Существуют ли животные, у которых нет ни рта, ни желудка?
Плоские черви Paracatenula, не имеющие ни желудка, ни рта, и серные бактерии, живущие в клетках тела червя, представляют собой древнейший пример симбиоза между микробом и многоклеточным животным.
Paracatenula urania и живущие в нём бактерии представляют собой самый древний пример симбиоза подобного рода. (Фото авторов исследования.)
На абсурдный вопрос «Существуют ли животные, у которых нет ни рта, ни желудка?» есть, между прочим, положительный ответ. На песчаном морском дне, кроме бактерий и других одноклеточных, обитают странные плоские черви рода Paracatenula. В длину они — всего несколько миллиметров, распространены в тропиках, вплоть до Средиземного моря, и действительно не имеют ни рта, ни желудка. Потому что их питают бактерии-симбионты.
Открыты эти черви были давно, ещё в 70-х; довольно долго они представляли собой неразрешимую загадку, связанную, как легко догадаться, со способом питания. Впоследствии была описана другая группа червей, живущих вблизи горячих источников на морском дне и получающих питательные вещества от бактерий, которые добывают энергию, окисляя сернистые соединения. Энергия направляется на поглощение неорганического углерода из окружающей среды, а поскольку продуктивность таких бактерий весьма велика, то и их хозяева имеют долю в образующейся органике.
Такие же серные бактерии кормят и червей Paracatenula.
Подобные симбиотические взаимоотношения характерны для самых разных животных из многих систематических групп. При этом спектр бактериальных видов, практикующих такое сожительство, строго ограничен только двумя классами гамма- и эпсилон-протеобактерий (к гамма-протеобактериям относится, например, кишечная палочка). Тем сильнее было удивление учёных, исследовавших Paracatenula, когда они обнаружили, что микробные симбионты этого червя относятся к классу альфа-протеобактерий. Значение открытия становится тем очевидней, если учесть, что предки митохондрий, важнейших клеточных органелл, относились, по современным теориям, тоже к альфа-протеобактериям.
Когда-то в далёком прошлом бактериальные симбионты объединились с предками эукариот и постепенно превратились в митохондрии — энергетические станции эукариотических клеток. Кроме этого, к альфа-протеобактериям относят клубеньковые азотфиксирующие бактерии, живущие в корнях бобовых растений, и, разумеется, множество известных патогенных видов. Как пишут исследователи из Венского университета (Австрия) в журнале PNAS, за время коэволюции бактерии могли неоднократно устанавливать «дипломатические отношения» с эукариотами, всякий раз пробуя на хозяевах новые способы найти своё место внутри клетки-хозяина; иногда это приводило к взаимовыгодному симбиозу, а иногда — к появлению патогенной инфекции.
Впечатляющей подробностью в случае с червями Paracatenula является также то, что специализированные клетки-бактериоциты, которые представляют собой своеобразные «гостиницы» для бактерий, в сумме составляют более половины от всех клеток организма животного. Это самый высокий показатель среди подобного рода симбиотических взаимоотношений (случай с кишечной микрофлорой не в счёт: наши бактерии живут, по счастью, не внутри клеток кишечника, а в просвете кишечника).
Генетический анализ, предпринятый исследователями, позволил грубо определить дату начала совместной жизни червя Paracatenula и его серных бактерий — около 500 млн лет назад, что является древнейшим примером симбиоза между животным и бактерией. Более того, за всё время сосуществования черви сумели сохранить абсолютную верность своим симбионтам: при размножении каждое следующее поколение получало в наследство те же бактерии, что жили внутри их родителей... В общем, дело за «малым»: осталось выяснить, как всё-таки наши далёкие предки сумели настолько «приручить» своих симбионтов, что те в итоге превратились в неотъемлемую часть клеточного организма — в митохондрии.
