Представители новых видов рода Peinaleopolynoe: A — P. orphanae, B — P. elvisi, C — P. goffrediae, D — P. mineoi. Длина масштабных отрезков: A — 6 мм, B и C — 8 мм, D — 1 мм. Рисунок из обсуждаемой статьи в ZooKeys
Изучив находки, сделанные в ходе серии океанографических экспедиций в 2004–2019 годах, американские морские биологи описали четыре новых вида глубоководных многощетинковых кольчатых червей семейства Polynoidae. Полиноид называют чешуйчатыми червями за то, что их тело покрыто «панцирем» из элитр — преобразованных усиков на параподиях. У новых видов элитры на свету переливаются всеми цветами радуги, за что один из видов получил имя в честь Элвиса Пресли, а остальных червей записали к нему в «группу», назвав элвисовыми. Молекулярно-генетический анализ показал, что это близкие виды, относящиеся к одному роду, и позволил прояснить их родственные связи c другими полиноидами.
Многощетинковые черви (полихеты) — чрезвычайно обширная (описано уже больше 10 тысяч видов) и разнообразная группа кольчатых червей. Еще недавно их относили к отдельному классу, но недавние молекулярно-филогенетические исследования поставили такое выделение под сомнение (подробнее см. в новости Раннекембрийский кольчатый червь примирил палеонтологическую летопись с молекулярной филогенетикой, «Элементы», 17.06.2020). В основном полихеты обитают в морской воде. Размеры особей разных видов лежат в диапазоне от 2 мм до 2–3 м — рекорд принадлежит грозному боббиту (см. Самая длинная полихета). По внешнему виду разнообразие полихет тоже способно поразить воображение. Многие из них обладают структурной окраской, благодаря которой переливаются всеми цветами радуги (см., например, Оптическая морская мышь).
Тело полихет состоит из большого числа (иногда — нескольких сотен) практически одинаковых кольцевых сегментов (отличаются, как правило, только сегменты вблизи концов тела), в которых находятся повторяющиеся внутренние органы. От каждого сегмента отходит по паре параподиев — особых мускулистых выроста, несущих пучки хитиновых щетинок (см. Щетинки полихет). На параподиях также расположены пары чувствительных усиков (циррусов). У некоторых многощетинковых червей эти усики частично превращаются в жабры, а у некоторых — в большие мягкие пластинки, покрывающие «спину» червя наподобие «панциря» из крупных чешуй. Эти пластинки называют элитрами (elytron), а их обладателей относят к подотряду афродитид (Aphroditiformia). Червей с такими панцирями так и называют — чешуйчатыми (scale worms).
Многощетинковые черви освоили практически все возможные биотопы Мирового океана. Они обитают и на мелководье, и в толще воды, и на большой глубине. Поэтому неудивительно, что по результатам глубоководных исследований ученые регулярно открывают новые виды. Недавно в журнале ZooKeys вышла статья с описанием сразу четырех новых видов глубоководных многощетинковых чешуйчатых червей из семейства Polynoidae.
Черви были отловлены в ходе ряда экспедиций на кораблях, предоставленных Институтом морских исследований Океанариума залива Монтерей (MBARI), Институтом океанологии Шмидта (Schmidt Ocean Institute) и Океанографическим институтом в Вудс Хоул (WHOI). Экспедиции проводились в 2004–2019 годах и затронули почти все уголки Мирового океана. Отлов производился при помощи дистанционно управляемых подводных аппаратов, а также на батискафе «Алвин» (HOV Alvin).
Червей из обсуждаемой статьи поймали при погружениях в восточной части Тихого океана (в подводном каньоне Монтерей и у берегов Коста-Рики) и в Мексиканском заливе. Всех их отнесли к роду Peinaleopolynoe. Первая часть родового имени происходит от греческого πειναλεoσ — «голодные», отражая отмеченную исследователями тягу этих червей к остаткам китовых туш и прочим вкусным (с точки зрения червей) органическим остаткам. Именно в такой обстановке был обнаружен в 1988 году первый представитель рода — Peinaleopolynoe sillardi в Северной Атлантике у берегов Испании. Представителя второго определенного в этом роде вида, P. santacatalina, исследователи застали в 1993 году кормящимся на мертвом ките у берегов солнечной Калифорнии. Собственно, эти два вида и составляли род Peinaleopolynoe до выхода обсуждаемой статьи.
Вообще, мертвый кит — это настоящий рай для обитателей глубоководья. Из-за того, что вода на глубине холодная и обеднена кислородом, а света там нет, туша практически не портится и долгое время способна кормить собой многие придонные организмы. В абиссали на павших китах формируются целые экосистемы с 3–5 трофическими уровнями, существующие годами (см. whale fall).
Представители новых видов рода Peinaleopolynoe в естественной среде обитания. A–E — P. orphanae (на фото C и E запечатлено агрессивное поведение: черви кусают друг друга с помощью выворачивающейся глотки), F и G — P. elvisi, H — P. goffrediae. Рисунок из обсуждаемой статьи в ZooKeys
Червей трех из четырех новых видов в ходе исследований тоже находили у китовых останков. Их назвали P. mineoi (в честь семьи одного из руководителей Океанографического института Скриппса, в котором работает большинство авторов работы), P. goffrediae (в честь биолога Шаны Гоффреди (Shana Goffredi)) и P. elvisi — представители этого вида своей яркостью напомнили ученым сценические костюмы Короля рок-н-ролла Элвиса Пресли. Четвертый вид, названный P. orphanae (в честь эколога и геобиолога Виктории Орфан (Victoria J. Orphan)), предпочитает более характерные для большинства чешуйчатых червей из семейства Polynoidae местообитания вблизи глубоководных гидротермальных источников и метановых сипов (газовых фонтанов). Впрочем, не исключено, что здесь ученые столкнулись со вторичной колонизацией местообитаний видом, решившим отказаться от ожидания кита, падающего «с неба».
Прижизненные фотографии червей P. orphanae с элитрами разного цвета (вид со спинной стороны). Стрелками указаны повреждения элитр из-за агрессивного поведения других червей. Длина масштабных отрезков: C — 3 мм, на остальных фото — 5 мм. Рисунок из обсуждаемой статьи в ZooKeys
Зачем же этим червям их чешуйчатый панцирь? Вероятно, он защищает полиноид от повреждений о края расщелин и камней, где они ищут укрытие от хищников. В ноябре 2018 года, наблюдая за парой P. orphanae при помощи подводного робота SuBastian на глубине 3700 метров, ученые смогли получить ответ на загадку, которая мучила их несколько лет с момента обнаружения первых особей этих видов: на элитрах пойманных экземпляров были отчетливо видны следы механических повреждений — края чешуй были как будто обкусаны. Эти два червя были застигнуты во время ожесточенной драки! Выворачивая глотку, они агрессивно кусали друг друга за элитры и откусывали от них мелкие кусочки. Так что, по всей видимости, пластинки еще и защищают мягкое тело червя и от атак соплеменников.
Драка червей P. orphanae
Не совсем понятно, зачем глубоководным обитателям такая радужная окраска тела, как у этих червей. Вслед за самым ярким видом их всех стали называть элвисовыми червями, но это, естественно, не таксономическое обозначение. Их окраска, как и у других полихет, не пигментная, а структурная: она создается за счет того, что неровности на поверхности верхнего слоя пластинок по-разному преломляют и отражают свет (подробнее о структурной окраске см. Структурный цвет в живой природе). У самих элвисовых червей глаз нет — они практически бесполезны на большой глубине, куда не проникает дневной свет, поэтому насладиться разноцветными «нарядами» друг друга они вряд ли способны. Есть гипотеза, что переливающиеся блики, создаваемые чешуйками элвисовых червей, могут сбивать с толку и дезориентировать хищников, способных к биолюминесценции, — у них хорошо развиты глаза, позволяющие видеть добычу даже в свете собственных светящихся желез (к таким относятся, например, некоторые представители семейства долгохвостовые (Macrouridae)). Помимо яркой окраски, у элвисовых червей есть еще одна интересная черта: это очень густо ветвящиеся жабры. Ученые предполагают, что такое строение помогает эффективнее извлекать кислород из бедных им придонных морских вод.
Морфологически все четыре новых вида довольно близки друг к другу. Но генетический анализ показал, что это разные виды. Заодно ученые смогли прояснить положение рода Peinaleopolynoe внутри семейства полиноид и его связи с другими родственными таксонами. Для этого они провели филогенетический анализ семейства с учетом новых находок.
Для построения молекулярно-филогенетических деревьев были секвенированы шесть генов: три с митохондриальной ДНК (гены субъединицы I цитохром с-оксидазы (COI), цитохрома b (CytB) и 16S рРНК) и три гена с ядерной ДНК (18S рРНК, 28S рРНК и гистона h3 (H3)). Деревья строили на основе трех разных математических методов: метода максимального правдоподобия (maximum likelihood, ML), байесовского вывода (Bayesian inference, BI) и метода максимальной экономии (maximum parsimony, MP). За основу затем была взята топология ML-дерева.
Молекулярно-филогенетические данные показали, что клада (группа организмов, содержащая общего предка и всех его прямых потомков) Peinaleopolynoe является частью более крупной эволюционной ветви Branchiotogluma. Анализ филогенетического дерева демонстрирует монофилетическое происхождение рода Peinaleopolynoe, в связи с чем у исследователей возник вопрос о предке «элвисовых» червей. Были найдены их ближайшие родственники — клада, включающая в себя два вида рода Branchiotogluma — еще не названный вид Branchinotogluma sp. nov. 1 и B. bipapillata.
Филогенетическое дерево семейства Polynoidae, построенное с использованием шести генов (COI, 16S, 18S, 28S, H3, CytB). За основу взято ML-дерево, а статистические поддержки, полученные для узлов двух других филогенетических деревьев (BI и MP) указаны через косую черту. Звездочки означают, что поддержка больше 95%, прочерки — что узел отсутствует. Справа от каждого вида показано схематическое изображение жабер: складчатое или древовидное. Красно-желтым выделены семь групп рода Branchiotogluma. Рисунок из обсуждаемой статьи в ZooKeys
Наложение ключевых морфологических признаков строения полиноид на кладограмму, содержащую эти два сестринских таксона, позволило ученым предположить, как же выглядел гипотетический предок элвисовых червей. В качестве основных морфологических признаков были выбраны количество папилл и ламелл (эктодермальных выростов) на брюшной стороне сегментов тела, а также количество пар элитр на теле. У всех видов (включая новоописанные) рода Peinaleopolynoe по четыре пары папилл на 12–15 сегментах тела, в отличие от сестринских видов рода Branchiotogluma. Исследователи пришли к выводу, что это апоморфный признак — унаследованный элвисовыми червями от предка, который давным-давно щеголял по океаническому дну с восемью папиллами на этих сегментах тела. А вот в отношении второго признака — количества разноцветных элитр на сегментах тела, виды рода Peinaleopolynoe не столь единодушны. Один из видов, P. santacatalina, отличается от всех сородичей, обладая вместо девяти десятью парами элитр, что роднит его представителями рода Branchiotogluma. Вопрос о том, сколько элитр было у предка Peinaleopolynoe, таким образом, остается нерешенным, но авторы исследования предполагают, что все-таки девять, как у большинства видов элвисовых червей.
Если с элвисовыми червями после проведенного исследования все стало хотя бы немного понятнее, то с другими родами чешуйчатых червей ситуация остается неясной. Исследователи предполагают, что таксономия семейства Polynoidae должна быть пересмотрена. В частности, по их мнению, роды Branchipolynoe, Branchinotogluma, Bathykurila, Branchiplicatus, Lepidonotopodium, Levensteiniella, Thermopolynoe и Peinaleopolynoe по результатам филогенетических построений должны образовывать отдельное подсемейство Lepidonotopodinae, а роды Branchinotogluma и Lepidonotopodium являются парафилетическими и требуют ревизии. Остается надеяться, что дальнейшее прояснение родственных связей чешуйчатых червей будет сопровождаться не менее интересными находками.
Источник: elementy.ru
