Сверкающая бездна. Какие тайны скрывает океан и что угрожает его глубоководным обитателям - Хелен Скейлс
По мере накопления ТМАО в тканях глубоководных рыб осмотический баланс смещается, тем самым увеличивая эффективную концентрацию соли в их тканях. На глубине 8200 метров ТМАО будет так много, что общее содержание соли в организме рыбы изменится с менее концентрированного, чем в морской воде, на более концентрированное, и осмос начнет работать в обратном направлении: вода будет поглощаться через кожу и жабры. Лосось, угорь и другие мигрирующие рыбы при переходе в пресные воды сталкиваются с аналогичной проблемой. Чтобы справиться с ней, они перестают пить и начинают усиленно мочиться, выделяя обильные потоки разбавленной мочи, в то время как их почки напряженно перекачивают жизненно важные соли обратно в кровь. Адаптация к переходу от соленой воды к пресной требует времени и энергии, но для лосося и угря оно того стоит, потому что их цель – завершить важнейшую часть своего жизненного цикла, то есть добраться до мест нереста и откорма на материке, вдали от моря. Морским слизням незачем радикально перестраивать свою физиологию, погружаясь глубже 8200 метров. Как известно, они не опускаются на дно желобов для размножения. «Возможно, в масштабе эволюции, – говорит Герринджер, – не имеет смысла выцеживать ничтожные остатки мартини с самого дна бокала». Когда китайские ученые секвенировали геном марианского морского слизня, они открыли еще несколько адаптаций к давлению, записанных в генах этих обитателей бездны. Исследователи нашли несколько копий генов, которые регулируют химический состав клеточных мембран, добавляя в них больше ненасыщенных жирных кислот, что делает их эластичными и менее склонными к растрескиванию – что-то вроде слоя оливкового масла, поэтому клетки не лопаются под давлением. Мутация в гене, который обычно регулирует процесс укрепления и минерализации костей, приводит к тому, что марианские морские слизни имеют гибкий хрящевой скелет (как у акул), который, судя по всему, более устойчив к давлению, чем твердые хрупкие кости.
* * *
Живя в океанских впадинах, помимо огромного давления, морские слизни сталкиваются с той же проблемой, что и все глубоководные животные – с поиском еды. Благодаря V-образной форме, на дне глубоководных желобов, словно в гигантских коллекторах, собирается морской снег. Кроме того, их крутые склоны часто сотрясают землетрясения, что приводит к подводным лавинам, приносящим из бездны еще больше снега и органического мусора. Таким образом, желоба не такие уж голодные места, как могло бы показаться, но дело в том, что морские слизни не едят морской снег.
Самые распространенные обитатели желобов – ракообразные падальщики, называемые амфиподами[58]. Они абсолютно непривередливы и пожирают все, что упадет в желоб. Амфиподы, или бокоплавы, были замечены на самом дне Марианской впадины, где давление настолько велико, что теоретически должно растворить карбонат кальция в их экзоскелетах. В 2019 году исследователи из Японского агентства по морским наукам и технологиям выяснили, что амфиподы покрывают себя алюминиевым гелем (для его получения они потребляют металлические соединения из глубоководного ила), и это предотвращает растворение их панцирей. Морские слизни используют изобилие этих ракообразных в желобах себе во благо, так что их рацион почти полностью состоит из амфипод.
Так как глаза морских слизней представляют собой маленькие темные точки, у них очень плохое зрение, поэтому они охотятся, используя обостренное осязание. Губы этих рыбок выглядят плотно сжатыми, а вдоль каждой челюсти расположен ряд заполненных жидкостью ямочек, с помощью которых животное ощущает в воде колебания, создаваемые подергивающими движениями амфипод. Так морские слизни понимают, в каком направлении делать выпад, чтобы схватить добычу.
Еще один секрет морских слизней кроется в их челюстях. Это выяснилось, когда Герринджер взяла редкий экземпляр марианского морского слизня и поместила его в компьютерный томограф. Трехмерное изображение скелета позволило обнаружить у рыбки второй набор челюстей в задней части глотки, известных как глоточные челюсти. Выглядят они как пара маленьких острых зубных щеток. По мнению Герринджер, они помогают захватывать и пережевывать амфипод, которых морские слизни засасывают в рот.
Несмотря на то что морские слизни, обитающие в желобах, достаточно хорошо обеспечены основным кормом, они, как и другие глубоководные организмы, вынуждены экономить энергию и действовать как можно эффективнее. Чтобы изучить биомеханику этих рыб, Герринджер использовала весьма необычный подход. Поймав слизня в ловушку с приманкой, его нельзя поднять на поверхность живым: подъем сопровождается сильным стрессом из-за повышения температуры и падения давления. Для сбора живых организмов потребовалась бы дорогая капсула с холодильником под давлением, да еще и дистанционно управляемая с высоты многих миль. Вместо этого Герринджер решила создать точную копию морского слизня. «Оказалось, что проще, дешевле и быстрее создать ультраабиссального слизня, чем добыть его», – признается она.
Известно, что многие рыбы покрыты слизью снаружи, но у морских слизней она внутри, под кожей. «Если вы посмотрите на него, а еще лучше – поймаете и возьмете в руки, – говорит Герринджер, – вы увидите, что в нем полно слизи». Чтобы проверить эту свою догадку, она сделала роботизированную модель животного. Возможно, слизь помогает этим животным лучше плавать, ведь рыба с большой круглой головой и прямым, как стрела, хвостом – а это описание анатомического строения морского слизня – испытывает большое сопротивление воды. Головастики, имеющие схожую форму, преодолевают гидродинамическое сопротивление быстрыми движениями хвоста, что эффективно в мелком водоеме, изобилующем едой, которой можно восполнить потерю энергии, но не в голодных морских глубинах. Сорокасантиметровый робот Герринджер – немногим больше настоящего морского слизня – был собран из туловища и плавников, напечатанных на 3D-принтере, крышек от пластиковых бутылок, изоленты, небольшого аккумулятора с мотором, а также литого хвоста из силикона с пружиной и двумя отрезками струны от рояля, чтобы он мог вилять. Важнейшей частью робота была регулируемая по объему кожа на хвосте, которую Герринджер смастерила из латексного презерватива. Когда презерватив был пуст, рыба-робот выглядела как головастик, но когда его заполняли водой, жидкость имитировала слой слизи, делая основание хвоста более толстым, как у настоящих морских слизней.
Когда роботизированную рыбку отправили в плавание по аквариуму с хвостом, наполненным имитацией слизи, она поплыла в три раза быстрее, чем без слизи. Следовательно, слизь внутри тела рыбки делает его более обтекаемым, выполняя ту же роль, что и обтекатель самолета, то есть она придает телу более плавные очертания,
