Rohkem kui kaks aastat hämmastas süvamerespetsialiste üks väike objekt, mis leiti suurelt sügavuselt. Esmapilgul nägi see välja nagu ulmefilmist pärit objekt: sile, kuldne kera pisikese auguga, mis oli kindlalt kinnitatud kivi külge kuristiku sügavuste täielikus pimeduses. Paljud hääled viitasid võimalikule... tundmatu muna või kummaline käsnja spekuleeriti isegi struktuuride üle, mis olid teaduses täiesti uued.
Nüüd, pärast pikka ja hoolikat uurimist, on mõistatus lahendatud. Kuulus "kuldkera" polnud kaugeltki maaväline organism ega uus eluvorm, vaid hoopis eraldatud alus... hiiglaslik süvamere anemone, liik, mida on juba kirjeldatud, kuid mis on siiani vähetuntud: Relicanthus daphneaeNOAA ja Smithsoniani loodusloomuuseumi teadlaste juhitud avastus rõhutab, kui piiratud on meie teadmised süvamerest ja kui keeruline on seal leiduvate objektide tuvastamine.
Lugu algab 2023. aasta suvel Alaska lahes toimunud teaduslike ekspeditsioonide ajal uurimislaeva pardal. Okeanose uurija NOAA-st. Seascape Alaska 5 missiooni raames juhtisid teadlased Deep Discovereri kaugjuhtimisega sõidukit (ROV) enam kui 3.000 meetri sügavusel piirkonnas, kus rõhk on tohutu, päikesevalgus ei ulatu ja temperatuur on nullilähedane.
Kuidas ja kuhu ilmus salapärane kuldne kera?
Ühe sukeldumise ajal jäädvustas ROV kaamerad midagi, mis ei sobinud tavapärase merepõhja maastikuga. Paljal kaljul, tumeda sette keskel, paistis silma väike kuldne kera umbes kümme sentimeetritpealtnäha sileda ja läikiva pinnaga. Objekt erines ümbrusest nii palju, et meeskond vaikis mõneks sekundiks, nagu oli näha NOAA 2023. aastal eetris olnud otseülekandes.
Kui pildid reaalajas maale jõudsid, hakkasid hüpoteesid vohama. Mõned teadlased pakkusid välja, et tegemist võib olla munakapsliga, teised osutasid lagunevale käsnale ja oli isegi neid, kes naljatasid võimaluse üle olla tunnistajaks merelise põneviku algusele, kartes, et selle puudutamine oleks ohtlik. seestpoolt ilmus midagi ootamatut.Vaatamata segadusele oli üksmeel selge: proov tuli koguda.
Deep Discoverer kasutas esmalt oma imemissüsteemi ja teistel sarnastel juhtudel ka robotkätt, et kera ettevaatlikult kivist eraldada ja pardale tuua. Sealt edasi rändas salapärane kera Washingtonis asuvasse Smithsoniani loodusloomuuseumisse, kus algas uurimine, mis kestis oodatust tunduvalt kauem.
Esialgsed testid: kiuline struktuur ilma selge anatoomiata
Laborisse jõudes alustas merebioloogide ja zooloogide meeskond klassikalist uurimist: makroskoopilist vaatlust, mikroskoopilist analüüsi ja väliste tunnuste põhjal tehtud määramistestidega. Silmatorkav oli see, et kuldne kera Sellel ei olnud mereloomadele iseloomulikku anatoomiatSuud, kombitsaid, lihaseid ega äratuntavaid siseorganeid ei leitud.
Nähtav oli kiuline tekstuur, mis koosnes kattuvatest orgaanilise materjali kihtidest ja millel oli kihiline pind. Mikroskoobi all avastasid teadlased, et see kate oli täis nõelavaid rakke, mida nimetatakse tsnidotsüütideks või nematotsüstideks, mis on iseloomulikud... cnidarians, rühm, kuhu kuuluvad meduusid, korallid ja anemoonid.
NOAA zooloog Abigail Reft oli üks teadlastest, kes keskendus konkreetsele rakutüübile. Ta tegi kindlaks, et need olid spirotsüstid, mis on knidotsüütide alatüüp, mis esineb ainult rühmas Hexacoralliakus leidub palju anemone ja mõningaid koralle. See oli esimene kindel vihje, et kera võib olla seotud süvamere anemooniga.
Sellegipoolest ei vastanud morfoloogilised tunnused ühelegi teadaolevale liigile. See ei näinud välja nagu terviklik isend, vaid pigem... struktuuriline jääkomamoodi kest või kate. Saladuse lahtimõtestamiseks pöördusid tehnikud molekulaargeneetika tööriistade poole, olles veendunud, et DNA võimaldaks neil tüki mereelustiku puusse sobitada.
Samal ajal hakkasid teised meeskonnad proovi võrdlema varasematelt ekspeditsioonidelt saadud materjalidega, eriti Schmidti Okeanograafiainstituudi 2021. aastal kogutud isendiga. Eesmärk oli näha, kas seda pealtnäha isoleeritud materjali saab seostada mõne selgrootuga, keda on juba kirjeldatud Vaikse ookeani põhjaosas.
DNA teeb müsteeriumi enne lahendamist keerulisemaks
Järgmine loogiline samm oli rakendada standardseid geneetilisi vöötkoodimistehnikaid, mis hõlmavad väikeste DNA fragmentide võrdlemist olemasolevate andmebaasidega. Esialgsed tulemused olid aga pettumust valmistavad. Proov laaditi DNA paljudest mikroorganismidest, tõenäoliselt bakterid, seened ja muud laguneva koega seotud organismid, mis hägustasid näitu.
Kui teadlased püüdsid kera DNA-d teadaolevate järjestustega sobitada, olid vasted mittetäielikud või mitmetähenduslikud. Ei tavapärased viited meduusidele, korallidele ega anemoonidele andnud lõplikku vastust. NOAA tunnistab, et need esialgsed katsed olid "ebaselged", osaliselt seetõttu, et kera toimis väikese ökosüsteemina, mis kihas mikroskoopilisest elust, mis ei olnud seotud selle algse koega.
Selguse puudumise tõttu muutus juhtum zooloogi ja NOAA kalanduse riikliku süstemaatika labori direktori Allen Collinsi sõnul „...erijuhtum, mis nõudis erilisi pingutusi ja mitme inimese koostöö." Rutiinsetest identifitseerimisprotokollidest ei piisanud: oli vaja ühendada morfoloogia, geneetika, süvamere ökosüsteemide tundmine ja täiustatud bioinformaatika tööriistad.
Samal ajal oli kuldne kera rahvusvahelises teadusringkonnas jätkuvalt arutelude objektiks. NOAA edastatud pildid avastusest levisid laialdaselt sotsiaalmeedias ja erialameedias, andes alust igasugustele teooriatele: alates seni kirjeldamata liigi võimalikust munast kuni haruldase süvamere käsnatüübi või mõne sümbiootilise organismiga seotud struktuurini.
Sel hetkel otsustas meeskond teha metodoloogilise hüppe: DNA fragmentidega piirdumise asemel valisid nad kogu genoomi sekveneerimine, kallim ja keerulisem meetod, aga ka palju informatiivsem, kui varasemad tulemused on segadusttekitavad.
Genoomide järjestamine annab kuldsele kerale nime
Kogu genoomi sekveneerimine muutis mängu. Seda spetsiaalsetele masinatele ja võimsale tarkvarale tuginevat meetodit kasutatakse sageli ebaselgete haiguste uurimiseks või raskesti klassifitseeritavate organismide tuvastamiseks. Antud juhul võimaldas see palju täpsemalt kindlaks teha, millised DNA fragmendid vastasid tegelikult Maa koele ja millised kuulusid seda koloniseerivatele mikroorganismidele.
Genoomi rekonstrueerimise ja olemasolevate allikatega võrdlemise teel kinnitasid teadlased, et proovis olev looma DNA oli praktiliselt identne võrdlusgenoomiga Relicanthus daphneaeSeda liiki kirjeldati esmakordselt 2006. aastal ja seda peetakse hiiglaslikuks süvamere anemooniks, mis on võimeline arendama üle kahe meetri pikkuseid kombitsaid ning asustama hüdrotermiliste lõõride lähedal asuvaid alasid ja teisi äärmuslikke süvamere elupaiku.
Järelduse kinnitamiseks võrreldi kuldkera mitokondriaalset genoomi ka sarnase isendi genoomiga, mille Schmidti Okeanograafiainstituut kogus 2021. aastal. Tulemused näitasid, et järjestused olid geneetiliselt peaaegu identsedkinnitades, et mõlemad struktuurid olid seotud sama tüüpi organismiga.
Sel viisil oli võimalik lõplikult välistada, et kera oli mõne tundmatu looma muna, käsn või terviklik organism. Selle asemel tõlgendas meeskond seda kui küünenahk või väliskate mida toodab anemoon ise. See mitmest kiulise materjali kihist koosnev kutiikul on peamiselt valmistatud kitiinist, samast vastupidavast biopolümeerist, mida leidub putukakoortes või mõnede seente seintes.
Seega ei jäädvustanud ROV merepõhjas looma keha, vaid alus, millega Relicanthus daphneae See kinnitub kalju külge. Tavaliselt on see piirkond peidus ülejäänud anemooni all, seega näeb seda looduses harva üksikult. Sel konkreetsel juhul oleks looma ülemine osa surnud või oleksid kolinud, paljastades selle kuldse struktuuri, mis teadlaste tähelepanu nii väga köitis.
Nihkumise jälg või ebaõnnestunud paljunemiskatse?
Kui liik oli identifitseeritud, jäi küsimus, mida see isoleeritud struktuur täpselt tähendas. Üks teadlaste kaalutavatest hüpoteesidest on see, et kutiikul esindab anemooni jälge kui see mööda merepõhja liigub. Teiste ekspeditsioonide käigus tehtud vaatluste kohaselt paistavad mõned isendid eralduvat osa koest, millega nad kivi külge kinnitusid, tekitades omamoodi kõva jälje, kui nad oma asukohta muudavad.
Teine võimalus, mida on maininud erialameedia, näiteks Science Alert, on see, et maakera võib olla tingitud... mittetäielik mittesuguline paljunemineTeatud anemoonid on võimelised paljunema protsessi abil, mida nimetatakse pedaali rebendiks, mille puhul loom jätab ülemise osa eemale liikudes maha tüveosa fragmendi. Aja jooksul võib see "tüügas" taastuda uueks, terviklikuks isendiks.
Puhul Relicanthus daphneaeSelle reprodutseerimisviisi kasutamise kohta pole veel lõplikult tõestatud. Eeltrüki serveris bioRxiv avaldatud esialgne teadustöö tunnistab, et Maakera morfoloogia tõlgendamine See jääb vaieldavaks. See võib olla lihtsalt nihutamisprotsessi käigus eraldunud küünenaha fragment või ebaõnnestunud kloonimiskatse jäänuk.
Selge tundub olevat see, et tegemist pole tähtsusetu jäätmetükiga. Selle koostise ja sellega seotud organismide analüüs viitab sellele, et see toimib... mikroobide aktiivsuse autentne fookusLagunev kude on substraadiks bakteritele ja teistele mikroorganismidele, aidates kaasa biogeokeemilistele tsüklitele, näiteks lämmastikuringele nendes sügavates ökosüsteemides.
Sellised leiud tuletavad meile meelde, et sügavas ookeanis võivad isegi loomade jäetud jäänused ja jäljed mängida olulist ökoloogilist rolli. Need pole kaugeltki pelgalt "bioloogilised jäätmed", vaid osa vastastikmõjude võrgustikust, mida seni vaid osaliselt mõistetakse.
Mida kuldne kera meile süvamereuuringute kohta räägib?
Lisaks uudishimule teada saada, mis see kuldne kera oli, illustreerib see juhtum ka seda, kui suures osas on ookeanipõhi veel uurimata. Rohkem kui kolm kilomeetrit pinna all, kus rõhk on purustav ja valgust pole, on enamik organisme ja struktuure... teadusele täiesti tundmatuIsegi täiustatud kaugjuhtimisega sõidukite, kõrglahutusega kaamerate ja tipptasemel geneetiliste tööriistade abil pole alati lihtne nimetada seda, mida täheldate.
NOAA ookeaniuuringute tegevdirektor kapten William Mowitt võttis selle kokku, rõhutades, et süvamereekspeditsioonid puutuvad sageli kokku selliste saladustega nagu kuldse keraga ning et neid saab järk-järgult lahendada ainult selliste tehnikate abil nagu DNA sekveneerimine. Ta lisas, et need missioonid on võtmetähtsusega, et mõista, kuidas ookean ja selle ressursid saavad... majanduskasvu ergutamiseks, julgeoleku tugevdamiseks ja panustavad planeedi säilitamisse.
Tegelikult aitavad Vaikse ookeani põhjaosas ja teistes sügavikevööndites tehtud leiud ümber defineerida paljusid merebioloogia aspekte: alates selgrootute, näiteks anemoonide ja korallide tegelikust mitmekesisusest kuni selleni, kuidas mikroobikooslused end näiliselt inertsete struktuuride peal organiseerivad. Iga kord, kui ROV laskub mitme tuhande meetri sügavusele, tekib võimalus kohata uusi liike, ootamatuid käitumisviise või ... sellised hämmastavad bioloogilised moodustised nagu see kuldne kera.
Samal ajal kui NOAA meeskonnad valmistavad ette uusi ekspeditsioone, näiteks Hawaii ranniku lähedal toimuvaid, on Alaska lahest leitud kuldne kera juba osa Smithsoniani loodusloomuuseumi kollektsioonist. Seal säilitatakse seda kui üht järjekordset osa mere bioloogilise mitmekesisuse tohutus arhiivis, aga ka kui karmi näidet meie teadmiste praegustest piiridest ja vajadusest jätkuvate uuringute järele.
See, mis antud juhul juhtus, näitab, et isegi kui tulemus hõlmab tuntud liiki, võib selle saavutamise protsess olla pikk ja tehniliselt keerukas. Ja et sügavas ookeanis võib lihtne kümnesentimeetrine kuldne kera mõnele parimale eksperdile aastaid väljakutse esitada. mere selgrootud ja geneetika.
Lõppkokkuvõttes on ookeani põhjast leitud salapärase kuldkera mõistatus paljastatud suure süvamere anemooni jäljena, kuid lugu ulatub taksonoomilisest sildist kaugemale: see peegeldab, kuidas mere uurimine edeneb, kuidas tehnoloogia ja koostöö ühendatakse peaaegu võimatute klassifitseerimisvõimeliste struktuuride dešifreerimiseks ning kuidas iga avastus, olgu see kui väike tahes, tuletab meile meelde, et pinna all on endiselt tohutu varjatud maailm, mis ootab mõistmist.