Морские биологи показали, что морские многощетинковые черви, живущие в зонах, обогащенных метаном, вступают в симбиоз с бактериями, окисляющими метан, и за их счет, по сути, сами питаются метаном.
Как поясняют авторы статьи в Science Advances, это один из немногих известных примеров использования метана многоклеточными организмами. Судя по всему, донные сообщества животных и микроорганизмов вносят важный вклад в поддержание баланса метана, который является опасным парниковым газом.
Метан входит в тройку наиболее значимых парниковых газов, ускоряющих потепление на планете. Круговорот метана в биосфере во многом обеспечивается за счет микроорганизмов, которые способны как продуцировать, так и окислять метан. Однако приток метана происходит также за счет хозяйственной деятельности человека и геологических процессов, в том числе просачивания метана из-под океанского дна, где он в огромных количествах сосредоточен в форме метангидратов.
Глубоководные зоны, где просачивается метан, называют метановыми сипами, и для них характерны особые экологические сообщества. В частности, там живут способные окислять метан бактерии (метанотрофы), и единичные виды животных, которые извлекают пользу из симбиоза с этими бактериями. К этим животным относятся отдельные виды погонофор, моллюсков и губок.
Исследователи из Калифорнии обратили внимание, что в районе метанового сипа у западного побережья Коста-Рики на глубине почти двух километров в большом количестве живут несколько видов сидячих многощетинковых червей из семейств Serpulidae и Sabellidae, а именно, представители родов Laminatubus и Bispira.
Многощетинковые черви (полихеты) широко распространены в донных сообществах. Эти животные строят трубки из частиц донных осадков и ведут прикрепленный образ жизни. Пищу они обычно добывают путем улавливания частиц из воды при помощи перистых пальп, покрытых ресничками. Однако ученые предположили, что Laminatubus и Bispira населяют метановый сип, потому что способны вступать в симбиоз с метан-окисляющими бактериями и использовать метан в качестве источника углерода для постройки биомассы.
Измерение соотношения изотопов углерода 12С и 13С (δ13С), которое значительно отличается для углекислого газа и метана, в тканях животных показало, что их биомасса действительно построена из метана. Чтобы напрямую это доказать, биологи подняли со дна группу животных, посадили их в аквариум, добавили туда метан с изотопом 13С и оставили на 24-105 часов. За это время полихеты смогли переработать меченый метан в углекислый газ, а также инкорпорировать его в свои ткани.
Бактерии (Bac) покрывают эпителий червя Bispira (флуоресцентное окрашивание оранжевым и зеленым цветом)
Так как эукариотические организмы сами по себе не способны метаболизировать метан, ученые сосредоточились на поиске микробных симбионтов в тканях животных. Разные способы микроскопии (световой, флуоресцентной и трансмиссионной) помогли различить бактерий из группы Methylococcales на поверхности «щупалец» червей. По всей видимости, полихеты «приручили» метанотрофные бактерии и научились использовать соединения углерода, которые те делают, окисляя метан. Тот факт, что черви используют бактерии как симбионты, а не просто ими питаются, вылавливая из воды, ученые подтвердили, измерив δ13С для окружающей сип воды. Оказалось, что метанотрофов там слишком мало, чтобы объяснить изотопный состав тканей полихетов.
Другой интересный тип симбиоза можно найти у морского слизня Elysia chlorotica. Это морское животное питается водорослями, но не переваривает полученные с добычей хлоропласты, а сохраняет в своих тканях, в результате чего на свету приобретает способность фотосинтезировать.
