Интересно о науке

Species nova — в переводе с латыни «новый вид».

 

Никита Лавренов

 

Открыть что-то новое — интимная мечта каждого учёного. Именно открытие обеспечивает плоду интеллектуального труда путь в вечность благодаря этикетке с именем первооткрывателя. Новый для науки вид живых существ — одно из самых осязаемых среди возможных открытий. И за каждым из них, как правило, стоит человеческая история, скрытая сухими строками научных статей. Ирина Екимова совместно с коллегами недавно описала новый и невероятно красивый вид голожаберного моллюска из Японского моря. Зимним беломорским вечером Ирина рассказала редактору «КШ», что же стояло за открытием красавчика Eubranchus malakhovi species nova, нашего организма номера.

 

Ирина Екимова,
старший научный сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных МГУ,

специалист по голожаберным моллюскам,
администратор паблика «ВКонтакте» «Голожабы на каждый день»

Неведомые дали

Далеко-далеко на Дальнем Востоке, на удалении от Владивостока, далеко в горах основали в 1897 году шахтёрский посёлок Тетюхе. Название его переводится с китайского как «долина диких кабанов». В советское время этот дальний-дальний посёлок вырос в город, который жил добычей и переработкой свинцово-цинковых руд и был переименован в Дальнегорск. Расположен Дальнегорск настолько далеко и в горах, что руду оттуда переправлять можно было разве морем. А до ближайшей удобной бухты от Дальнегорска почти 40 километров. В бухте этой вырос порт, вокруг порта — посёлок Рудная Пристань.

 

В посёлке Рудная Пристань живёт дайвер Андрей Шпатак. За год он погружается в воды морские по 400 раз — и фотографирует обитателей доньев. Андрей публикует свои работы в ЖЖ. И эти заметки — ценнейшая руда для учёных, которые исследуют морских гадов.

— Я пришла к нему с ноутбуком, начала тыкать в фоточки животных, а он мне — показывать точки на карте, где эти животные обитают, когда и при каких условиях встречаются, что едят и много-много других деталей, — рассказывает Ирина Екимова. — А в 2014 году Шпатак нашёл там голожаберного моллюска, которого сам идентифицировал как что-то новенькое. Дальше мы делали молекулярно-генетические анализы — смотрели и митохондриальную ДНК, и ядерную, морфологию подробно описали, с экологией разобрались… Так сложилось описание нашего Eubranchus malakhovi.

 

Андрей Шпатак,

                дайвер и подводный фотограф,

                лауреат международных фотоконкурсов,

                автор блога «Заметки дайвера» на LiveJournal

Каков ты есть, красавчик?

«Внешняя морфология. Тело длиной до 8 мм. Тело вытянутое, узкое. Цераты (выросты, покрывающие спину и функционирующие как жабры. — «КШ») упорядочены группами по 4 штуки и образуют до 6 отчётливых рядов. Спинная церата погружённая, печень занимает до 50% её объёма. Боковая церата цилиндрическая, печень занимает большую часть её внутреннего объёма», — гласят первые строки описания внешнего вида нового, простите за тавтологию, вида. Главное тут, пожалуй, что внутренности красивых выростов на спине некоторых голожаберных моллюсков — это полости разветвлённой печени.

 

Заканчиваются выросты маленькими мешочками, название которых наводит на мысли о сюрикенах, катанах и самураях, — книдосаками. В эти книдосаки мягкотелый моллюск складывает оружие. Производит он его не сам, а нагло ворует у гидроидов, которыми питается. Гидроиды и их родня — кораллы и медузы — для защиты от врагов эволюционно обзавелись стрекательными клетками, внутри которых, подобно сжатой пружине, упакована нить с отравляющим веществом. При контакте стрекательной клетки с кем-то чужим нить мгновенно разворачивается, выбрасывается наружу и жалит его. Такой вот неосторожный контакт с медузой омрачил полдня бесценного отпуска автора этого текста на Адриатическом побережье.

 

Но голожаберным моллюскам, которые, в отличие от редактора «КШ», приспособились к питанию гидроидами, эти выстрелы нипочём. Они, в том числе и наш герой, выставляют от выстрелов щит, а затем, выедая и переваривая гидроидов до последней клеточки, поглощают эти самые стрекательные капсулы и в непереваренном виде транспортируют их по полостям той самой разветвлённой печени. Чужое оружие встраивается в книдосаки и становится уже оружием собственным, моллюсковым. Спинные выросты принимают законченный вид — им же только и не хватало какого-нибудь колпачка, — и моллюск обретает свой неотразимый облик. Такой вот гад-ворюга.

Чьих будешь, мокрушник?

На этот вопрос отвечают молекулярно-генетические исследования. Ближайший к Рудной Пристани, что в акватории Японского моря, известный представитель рода Eubranchus обитает в северо-восточной части Тихого океана — E. sanjuanensis. Чуть дальше, в Арктике, живёт ещё один — E. odhneri. Согласно молекулярно-генетическим данным, новый вид ближе к арктическому родственнику, нежели к почти соседу. При этом различия по митохондриальной ДНК, которая передаётся исключительно от матери, между новичком и арктическим E. odhneri оказались не слишком существенными, а вот по ядерной — достаточными для выделения находки в новый вид.

 

Далее в ход пошли старинные молекулярные часы — математический метод, который позволяет выявлять время расхождения эволюционных путей разных организмов и, в частности, позволил редакции «КШ» выяснить, что Ленин был скорее гриб, чем банан. С точностью до пары сотен тысяч лет молекулярные часы показали: пути арктического моллюска и новоописанного разошлись 1,5 миллиона лет назад.

 

Основа метода следующая. У учёных есть вводные данные: количество различий, накопленных в том или ином локусе генома, и скорость их накопления. Путём банального перемножения скорости на «путь» получают время, затраченное на эволюцию, — почти как в школьной физике. Всё было бы довольно просто, если бы не было так сложно рассчитывать скорости накопления замен в геноме: в разных его частях процесс идёт с разной интенсивностью, разные организмы эволюционируют с разной скоростью (один из героев нашей рубрики «Организм номера» — гриб-трутовик шизофиллум — попал в журнал как раз за рекордную скорость накопления мутаций), нет генетических данных ископаемых организмов, ну и ещё с десяток нюансов. Но сложные математические модели и вдумчивая работа учёных с данными позволяют калибровать молекулярные часы — «подводить» их под каждый конкретный случай и получать более достоверные результаты.

Дело давно минувших дней

1,5 миллиона лет. За это время перешеек между Северной Америкой и Камчаткой — Берингия — успел подняться и опуститься несколько десятков раз. Его поднятия позволяли животным и людям мигрировать между континентами: например, около 25 тысяч лет назад одна из популяций жителей Южной Сибири перебралась по перешейку в Америку и дала начало индейцам. Опускания обеспечивали миграцию обитателей океана.

 

1,5 миллиона лет назад, задолго до появления людей в Сибири, Берингия как раз опустилась, обитатели морские мигрировали из Тихого океана в Арктику (и дальше в Атлантику) и в обратном направлении. Когда Берингия закрывалась, популяции изолировались, и начиналось видообразование. Если быть точным, аллопатрическое видообразование — это когда виды расходятся из-за географической изоляции. Возможна ситуация, когда виды расходятся, будучи в одной локации, но занимая разные экологические ниши. Такое видообразование называется симпатрическим.

 

Голожаберные моллюски интересуют Ирину Екимову как яркий пример обеих моделей образования видов и ключ к пониманию истории фаун морей умеренных широт. Как именно появился новоописанный Eubranchus malakhovi — вопрос дискуссионный. Возможно, сначала предковые виды разошлись по разным объектам питания и, пока ещё не потеряли способность скрещиваться, как-то обменивались генами — тут можно вспомнить малые различия по быстро накапливающей замены митохондриальной ДНК. Другой возможный сценарий — это если сначала Берингия разделила ареал предкового вида, изолированные популяции начали приобретать уникальные свойства, но ещё не окончательно потеряли способность скрещиваться. Потом Берингия опустилась, из одной изолированной популяции в другую попала самка (митохондриальная Ева!) и распространила свои митохондриальные гены.

 

Вообще-то, голожаберные моллюски, как и наземные улитки со слизнями, — гермафродиты. Сначала они производят сперму, а потом — яйца. Но гермафродитизм не лишает голожаберника возможности стать Евой. Митохондриальной. Достаточно выступить в роли самки и дать начало целой популяции.

 

Эволюционная судьба голожаберных моллюсков в целом и эубранхусов в частности — дело давно минувших дней и открытый вопрос. Именно он и занимает Ирину, ему посвящён её глобальный научный проект. А открытие нового вида — продукт побочный. Вот нашёл местный дайвер Андрей Шпатак что-то новенькое, выслал — случилось открытие. Настоящая гражданская наука.

Активизм во фьордах

Для России открытие нового гада гражданскими силами — случай редкий. В Норвегии ситуация несколько иная. По словам Ирины, норвежские дайверы, что так любят погружаться в местные фьорды, тесно контактируют с учёными и регулярно снабжают их находками, среди которых нередко оказываются новые виды. У нас схожим образом, когда на относительно небольшой территории встречается необычайное разнообразие морских гадов, обстоят дела на Дальнем Востоке.

— Я ныряла там довольно много, — рассказывает Ирина, — но за всю историю погружений нашла лишь одного голожаберника. Одного! Потому что надо знать, где искать, а я не знала. Стоит скала in the middle of nowhere, заиленная, непонятная, удалённая от других скал на десятки километров, и там на полипе сидит много голожаберников одного вида. На каждой скале по своему виду. Андрей Шпатак вокруг своей Рудной Пристани каждую скалу знает и каждого её обитателя отфотографировал — это невероятно ценно.

 

Имя дайвера, что нашёл новый вид, запечатлено теперь в научной статье с первоописанием в разделе благодарностей. Самому моллюску присвоено имя в честь заведующего кафедрой зоологии беспозвоночных биофака МГУ, профессора и академика Владимира Малахова — в полном соответствии с кодексом зоологической номенклатуры. Андрею Ирина обещает посвятить другой вид. «КШ» же обещает следить за развитием этой истории.