Редкое морское существо научилось выживать, накапливая в себе токсичные металлы

Для выживания уязвимым организмам иногда приходится находить нестандартные решения. Морская губка Theonella conica — пример такой адаптации. Как и другие губки, она фильтрует морскую воду вокруг себя, извлекая из нее питательные вещества. Поскольку она прикреплена к одному месту и не может активно защищаться, T. conica научилась отпугивать хищников необычным способом. Исследования, проведенные учеными, показали, что она накапливает тяжелый металл молибден в таких количествах, которые были бы смертельны для других организмов.

«20 или 30 лет назад ученые из нашей лаборатории собрали образцы редкой губки Theonella conica с кораллового рифа Занзибара в Индийском океане и выявили в них значительные уровни молибдена, — рассказывает морской биолог Шани Шохам из Тель-Авивского университета. — В своем исследовании я решил выяснить, встречается ли столь высокая концентрация тяжелых металлов у этого вида губок в Эйлатском заливе, на глубине более 27 м. Анализ показал, что содержание молибдена у них составляет 46793 мкг. на грамм сухого веса».

Молибден необходим организму для расщепления таких веществ, как лекарственные препараты, токсины и сульфиты. Однако избыток этого вещества может оказать негативное влияние на здоровье любого организма. Поэтому исследование Шохам было направлено на понимание того, как T. conica может накапливать и сохранять такие большие количества этого элемента. Ответ оказался связан с симбиотическими бактериями, обитающими внутри губки.

Как морская губка, T. conica довольно примитивна. У нее отсутствуют органы, ткани и нервная система. Ее жизнедеятельность основана на симбиотических отношениях с другими организмами, в том числе бактериями, грибами, водорослями и вирусами. Симбионты могут составлять до 40% ее массы тела. Это организмы, живущие в длительных взаимовыгодных отношениях, в отличие от паразитов, которые извлекают выгоду лишь для себя.

Одна из основных бактерий, обитающих в T. conica, исполняет роль своего рода детоксикатора, накапливающего тяжелые металлы. Эта бактерия, известная как Entotheonella sp., была обнаружена в нескольких видах губок и известна своей способностью производить разнообразные биоактивные соединения. В результате исследования у Entotheonella sp. было обнаружено очень большое количество молибдена.

Это вещество становится опасным, когда его концентрация превышает уровень растворимости в воде. Исследователи предполагают, что бактерии способны накапливать молибден и преобразовывать его в безопасные соединения, такие как молибдат натрия и молибдат кальция.

«Эти бактерии превращают его из токсичного раствора в безопасные минералы, — говорит Шохам. — Мы пока не знаем, почему они это делают. Возможно, молибден служит защитой для губки, посылая сигнал: «Я токсичен! Не трогай меня!». В свою очередь губка не поедает бактерии и предоставляет им среду для жизни».

Исследования показывают, что губки и их симбиотические бактерии могут быть полезны не для извлечения молибдена, что было бы сложно и энергозатратно, а для борьбы с загрязнением воды. Некоторое время назад был обнаружен похожий вид губки под названием Theonella swinhoei, которая способна накапливать опасные уровни бария и мышьяка.

«Оказалось, что бактерия Entotheonella также способна накапливать металлы и превращать их в безвредные минералы, тем самым нейтрализуя их токсичность, — говорит Шохам. — Дальнейшие исследования этих бактерий могут помочь в очистке водоемов от мышьяка, который представляет серьезную угрозу для здоровья 200 млн людей по всему миру».

По данным нового исследования, уровень кислотности мирового океана близок к тому, чтобы стать слишком высоким для жизни морской флоры и фауны. В докладе Потсдамского института исследований воздействия на климат (PIK) подробно описаны девять факторов, которые имеют решающее значение для способности планеты поддерживать жизнь. В результате деятельности человека в шести из этих областей безопасный предел уже был превышен.