Черви-зомби
На фото — фрагмент позвоночника кита на морском дне. Позвонки покрыты красным «пушком» — это сообщество червей-костоедов из рода оседакс (Osedax, в переводе с латыни — «пожирающий, или разъедающий, кости»). Их называют червями-зомби — за то, что они потребляют внутрикостную органику, до которой не могут добраться другие падальщики. На сегодня описано 26 видов червей-зомби. Чаще всего их можно встретить на останках костей, затонувших на больших глубинах, порядка 1000 м, хотя диапазон глубин их обитания варьирует от 10 м до почти 3000 м.
Первый червь-зомби был обнаружен в 2002 году на останках затонувших китов в заливе Монтерей на западном побережье США. Вскоре морские биологи и палеонтологи выяснили, что костоеды уже в меловом периоде обитали на костях древних рептилий (это самые ранние палеонтологические находки червей-зомби), а также поселялись и поселяются на костях рыб, птиц, рептилий и морских млекопитающих кайнозоя. Долгое время считалось, что кости — единственный субстрат, привлекающий костоедов, но в 2018 году был найден необычный костоед на мягком иле, поселяющийся на останках китового уса. Из-за сходства с Джаббой Хаттом из «Звездных войн» этого костоеда назвали Osedax jabba.
Черви-зомби относятся к морским кольчатым червям, и, как и большинству их родственников, им свойственен двухфазный жизненный цикл: плавающая в толще воды личинка-трохофора и взрослый червь, ведущий прикрепленный образ жизни преимущественно на костях. Личинка оседает на подходящий субстрат и превращается во взрослую особь (как она ищет и выбирает субстрат — пока неизвестно).
Взрослый червь не похож на обычного кольчеца, и его тело не состоит из колечек, или сегментов, как, например, у дождевого червя. У взрослых самок есть туловище, которое часто (кроме O. jabba) спереди несет четыре щупальцевидных выроста и длинный яйцевод, а сзади имеет своеобразную «корневую систему»: лопастевидные выросты заднего конца тела, погруженные в кость или в китовый ус. Взрослые самцы сохраняют личинкоподный облик трохофоры, их основная функция — продукция сперматозоидов и оплодотворение самки.
Самка Osedax packardorum на поверхности кости с расправленными перистыми щупальцами (пальпами), яйцевод не виден. Фото с сайта mbari.org
Чтобы исследовать биологию и разнообразие червей-зомби, поднимают с глубины на поверхность кости, заселенные костоедами, и помещают их в лабораторные аквариумы. Более того, ученые идут на ухищрения, приманивая зомби костями других крупных позвоночных, например коров.
Взрослые особи червей-зомби не имеют пищеварительного тракта: у них нет ни рта, ни ануса. Но как же тогда они добывают питательные вещества?
Взрослая самка костоеда Osedax sp. с расправленной корневой системой, которая выделяет кислоту для растворения минеральной составляющей кости и извлекает из кости питательные вещества. В основании корневой системы располагаются яичники (ярко-белые). На картинке отчетливо виден длинный корневидный вырост, уходящий вглубь кости (внутри него виден ярко-красный кровеносный сосуд). Фотография © Greg Rouse с сайта ucsdnews.ucsd.edu
Во-первых, у зомби есть бактериальные внутриклеточные симбионты — гетеротрофные бактерии Oceanospirillales, — которых зомби выращивают в своих корнях, занимаясь своеобразным «животноводством». Бактерии потребляют белки и/или жиры, извлеченные из костной ткани, которые позже пойдут на рост и размножение червя. Без этих бактерий зомби не живут. Симбиотические бактерии не передаются от самки к потомству (так называемая вертикальная передача симбионтов, которая считается наиболее эволюционно продвинутой) — бактериями, обитающими в морской воде, заражаются личинки (так называемая горизонтальная передача, ее рассматривают как исходный путь приобретения симбионтов). Осев на кость, личинка уже на четвертый день своего существования заражается будущими бактериальными симбионтами, которые поселяются внутри клеток-бактериоцитов (см. Bacteriocyte) ткани трофосомы (см. Trophosome) — органа симбиотрофного питания (трофосома представляет собой массивный клеточный тяж, пронизанный кровеносными сосудами). После внедрения симбионтов молодая особь червя-зомби формирует в задней части туловища «корневые выросты», которые проникают в кость.
Во-вторых, черви-зомби научились растворять минеральный компонент кости — гидроксиапатит. Многие беспозвоночные, чтобы извлечь питательные вещества, сверлят или растворяют различные минеральные субстраты — кораллы, камни, раковины моллюсков и другие. Для этого они используют химический реагент-растворитель — как правило, в сочетании с механическим воздействием твердых элементов тела, таких как щетинки или челюсти, которыми они раскапывают и удаляют растворенные минералы. У костоедов же корни не несут ничего твердого, что могло бы механически просверлить отверстия, но, действительно, обнаружено, что эпидермис выделяет кислоту-растворитель.
Мембраны клеток эпидермиса корней вооружены вакуолярными H+-АТФазами (см. V-ATPase). Это древние ферменты эукариот, которые создают кислую среду внутри литических (растворяющих) вакуолей для работы самых разных ферментов. У костоеда эти ферменты аденозинтрифосфатазы (АТФ-азы) катализируют секрецию кислоты, которая используется для разрушения гидроксиапатита костей. Благодаря кислоте твердые перегородки внутри кости проседают, и корни погружаются глубоко в полости, имеющиеся в костях. Интересно, что палеонтологические остатки червей-зомби мезозоя и кайнозоя представляют собой всего лишь отверстия в костях древних позвоночных, по форме напоминающие корневую систему современных костоедов (мягкие ткани костоедов не сохряняются).
В-третьих, нужно еще поглотить питательные вещества, освобожденные от минеральной составляющей кости. В кости есть костный мозг — ткань, богатая белками и жирами. Ученые предполагали, что черви-зомби могут этой тканью питаться, перекачивая ее элементы через покровный эпителий внутрь себя и транспортируя к симбиотическим бактериям — то есть что эпидермис корней всасывает питательные элементы, как эпителий кишечника человека. И действительно, оказалось, что эпидермис корней несет многочисленные переносчики растворенных веществ (SLC), характерные для пищеварительного тракта позвоночных животных, в том числе человека. Эти переносчики располагаются на мембранах клеток и способны к транспорту органических молекул и неорганические ионов.
Кроме этого, в эпидермисе корней, а также в бактериоцитах (клетках, содержащих симбиотические бактерии) костоедов обнаружено самое большое среди беспозвоночных число матриксных металлопротеиназ (MMP). Это ферменты, способные разрушать белки внеклеточного матрикса. По-видимому, так много металлопротеиназ нужно костоедам, чтобы переваривать различные типы белков внеклеточного матрикса в костях позвоночных, и облегчает червям освоение новых типов костей позвоночных, от рыб до млекопитающих.
Скелет усатого кита на дне в Национальном морском заповеднике залива Монтерей (MBNMS). Остатки мягких тканей поедают осьминоги и угри, а в костную ткань «вгрызаются» черви-зомби
Как мы видим, питание бескишечных червей-костоедов — это многоэтапный процесс. Он заключается в растворении минеральной составляющей кости, извлечении из нее жиров и белков и транспорт их к симбионтам-гетеротрофам. Симбионты переваривают питательные вещества, а самих симбионтов, в свою очередь, переваривают костоеды. Из-за такого необычного способа потребления веществ из костей их и прозвали червями-зомби. Разлагая кости затонувших млекопитающих, эти черви играют важную роль в круговороте веществ и тепловой энергии в Мировом океане.
Фото из Твиттера Научно-исследовательского института Аквариума Монтерей Бэй (MBARI).
Надежда Римская-Корсакова
-
Первый абзац: Их называют червями-зомби — за то, что они потребляют внутрикостную органику, до которой не могут добраться другие падальщики.
Последний абзац: Из-за такого необычного способа потребления веществ из костей их и прозвали червями-зомби.
@
Очевидно, что эти два определения нужно объединить в одно, либо какое-то вычеркнуть. -
Очень хорошо, что появился материал по теме дохлых китов, она сама по себе дико интересная.
Такая куча готовой еды, в одном месте, образующаяся случайно, но регулярно - не может не восхищать, а её освоение местными - не может не интересовать.
Но вопросов по тексту очень много...
Сколько времени существует эта странная "экосистема"?
Когда приходят черви? Ведь скелет - в туше, т.е. тушу сперва надо с него счистить? И где они болтаются до этого момента, с учётом случайности образования ресурса?
Роль симбионтов я так и не понял. Кость червь растворяет сам, лизирует ткани - сам, всасывает - сам.
Зачем бактерии?
Зачем веник сверху? Дышать разве только?
Самцы, которые "трохофороформные", упоминаются вскользь - живут-то они где и как? На самке? Паразитируют? Или вообще одноразовы, вышел - спарился - растворился? И как синхронизируется развитие?
Ну, и в виде абстрактного недоумения:
зомби - это труп, поднятый колдуном и ему подчиняющийся. Какое это имеет отношение к данному случаю, непонятно. Червь живой и к колдунам вроде отношения не имеет, скелет кита никем не оживлён и никому не подчиняется...
Грустно, ибо название zombie worms само по себе - отрыжка поганой масскультуризации науки.-
Грустно, ибо название zombie worms само по себе - отрыжка поганой масскультуризации науки.
Если не масскультуризировать науку, эти самые массы могут урезать деньги, на науку выделяемые. Быть может, не так уж страшно — назвать таксон как‑то по‑масскультурному? Чтоб учёные, изучающие червей‑зомби, жили не хуже, чем всякие сочинители сказок про людей‑зомби.
-
-
Ископаемые следы оседаксов (Osedacoides) в костях морских рептилий (черепах, ихтиозавров и плезиозавров) известны с оксфордского яруса поздней юры. А с палеогена встречаются на костях китов, птиц и рыб.
Карликовые самцы (меньше мм в длину) не питаются, живут за счет запасов желтка. Самки ежедневно мечут по 200-400 яиц, пол определяется при оседании личинки на субстрат: осела на кость - станет самкой, осела на взрослую самку - самецом.Зачем веник сверху? Дышать разве только?
Да. А другие сиборглиниды, обитающие возле черных курильщиков, к тому же через щупальца поглощают сероводород для питания своих симбионтов.
Роль симбионтов я так и не понял. Кость червь растворяет сам, лизирует ткани - сам, всасывает - сам.Считается, что оседаксы происходят от сиборглинид с хемоавтотрофными бактериями-симбионтами, поселившихся в богатом сероводородом осадке возле гниющих остатков крупных позвоночных. Кишечниека у таких сибоглинид (вестиментиферы, склеролинум) нет, питаются производимой симбионтами органикой и самими симбионтами (серные бактерии), которых черви снабжают сероводородом. Т.е. оседаксы изначально были лишены кишечника и заточены на питание своими симбионтами.
Зачем бактерии?
-
сиборглинид
Эм-м-м-м... В смысле, зибоглинид? Семейство Siboglinidae?оседаксы изначально были лишены кишечника и заточены на питание своими симбионтами
Т.е. вот вся эта сложная ферментная возня имеет целью что? Кормление эндосимбионтов?
И как оно происходит - всасывание где идёт? И транспорт?
И как/чем варятся симбионты?
Т.е. с зибоглинидами оно в целом ясно, червь им поставляет неорганику, они ему из этой неорганики делают органику.
Но там на входе неорганика, а здесь есть готовая органика.
Получается, что оседаксам эти симбионты уже не нужны, просто они от них избавиться [пока] не сумели?живут за счет запасов желтка
Не за счёт самки?
Т.е., если самки мечут постоянно, этих самцов должно быть постоянно очень много, но очень короткоживущих?
Спасибо!
Офигенно интересно о_О-
Да, семейство Siboglinidae. С правильным произношением латинизмов у меня бывают сложности.
UPD. У одних и тех же авторов встречается оба варианта: сибоглиниды, зибоглиниды
https://istina.cemi-ras.ru/profile/gvidoniaistina/
Вот что пишут о питании оседаксов Tresguerres et al. 2013. "How to get into bones: proton pump and carbonic anhydrase in Osedax boneworms"
"As host worm tissues are enriched in fatty acids with a distinct bacterial signature, Goffredi et al. [4] suggested at least part of the nutrients are transported to the symbionts, which eventually transfer metabolites back to the host. Also, Katz et al. [15] found evidence for bacteriocyte degradation in the ovisac region compared with the more distal roots, suggesting the worm eventually digests bacteriocytes for nutrition. However, other researchers have doubted that Osedax females host enough endosymbiotic bacteria to sustain all of their metabolic needs, though they did not provide an explanation for how Osedax might otherwise acquire nutrition [60]. We suggest that if Osedax females do not fully rely on bacterial symbionts, further nutrition could be acquired by direct absorption of bone amino acids, as described earlier, followed by digestion without the intermediate bacterial step. ... Understanding the process of bone demineralization in Osedax is only the first step in understanding this unusual feeding mode. Investigation of nutrient uptake and transport, as well as the nutritional relationships between the host and endosymbiotic bacteria in this symbiosis, will expand our knowledge on novel modes of nutrition."
Наверно, за прошедшие 7 лет стало больше ясности, надо искать, читать. Быть может, Надежда Николаевна подскажет?
Про размножение и самцов здесь:
https://www.researchgate.net/publication/226169856_Spawning_and_development_in_Osedax_boneworms_Siboglinidae_Annelida
https://www.researchgate.net/publication/5593006_Acquisition_of_Dwarf_Male_Harems_by_Recently_Settled_Females_of_Osedax_ roseus_n_sp_Siboglinidae_Annelida -
Osedax females host enough endosymbiotic bacteria to sustain all of their metabolic needs, though they did not provide an explanation for how Osedax might otherwise acquire nutrition [60]. We suggest that if Osedax females do not fully rely on bacterial symbionts, further nutrition could be acquired by direct absorption of bone amino acids
Т.е., похоже, симбионты им не очень-то и нужны.
То ли наследие тёмного прошлого, то ли бэкапчик на случай чего...
Интересно, что там дальше найдут.
Переход от симбиотрофии к нормальной гетеротрофии на фоне утраченного ЖКТ - штука, как представляется, не очень тривиальная.
За сцылки - отдельное спасибо, почитаю.У одних и тех же авторов встречается оба варианта: сибоглиниды, зибоглиниды
Русская наука традиционно есть немецкая, переложенная на русский язык, в данной парадигме s перед гласной = з.
В связи с переходом на англоязычие парадигма меняется, и s перед гласной => c.
Следующим этапом будет i => ай (кое-где я это уже слышу, но пока в основном в среде бизнюков и манахеров, причём помоложе), и сибоглиниды станут сайбоглайн уормз )))-
А я так понял, что с питанием оседаксов дело ясное, что дело темное, на уровне предположений.
though they did not provide an explanation for how Osedax might otherwise acquire nutrition [60].
Вот что пишут в статье по ссылке 60. Fujikura K, Fujiwara Y, Kawato M. 2006. A new species of Osedax (annelida: siboglinidae) associated with whale carcasses off Kyushu, Japan. Zool. Sci. 23, 733–740:
"However, very few endosymbiotic bacteria-like particles were distributed in tissues of O.japonicus n. sp. If these particles are truly endosymbioticbacteria, it seems that so few bacteria could not provide suf-ficient nutrients to the worm. On the other hand, TEM observations showed numerous bacterium-like particles on theepidermis of the trunk (Fig. 6). Future investigations areneeded to determine the role of these epidermal bacteria,and whether or not the bacterium-like particles in the roottissues are symbionts."
Это вообще ни о чём.
Если не ошибаюсь, есть правила произношения собственно латинских слов (вовсе не на немецкий манер) и латинизирпованных заимствований из других языков с латинским алфавитом, произношение которых наследуется из языка оригинала. Siboglinum образован из названия датского корабля "Siboga" ("Зибога").
-
-
приятно читать такую оживленную дискуссию вокруг костоедов и вообще зибоглинид. Поскольку животные во многих аспектах биологии очень интересные, то мы запланировали серию Картинок дня, каждая из которых посвящена определенной теме биологии этих животных. В частности, следующая Картинка дня будет посвящена строению, необычному половому диморфизму и размножению костоедов.
По поводу роли симбионтов. У костоедов это сейчас активно исследуется (буду рада поделиться новостями). В целом, принято все, что известно по их ближайшим родственникам, вестиментиферам, автоматически "применять" на всех представителей группы. Это отчасти оправдано, но вероятно детали механизма поглощения и переваривания углерода и других веществ (?) накопленных бактериями, у разных зибоглинид отличаются.
«Веник». Спасибо за яркое выражение. Во-первых, «веник» используется для ловли будущих самцов, и для размножения нормально развитыми самцами. Во-вторых, «веник» костоедам необходим для поглощения кислорода, который червям нужен для аэробного дыхания для получения углекислого газа. Этот CO2 далее используется ферментом карбоангидразой для получения протона (образовавшийся бикарбонат выделяется через щупальца в наружную среду). Протон, в свою очередь, пользуется VHA (см в тексте) для растворения гидроксиапатита кости. Для визуального ряда этого процесса рекомендую посмотреть картинку 3 в статье Мартина Тресгуэреса (Martin Tresguerres https://jeb.biologists.org/content/219/14/2088). Думаю, что это не единственные функции «веника», которого по-научному называют венчиком щупалец, передними выростами или просто пальпами.
Спасибо за ваши комментарии и вопросы. Учту в будущих Картинках.
-
Спасибо за статью, интересно было. Не могли бы ещё пояснить, как у этих червей выделительная система устроена? Написано, что ануса у них нет, а что тогда есть?
-
хороший вопрос! в статье Katz и Rouse от 2013 года нашли ткани, которые они предположительно являются почками. Но выглядит это неубедительно, да и сами авторы сомневаются. Можно конечно повторить серийную резку червяков, или проверять экспрессию генов, ответственных за выделительные процессы (но таких анных мало для аннелид в целом). Предполагаю, что искать ответы нужно в геномах хозяина и симбионтов.
-
Последние новости
Самка червя-зомби Osedax jabba, обитающая на китовом усе, погруженном в мягкий ил поблизости от остова кита. Фото c сайта earther.gizmodo.com