След амебы

Елена Клещенко
«Химия и жизнь» №4, 2009

Аппарат для подводных исследований «Johnson-Sea-Link» (JSL). Изображение: «Химия и жизнь»

Безмозглый, безглазый, бесцветный шар, полностью покрытый грязью» — такими словами описал Михаил Матц из университета Техаса (о других его работах см. «Химию и жизнь», 2008, № 12) существо, найденное им с коллегами на морском дне неподалеку от Багамских островов. Чем так замечателен этот шар, точнее, шарик диаметром около 3 см, что о нем пишут и электронные СМИ, и авторитетные научные журналы?

Остров Литл-Сан-Сальвадор, где проводились исследования. Изображение: «Химия и жизнь»

Вот эти шарики и есть громии. Видно, что траектории их движения не параллельны. В верхней части фото — креветка, по сравнению с которой можно судить о размере амеб. Изображение: «Химия и жизнь»

Во время погружений на глубину 750–780 м неподалеку от острова Литл-Сан-Сальвадор на дне были обнаружены шарообразные объекты, каждый величиной с крупную виноградину. Дно было покрыто следами, которые, судя по всему, оставляли именно загадочные шарики. Причем они перемещались не только вниз по склону, но и вверх, и не под действием течения. Судя по разнообразным направлениям и поворотам траекторий, существа двигались активно. Вдобавок след имел непростую форму: канавка, окруженная валиками грунта, с еще одним валиком посередине, особенно отчетливым на конце следа, ближайшем к шарику. Такой след не может получиться, если просто катить или волочить шарик по дну.

При ближайшем рассмотрении бродячие морские «виноградины» оказались раковинными амебами (корненожками) Gromia sphaerica. Этот вид ранее был обнаружен в Аравийском море. В это трудно поверить, но каждый шарик — одна клетка. Под оболочкой у нее тонкий зеленоватый слой протоплазмы, покрытый оболочкой, а под ним большой водяной пузырь. С помощью такого «надувательства» и одноклеточное может стать макроскопическим объектом. Багамская громия не во всем похожа на арабскую: она не строго шарообразная, а слегка вытянутая и, кроме того, она действительно снаружи покрыта илом. (Чтобы рассмотреть пойманное животное, его сначала пришлось отмыть.) Арабская громия снаружи чистенькая, зато содержит гранулы осадка во внутреннем «пузыре», который у багамской родственницы заполнен чистой водой. Возможно, все это связано с одним, самым главным отличием: арабская амеба ведет сидячий образ жизни, тогда как багамская гуляет по дну.

Громия в естественной среде. Изображение: «Химия и жизнь»

Чтобы точнее определить систематическое положение багамской громии, исследователи секвенировали РНК малой субъединицы рибосомы. (Рибосомные РНК часто используются для построения филогенетических деревьев. Рибосомы — машины белкового синтеза — есть в каждой клетке, молекулы РНК, входящие в их состав, хорошо изучены, так что, сравнивая их нуклеотидные последовательности, можно делать выводы о родстве между организмами.) Перед выделением рибосомной РНК шарик сначала «схлопнули», чтобы избежать разведения клеточного материала. Новое существо действительно оказалось ближайшим родичем арабской громии.

А вот так она выглядит, если ее отмыть. Изображение: «Химия и жизнь»

Но еще интереснее самой амебы — ее следы. Дело в том, что они чрезвычайно напоминают следы докембрийского периода, возраст древнейших из которых — 1,8 млрд. лет. Напомним, что в кембрии около 540 млн. лет назад произошел «взрыв видообразования». Палеонтологическая летопись показывает, что именно тогда — и очень быстро, по палеонтологическим меркам — возникает как бы из ниоткуда множество разнообразных форм многоклеточных организмов. Более ранние, докембрийские остатки многоклеточных животных относят к так называемой вендской фауне («Химия и жизнь», 2004, № 7). А наиболее древние свидетельства многоклеточности — окаменелые следы животных. Существо, которое ползает по дну морскому и оставляет след, должно быть, во-первых, достаточно большим, во-вторых, двусторонне-симметричным. В самом деле: если существо круглое (как многие одноклеточные организмы) или имеет лучевую симметрию (как кораллы или морские звезды), у него не может быть предпочтительного направления движения. А тот, кто движется целеустремленно, оставляя ровный красивый след, пусть и совсем тоненький, — скорее всего, имеет брюшную и спинную сторону, а также передний и задний конец. О голове на данном этапе эволюции говорить преждевременно, но так или иначе, тем, кто оставил «автографы» в докембрийских отложениях, было не все равно, какой частью тела вперед идти. До сих пор считалось, что эти существа и были первыми многоклеточными. Сами они, однако, не были найдены, и ничего удивительного в этом нет. Как замечают палеонтологи Стефан Бенгтсон и Биргер Расмуссен в статье для «Сайенс», посвященной багамской громии, следы и останки животных превращаются в окаменелости в совершенно разных условиях, поэтому обычно в руки ученых попадает либо след, либо животное, но не то и другое вместе.

Михаил Матц на конференции, посвященной юбилею Беломорской биостанции МГУ (2008). Изображение: «Химия и жизнь»

Амеба рядом с морским кораллом. Изображение: «Химия и жизнь»

Так вот, следы багамской громии удивительно напоминают докембрийские отпечатки. При этом животное, во-первых, одноклеточное, во-вторых, шарообразное. Как же громия перемещается и почему оставляет странный след с валиком на дне?

Предполагаемый способ передвижения громии лучше всего описывает выражение «катится колбасой»: длинная ось «виноградины» ориентирована перпендикулярно следу, и вокруг этой оси она вращается. Движется она, скорее всего, с помощью тонких выростов цитоплазмы (филоподий). А средний валик, возможно, образуется из «переработанного» грунта: амеба извлекает из него питательные вещества и затем сбрасывает позади себя.

Практически нет сомнений в том, что двухколейные следы оставляет именно амеба, коль скоро шарики всегда находятся на конце следа. К сожалению, пока не удалось зафиксировать процесс перемещения по простой причине: движутся они очень медленно. Одна из амеб была найдена рядом с кораллом, растущим на скорлупке морского ежа (см. фото). Судя по размерам и положению коралла, грунт оставался нетронутым в течение нескольких лет, значит, возраст следа может составлять недели, если не месяцы.

Так или иначе, находка расширила наши представления о том, каким мог быть мир докембрия. Возможно, таинственные предки многоклеточных были похожи на громию. А вдруг современные громии — «живые ископаемые», прямые потомки докембрийских животных, не слишком изменившиеся с тех давних времен? Это было бы еще интереснее.

Что еще можно почитать о багамской Gromia sphaerica и ее следах:

1. Stefan Bengtson, Birger Rasmussen. New and ancient trace makers // Science, 2009, January 16, v. 323, p. 346–347.
2. Mikhail V. Matz, Tamara M. Frank, N. Justin Marshall, Edith A. Widder, Sönke Johnsen. Giant deep-sea protist produces bilaterian-like traces // Current biology, 2008, v. 18, p. 1849.