Алюминиевые «доспехи» защищают самых глубоководных ракообразных обитателей Мирового океана⁠⁠

Рачок Hirondellea gigas, глубоководный обитатель морских впадин

В морях и океанах живут не только рыбы, но и более причудливые создания: головоногие, иглокожие, ракообразные… Все ракообразные имеют внешний скелет, состоящий преимущественно из карбоната кальция. На определенных глубинах это химическое соединение становится растворимым в воде, что ограничивает распространение этой группы членистоногих. Однако один вид небольших рачков-амфипод обжил самую глубокую точку Марианской впадины – Бездну Челленджера, и недавно ученые выяснили, каким образом это ему удалось

В глубоких (около 10 км) океанских впадинах условия для жизни крайне неблагоприятны: сверхвысокое давление (более 100 МПа), холод, непроглядная тьма и мало пищи. Лишь немногие животные могут адаптироваться к такой среде, и среди них – небольшие, похожие на креветок амфиподы Hirondellea gigas. Эти ракообразные обитают в Марианской, Филиппинской и Японской впадинах и в желобе Изу-Огасавара на глубинах более 8 км.

Благодаря своим пищеварительным ферментам амфиподы могут получать углеводы из растительных остатков, разлагающихся в донных отложениях. Но до недавних пор было неясно, как они поддерживают свой экзоскелет, который должен был раствориться в морской воде уже на глубине 4–5 км под сочетанным действием давления, температуры и кислотности.

Ученые из Японского агентства науки и технологий по изучению морских недр (JAMSTEC) и Исследовательского центра в области бионаноэлектроники Университета Тойо изучили амфипод H. gigas, выловленных в Марианской впадине и в желобе Изу-Огасавара на глубинах 9–10 км. Оказалось, что панцирь этих рачков состоит из «традиционного» карбоната кальция, но сверху, как «броней», прикрыт слоем гидроксида алюминия. Алюминий – нехарактерный для ракообразных компонент; к примеру, его не обнаружили у взятых для сравнения амфипод Prontogenesia sp, обитающих на небольших глубинах в японском заливе Майдзуру.

В океанской воде алюминия мало, но его довольно много в донных отложениях. Ученые предположили, что в кислой среде кишечника амфипод некие соединения реагируют с проглоченной пищей, в результате чего высвобождаются ионы алюминия. Как показали дальнейшие исследования с использованием материала измельченных амфипод, речь идет о двух соединениях: глюконовой кислоте и глюконолактоне. Глюконовая кислота образуется в организме рачков при окислении альдегидной группы глюкозы, и ее водный раствор содержит равновесную смесь кислоты и лактонов. В кислых условиях это равновесие сдвигается в сторону глюконолактона, который и является действующим агентом, высвобождающим алюминий. Подтверждением стали результаты эксперимента по удалению глюконовой кислоты и глюконолактона из животных образцов, после чего выделение алюминия прекратилось.

Попадая в морскую воду – щелочную среду с pH около 8, алюминий образует гель из гидроксида алюминия, который и защищает экзоскелет рачков. При этом выделение алюминия происходит не с экскрементами, а, предположительно, с помощью особой молекулярной транспортной системы, детали работы которой пока неизвестны. Алюминиевые «доспехи» сами по себе защищают амфипод от высокого давления и, что самое важное, препятствуют вымыванию карбоната кальция.

Изучение подобных экстремалов позволяет нам лучше понять, как животным удается приспособиться к выживанию в самых суровых условиях внешней среды. И не исключено, что эти «лайфхаки» можно будет использовать для того, чтобы сделать лучше жизнь человека.

Фото: https://es.wikipedia.org