UPDATE: За результатами досліджень молекулярних біологів і ембріологів більшість фахівців змінили таксономический ранг погонофор з самостійного типу на сімейство Siboglinidae классаполіхеттіпа кільчастих хробаків. Але я залишаю цю статтю, погонофори все одно дуже цікава група.
Сидячих тварин, що відносяться до типу погонофор, навряд чи зможуть розгледіти під водою навіть аквалангісти. Погонофори, що живуть на доступних легким водолазам глибинах, занадто малі, а ті, яких видно здалеку (саме вони зображені на фотографіях), мешкають в таких місцях, куди можна потрапити лише на глибоководних апаратах. Тим часом, погонофори двічі протягом 20 століття ставали причиною біологічних сенсацій - відкриття нового типу живих істот і автотрофного типу харчування морських тварин. Але давайте по порядку.
Сучасні підручники зоології описують цих тварин так:
погонофори - глибоководні червоподібні тварини, що живуть на дні моря в хітинових або білкових трубках. Матеріал для трубок виділяється шкірними залозами. Трубка зазвичай відкрита з одного кінця, іншим вона прикріплюється до субстрату. Тіло у погонофор нитевидное, довжина їх від 5 см до 2.5 м. Зустрічаються на глибині від 40 до 9000 м, зазвичай - більше 1000 м.
Але одна загадка залишалася невирішеною - ці організми не мали ні рота, ні кишечника. Як же і чим вони харчуються? Висувалися найнеймовірніші пояснення. Передбачалося, наприклад, що погонофори харчуються, всмоктуючи розчинені органічні речовини, наявні в морській воді в невеликій кількості. Вважали, що при такому мізерному харчування погонофори володіють вкрай низьким рівнем обміну речовин, повільним зростанням і великою тривалістю життя. У 50-60-ті роки всерйоз обговорювалося питання про тривалість життя погонофор в 40-50 тис. Років. Цю гіпотезу аргументували тим, що трубочки погонофор пронизують шари донних опадів, що утворилися десятки тисяч років тому. Вважали, що личинки погонофор осідали на поверхню осаду, а потім повільно, протягом декількох десятків років виростали в міру накопичення осаду. До початку 60-их років ХХ століття ніяких органів, що дозволяють погонофор закопуватися в грунт, знайдено не було, але потім на задньому кінці їх тіла було знайдено особливий сегментований хвостик, яким погонофор могла закопуватися в грунт у міру зростання. Так що ця гіпотеза була відкинута.
На знімках було видно, що схили чорних курців майже до самих вершин покриті товстим шаром бактерій (сплетення мільярдів бактеріальних клітин утворюють так звані мати), здатних виживати при температурі до 120 градусів. На віддалі від гирла курців, там, де температура опускається нижче 40 градусів, було видно сплетіння білих трубок гігантських (до 2, 5 м) черв'яків з яскраво-червоними щупальцями. У заростях трубок повзали краби, поруч плавали риби, в щілинах сиділи великі двостулкові молюски, траплялися восьминоги, словом, життя вирувало. Краса і багатство спільнот чорних курців, різко контрастують з бідним і одноманітним населенням ложа океану, так вразили дослідників, що деякі з гідротермальних оазисів називаються в науковій літературі дуже поетично: «Райський сад», «Рожевий сад» і т.п.
Перші фотографії підводного світу гідротермальних оазисів з'явилися не в наукових, а в науково-популярних журналах і підписи під ними говорили: «Гігантські глибоководні кільчасті черви». До речі, А. В. Іванов, подивившись на кольорові фотографії білих трубок з червоними щупальцями і прочитавши підписи, впевнено сказав: «Я думаю, що це не кільчасті черви, а погонофори». Так і виявилося - трубки і стирчать з них щупальця належали вестиментифер - представникам особливого класу типу погонофор.
Крім місцеперебування і розмірів, Вестиментифери примітні щупальцями, яскраво-червоними через велику кількість кровоносних судин. Нижче щупалець у них є бічні вирости - так звані вестіментальние крила. Назва цих органів (від лат. Vestimentum - одяг) і дало ім'я класу.
У вестиментифер (так само як у інших погонофор) в дорослому стані немає рота і кишечника. По осі туловищного відділу проходить масивний клітинний тяж, який спочатку вважався запасаються органом і був названий «Трофосома». Електронно-мікроскопічні дослідження показали, що великі клітини Трофосома містять безліч вакуолей з бактеріями, які належать до групи сероводородокісляющіх. Вони окислюють сірководень до сірки (а потім до сірчаної кислоти, нейтралізуемой карбонатами), і отриману при цьому енергію використовують для синтезу органічних речовин з вуглекислого газу і води. Цей процес носить назву хемосинтезу і характерний для багатьох видів вільноживучих бактерій, що мешкають там, де в навколишньому середовищі багато сірководню і є кисень.
У гідротермальних оазисах сірководень надходить з чорних курців, а кисень - за рахунок підсосу холодної і багатою киснем глибинної води, навколишнього зони гідротермальних джерел. Як же сірководень і кисень досягають бактерій, що мешкають в Трофосома в глибині тіла? Виявилося, що обидві речовини транспортуються кровоносною системою, яка. містить дві системи капілярів: одну в щупальцях, а іншу в Трофосома. Мережа капілярів кровоносної системи проникає безпосередньо всередину клітин Трофосома і при цьому так густа, що будь-яку бактерію від найближчого капіляра відокремлює не більше двох інших бактерій. Гемоглобін вестиментифер з'єднується і з киснем і з сірководнем, при цьому сірководень оборотно зв'язується з білковою частиною молекули, а кисень - з гемом. Бактерії, захищені всередині організму господаря від несприятливих впливів, отримують від нього сірководень і кисень. За рахунок перетравлення частини клітин Трофосома разом з бактеріями господар отримує органічні речовини, які і служать єдиним джерелом харчування вестиментифер. Таким чином, співжиття хемосинтезирующих бактерій і вестиментифер є взаємовигідним симбіозом.
Відкриття сімбіотрофного (забезпечується симбионтами) харчування у вестиментифер, наштовхнуло дослідників на думку, що таким же способом можуть харчуватися і типові погонофори, відомі задовго до відкриття гідротермальних оазисів. В їхньому організмі є загадковий орган - замкнутий з обох кінців серединний канал. І дійсно, в клітинах цього органу були знайдені бактерії, що дозволило вважати серединний канал гомологом Трофосома. Правда, бактерії, знайдені у погонофор, - це метанокісляющіх бактерії. Вони окислюють метан і за рахунок отриманої енергії синтезують органічну речовину.
І це було друге відкриття, пов'язане з погонофор. Виявилося, що за типом харчування вони - автотрофи, що створюють органічні речовини з неорганічних у своєму тілі. У звичайних наземних і водних співтовариствах органічна речовина утворюється рослинами в процесі фотосинтезу і далі мігрує по харчових ланцюгах, поки не піддасться розпаду в організмах тварин, грибів і гетеротрофних бактерій. У спільнотах чорних курців джерело органічної речовини інший - це хемосинтезирующие бактерії. Вони зважені в товщі води, лежать на схилах і живуть всередині вестиментифер і деяких інших організмів. Все решта населення гідротермальних оазисів харчується за рахунок цих бактерій. Велетенська хемосинтетичних продукція забезпечує біомасу гідротермальних співтовариств, в десятки тисяч разів перевищує таку на сусідніх ділянках морського дна. При цьому Вестиментифери (разом з населяють їх бактеріями) виступають як автотрофні члени спільноти. І інші погонофори теж можуть справедливо вважатися автотрофами.
Але автотрофами не народжуються. Дослідження яйцеклітин вестиментифер показало, що бактерій в них немає і, отже, бактерії-симбіонти від матері до потомства не передаються. Звідки ж беруться бактерії, що живуть в клітинах Трофосома вестиментифер? Відповідь на це питання вдалося отримати в результаті вивчення личиночного розвитку вестиментифер. Виявилося, що їх личинки мають нормально розвинений рот і кишечник. Протягом декількох діб вони плавають в товщі води за допомогою віночка війок, потім опускаються на субстрат і повзають по поверхні грунту. Личинки заковтують хемосинтезирующие бактерії із зовнішнього середовища, заражаються ними, після чого рот і анус у молодих вестиментифер редукуються, а кишечник перетворюється в орган бактеріального харчування - трофосому.
Недавні дослідження показали, що личинки типових погонофор теж мають нормальний рот і кишечник і заражаються метанокісляющіх бактеріями із зовнішнього середовища. Цікаво, що Трофосома погонофор зберігає просвіт (недарма ж її раніше називали серединним каналом) і більше схожа на кишечник, ніж сильно видозмінена Трофосома вестиментифер.