Американские ученые раскрыли 2000-летнюю тайну корабельных червей

Как корабельному червю удается наносить такой сильный ущерб древесине в воде, узнала команда исследователей под руководством Массачусетского университета в Амхерсте, 5 июня сообщает пресс-служба UMass Amherst.

Тайна самого разрушительного и загадочного моллюска в мире имеет значение для всего — от изменения климата до здоровья человека, считают исследователи.

Они наводили ужас на военно-морские силы Древней Греции, виноваты в кораблекрушении Христофора Колумба, способствовали гибели испанской армады, а также стали причиной обрушения причалов в заливе Сан-Франциско, но до сих пор ученые не могли точно определить, как корабельным червям — семейство моллюсков — удается причинять такой ущерб.

Группа исследователей, совместно возглавляемая UMass Amherst и Университетом Плимута, в которой участвуют также сотрудники Университета штата Мэн и Медицинской школы Чана в UMass Amherst, обнаружили, что популяция симбиотических микробов, живущих в неисследованном ранее подоргане кишечника под названием «тифлозол», обладает способность выделять ферменты, необходимые для переваривания лигнина — самой твердой части древесины.

«Корабельные черви — очень важные животные, — заявляет Рубен Шипвей, соавтор исследования. — Они встречаются по всему мировому океану и не только изменили историю, но являются инженерами экосистем и играют фундаментальную роль в круговороте углерода в водной среде. Невероятно, что у нас не было полного представления о том, как они это делают».

Древесина — чудесное вещество: гибкое и прочное. Ее волокнистая, но питательная целлюлоза может стать отличной пищей, но только для тех живых существ, которые могут ее переварить, а также добраться до нее сквозь слой лигнина, прочного, похожего на броню вещества, которое окружает целлюлозу.

Микробиологам давно известно, что животные, способные переваривать лигнин, такие как термиты, содержат в своем кишечнике специализированные симбиотические колонии микробов, которые выполняют за них работу по расщеплению лигнина.

«Но, — говорит ведущий автор исследования Барри Гуделл, бывший профессор микробиологии в Массачусетском технологическом институте в Амхерсте и почетный профессор Университета штата Мэн, — долгое время считалось, что пищеварительный тракт корабельных червей практически стерилен».

Гуделл и Шипуэй потратили большую часть последнего десятилетия, пытаясь ответить на этот вопрос, проверяя множество гипотез, но ни одна из них не раскрыла секрет корабельных червей. «Мы решили еще раз внимательно изучить кишечник корабельного червя, — рассказал Гуделл, — на тот случай, если исследователи, работавшие над этим последние сто лет, что-то упустили».

Оказывается, у корабельных червей есть любопытный подорган, называемый тифлозолом («он похож на усы Сальвадора Дали, перевернутые вверх ногами», отметил Шипвей), который встроен в пищеварительный тракт моллюска. Предыдущие исследователи полагали, что тифлозол служит для перемешивания пищи, но когда Гуделл и Шипуэй провели точную работу по культивированию содержимого тифлозола, а затем с помощью оборудования Аргоннской национальной лаборатории для метагеномного анализа, используя метод генетической зондовой микроскопии в Институте прикладных наук о жизни UMass Amherst, они смогли обнаружить то, чего не замечали многие поколения исследователей: скрытые скопления бактериальных симбионтов, способных вырабатывать ферменты, расщепляющие лигнин.

Это исследование не только помогает разгадать давнюю тайну, но может иметь важное практическое применение. Биотехнологические компании ищут новые ферменты, которые могут переваривать неподатливые органические субстраты более эффективно, чем позволяют современные биопромышленные процессы. Кроме того, новые источники ферментов, которые могут изменять структуру остатков биомассы, очень важны для развития этой области.

При этом ранее установленные симбионты корабельных червей доказали, что они являются сокровищницей натуральных продуктов, таких как новые антипаразитарные антибиотики, которые могут оказывать значительное воздействие на здоровье человека.

Что касается изменения климата, то подобные исследования могут помочь усовершенствовать модели, предсказывающие, как CO₂ и другие парниковые газы попадают в окружающую среду, особенно учитывая, что большое количество древесного мусора с суши попадает в океан, где большая его часть проходит через кишечник корабельного червя.

Наконец, различные виды животных, включая других моллюсков, дождевых червей и даже головастиков лягушек, также обладают тифлозолом, который ранее не был тщательно изучен. Если бы у этих животных были обнаружены симбионты, похожие на таковые у корабельных червей, это могло бы изменить наше понимание того, как эти животные прокладывают свой путь в мире.

«Это очень удовлетворяет, — говорит Гуделл об исследовании. — Мы пытались разгадать эту тайну в течение многих лет и, наконец, раскрыли секрет бактериального симбионта корабельного червя».

Результаты исследования его участники представили в статье «Первое сообщение о микробных симбионтах в пищеварительной системе корабельных червей; моллюсков, сверлящих древесину», опубликованной в журнале International Biodeterioration and Biodegradation.