Мұхит түбінде, гидротермалды көздер суға улы заттар мен металдарды шығаратын жерде, Paralvinella hessleri деп аталатын ашық-сары түсті ерекше құрт тіршілік етеді. Бұл терең судағы құрт ерекше қабілетке ие: ол өлімге қауіпті элементтерді қорғаныс сауытқа айналдырып, мышьякты зиянсыз кристалдарға айналдырады.

Ерекше құрттың ашылуы

PLOS Biology журналында жарияланған соңғы зерттеу эволюцияның ең таңғаларлық химиялық жетістіктерінің бірін ашады. Қытайдың Океанология институтының ғалымы Чаолунь Ли әріптестерімен бірге Paralvinella hessleri атты теңіз құрттың ерекше түрін тапты. Бұл организм Жапония жағалауындағы Окинава жотасының гидротермалды көздерінде өмір сүреді, мұнда судың температурасы 300 °C-қа дейін жетеді.

Құрттың мекен ету ортасы тек шектен тыс ыстығымен ғана емес, сонымен қатар судағы металдар мен химиялық қосылыстардың көптігімен де ерекшеленеді — бұл заттар үнемі қоршаған ортаға түсіп отырады.

Құрт уытты заттармен қалай күреседі

Бұл улы қоспада, мышьяктың концентрациясы өлімге әкелетін деңгейге жеткенде, зерттеушілер құрттың мышьякты жасушаларының ішінде кристалдандыра алатын ерекше қабілеті бар екенін анықтады. Осылайша, ол оның уыттылығын бейтараптандырады. Бірақ бұл ашық-сары құрт мұндай қиындықпен қалай күреседі?

Биоминерализация: уды сауытқа айналдыру

Ғалымдар құрттың ашық түсі оның терісі мен желбезектеріндегі эпителий жасушаларында орналасқан микроскопиялық түйіршіктерге байланысты екенін анықтады. Бұл түйіршіктер мышьякқа бай, ол құрттың жалпы салмағының шамамен 1%-ын құрайды және көбіне ең улы түрінде — арсенит күйінде болады. Гидротермалды сұйықтықтар суыған сайын минералдар кристалданып, айналадағы беттерді жауып, химиялық құрамы үнемі өзгеріп тұратын динамикалық орта қалыптастырады.

У организмді бұзудың орнына, құрт мышьякты мембраналық вакуольдерге тасымалдайды, онда ол басқа у — еріген күкіртсутекпен әрекеттеседі. Осы жасушалық «зертханаларда» екі у қосылып, орпимент (As₂S₃) деп аталатын қатты кристалдар түзеді, сөйтіп өлімге қауіпті зат инертті, жарқыраған тұнбаға айналады.

«Мен суасты аппаратының экранында Paralvinella hessleri құрттарының ашық-сары түсі ақ биоқабық пен қара гидротермалды көз ландшафтының аясында ерекше көзге түскенін көріп таңғалдым, — дейді зерттеу авторы доктор Хао Ван. — Мұндай шектен тыс және улы ортада қандай да бір жануардың тек тірі қалып қана қоймай, гүлденіп өмір сүретініне сену қиын еді».

Қорғаныстың молекулалық механизмдері

Уды кристалға айналдыру ерекше үйлесімділікті талап етеді. Протеомдық талдау сары түйіршіктерді қоршап тұрған мембраналардың тасымалдаушы ақуыздарға, соның ішінде көп дәріге төзімділікпен байланысты ақуызға бай екенін көрсетті. Оның міндеті — мышьякты тікелей минералдану жүретін вакуольдерге жеткізу. Күкіртсутек басқа жолмен түседі: құрттың арнайы гемоглобині оны сол вакуольдерге тасымалдайды, осылайша тереңдегі «алхимияға» соңғы ингредиентті жеткізеді.

Химиялық дәлелдер

Күкіртсутектің көзін анықтау үшін зерттеушілер тобы P. hessleri және көздерден әртүрлі қашықтықта тіршілік ететін басқа жануарлардың күкірт изотоптарын өлшеді. Құрттың «қолтаңбасы» гидротермалды көздерден шыққан H₂S газымен дәл сәйкес келді, бұл оның улы сұйықтықтардан тікелей күкіртсутек алатынын растады. Құрт уытты заттармен күресудің орнына, оларды өз қорғанысына айналдырады.

Ашылудың маңызы

Бұл жаңалық шектен тыс жағдайларда тіршілік туралы түсінігімізді өзгертеді. Токсиндерден қашудың немесе қорғаныс үшін симбиотикалық микробтарға сүйенудің орнына, P. hessleri оларды құрылыс материалына айналдырып, уды минерал түрінде оқшаулайды. Зерттеушілер мұндай стратегия басқа терең су көздерінің түрлеріне де тән болуы мүмкін деп болжайды, бұл олардың мекен ету ортасының химиясына байланысты.

Тек бір ғана басқа организм — қабыршақты моллюск — күкіртсутекті минералдандыра алатыны белгілі болғандықтан, бұл жаңалық осындай биохимиялық қабілеті бар түрлердің қысқа тізімін кеңейтеді. Дегенмен, P. hessleri әлі де жұмбақ күйінде қалып отыр: ол зертханалардан тыс өмір сүреді және тек терең су аппараттарының көмегімен ғана қолжетімді, бұл минералдану процесін толық зерттеуді қиындатады.

Ғалымдардың келесі қадамы — құрттың сульфидті сауытын молекулалық деңгейде қалай қалыптастыратынын анықтау. Бұл жұмыс уды минералға айналдырудың құрылымдық «хореографиясын» ашып, өмірдің биохимиялық шекараларын — тіршілік ең қауіпті элементтерді басқару қабілетіне тәуелді болатын жерлерде — кеңірек түсінуге мүмкіндік береді.

«Біз бұл модель ғалымдарды теңіз омыртқасыздарының өз ортасындағы уытты элементтермен қалай әрекеттесетінін және, мүмкін, оларды қалай пайдаланатынын қайта қарауға итермелейді деп үміттенеміз», — деп жазады зерттеу авторлары.