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 и подводный фотограф, лауреат международных фотоконкурсов, автор блога "Заметки дайвера" на LiveJournal 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.
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.