Во время нескольких исследовательских экспедиций Ансорге и ее коллеги посетили черных курильщиков – высокие дымоходы, где горячая, богатая минералами вода льется с морского дна – и собрали мидий батимодиолусов, дальних родственников съедобных голубых мидий. Вернувшись в лаборатории Бремена и Вены, они детально проанализировали геномы бактерий, населяющих эти мидии. До сих пор предполагалось, что мидия является домом только для одного или двух типов симбионтов. Однако батимодиолусы явно более гостеприимны. «Фактически, мы обнаружили до 16 различных штаммов бактерий в одной мидии», – говорит Ансорге.
Разнообразие имеет значение
Различные штаммы бактерий гарантируют, что мидия подготовлена к любым неожиданностям. Они выполняют разные функции, помогают с разными метаболическими преобразованиями и обладают разными способностями. «Например, разные симбионты могут использовать различные вещества и источники энергии из окружающей воды для кормления мидий», – объясняет Ансорге. Другие особенно устойчивы к вирусам или паразитам.
«Мы думаем, что большое разнообразие арендаторов делает мидии очень универсальными», – продолжает Джиллиан Петерсен, руководитель лаборатории Венского университета, участвовавшей в исследовании. При изменении окружающей среды – что часто случается в таких динамичных средах обитания, как гидротермальные источники, – мидия может быстро адаптироваться.
Те бактериальные штаммы, которые особенно хорошо приспособлены к новым условиям, могут тогда стать более многочисленными. Более того, если мидии хотят колонизировать новые среды обитания, они хорошо подготовлены с этой мозаикой симбионтов. Очевидно, что многие повара не портят бульон из мидий, но могут приготовить подходящий бульон для любого случая.
«Это разнообразие симбионтов не согласуется с современными эволюционными теориями, согласно которым организмы, столь же похожие, как эти бактериальные симбионты, не могут сосуществовать», – объясняет Николь Дубилье, руководитель проекта исследования и директор Института морской микробиологии Макса Планка.
Это возможно благодаря особой особенности этого симбиоза: мидия не кормит своих арендаторов напрямую, а вместо этого гарантирует, что у черных курильщиков всегда есть доступ к источнику пищи. Симбионты получают пищу из окружающей воды. "Это позволяет использовать мидии поваров, которые могут работать не оптимально в нынешних условиях.
Никогда не знаешь, когда они пригодятся."
От Lucky Strike до Lilliput
Lucky Strike, Semenov, Wideawake, Clueless, Lilliput – так называются гидротермальные поля, где Ансорге и ее коллеги до сих пор находили гостеприимных глубоководных мидий. Эти поля распределены по всему Срединно-Атлантическому хребту, от Азорских островов до южной части Атлантического океана, на несколько тысяч метров под поверхностью океана.
В каждом месте исследователи обнаружили один и тот же образец неожиданно высокого разнообразия симбионтов с небольшими различиями в их способностях, которые могут быть адаптированы к местным условиям.
«Затем мы хотим выяснить, существует ли это разнообразие и в других глубоководных симбиозах, например, в губках или моллюсках», – говорит Ансорге. «Мы также хотим выяснить, типичны ли наши наблюдения для симбиозов или они также встречаются у близкородственных свободноживущих бактерий, которые очень распространены в океанах."Исследователи надеются обнаружить, что их результаты не являются исключением и что такое большое разнообразие бактериальных симбионтов является обычным явлением в других сопоставимых системах.
Это означало бы, что нам нужно пересмотреть наши текущие эволюционные теории о симбиотических отношениях.