaidlusi. Selle struktuuriga seotud täiendavate bioloogiliste protsesside võimalust, mida pole veel kirjeldatud, ei saa täielikult välistada.
Aktiivne irdumine või ebaõnnestunud katse mittesuguliseks paljunemiseks?
Lisaks jääkkutiikula hüpoteesile kaaluvad teadlased veel ühte täiendavat võimalust: et kera kujutab endast mittetäielik mittesuguline paljunemineMõned anemooniliigid on võimelised paljunema selliste protsesside abil nagu "pedaali rebenemine", mille käigus osa polüübi alusest jääb maha ja annab hiljem uue isendi.
Sellistel juhtudel jätab anemoon substraadile koetüki, samal ajal kui ülejäänud loom ujub minema. See fragment saab puuduvad struktuurid taastada ja muutuda uueks polüübiks – protsess, mis... See paljundab populatsiooni ilma väetamise vajaduseta.See on teadaolev mehhanism mitmetes ainuõõssete rühmades, kuigi seda pole selgelt dokumenteeritud. Relicanthus daphneae.
Mõned teadlased mõtlevad, kas kuldne kera võiks olla seotud a-ga pedaali rebimise katse mis ei olnud lõpule viidud, või sarnase mittesugulise paljunemise vormiga sellel liigil, mida pole veel üksikasjalikult kirjeldatud. Praegu aga otsesed tõendid selle kinnitamiseks puuduvad.
Veelgi ilmsemaks on see, et eraldunud küünenahk on oluline ökoloogiline roll kui see merepõhja jäetakse. Selle pinnal tuvastatud mikroorganismide arv viitab sellele, et see toimib väikese mikroobse aktiivsuse keskpunktina, kus lagunev kude on toeks ja energiaallikaks mitmesugustele mikroskoopilistele organismidele.
Sel viisil saab sellest, mida esmapilgul võib pidada lihtsaks bioloogiliseks jäätmeks, mikroskoopilise elu mikroelupaikaidates kaasa sellistele protsessidele nagu toitainete ringlussevõtt ja lämmastikuringe süvamere piirkondades.
Juhtum, mis näitab süvamereuuringute piire ja potentsiaali
Kuldse kera teekond selle avastamisest 2023. aastal kuni selle identifitseerimiseni hiiglasliku anemooni jäänusedSee illustreerib mitmeid süvamereuuringute kõige olulisemaid väljakutseid. Isegi kaugjuhtimisega sõidukite, kõrglahutusega kaamerate ja tipptehnoloogiaga varustatud laborite korral jääb ookeanipõhi tundmatute aladeks.
Sügavamal kui 3.000 meetrit on rõhk purustav, pimedus peaaegu täielik ja füüsikalised tingimused erinevad oluliselt madalate vete või Euroopa rannikualade omadest. Selles kontekstis võib iga ROV-piltidel ilmuv kummaline objekt muutuda... pikaajalise teadusliku mõistatuse.
NOAA ookeaniuuringute programmi tegevdirektor kapten William Mowitt rõhutab, et sellised tööriistad nagu täiustatud DNA sekveneerimine võimaldavad meil lahendada saladused, mis veel mõned aastad tagasi oleksid vastuseta jäänudKuid samal ajal avab iga uus avastus uusi küsimusi selle kohta, kuidas kuristiku ökosüsteemid on organiseeritud ja arenevad.
Samal ajal jätkab uurimislaev Okeanos Explorer uute ekspeditsioonide, näiteks Hawaii lähedal asuvatesse vetesse kavandatud ekspeditsiooni, ettevalmistusi eesmärgiga kaardistada ookeani seni väheuuritud alasid. Euroopa ja eriti mereuuringute meeskonnad sellistest riikidest nagu Hispaania, Prantsusmaa ja Saksamaa jälgivad neid arenguid tähelepanelikult, kuna väljatöötatud metoodikad NOAA projektid kehtivad ka uuringutele Põhja-Atlandil või Vahemere süvas.
Selliste juhtumite nagu kuldkera mõju ulatub kaugemale lihtsast anekdoodist. See toob esile, mil määral mere selgrootute ja ... teadus ... kaasaegne süstemaatika Nad tuginevad juba integreeritud lähenemisviisidele, mis ühendavad otsese vaatluse, koeanalüüsi, kogu genoomi sekveneerimise ja suured rahvusvaheliselt jagatud andmebaasid.
Pärast seda pikka protsessi lakkab Alaska lahes täheldatud salapärane kera olemast "Kuldmuna" ilma selgituseta saada osaks hiiglasliku anemooni loost, mis hoiab endiselt endas palju saladusi. Juhtum on saanud praktiliseks näiteks sellest, kuidas süvamereuuringud tänapäeval toimivad ja miks on süvaookean vaatamata tehnoloogilisele arengule endiselt üks planeedi suurtest tundmatutest aladest.
