Этот морской виноград очень странный. Во-первых, это животное. Без косточек, как кишмиш, хотя и хордовое. Дальше хорды у личинки дело не идет, позвоночник и другие кости не развиваются, да и хорда с возрастом рассасывается. Взрослая виноградина облачена в волосистую тунику – твердую защитную оболочку со сложной структурой. Сидит на мягком грунте чуть пониже литорали, замаскировавшись песочком, и фильтрует пищу из морской воды с помощью сифонов, похожих на ушки зайки. Одним словом – асцидия, зверушка из подтипа оболочников (Tunicata). Molgula зовут.

Во-вторых, у нее внутри есть так называемый почечный мешок – объемный орган, первоначально считавшийся почкой, но опять же весьма странной: там нет никаких протоков, и кристаллы мочевой и щавелевой кислот не выводятся из организма, а в форме камешков накапливаются в этом замкнутом мешке на протяжении всей жизни молгулы. Как при мочекаменной болезни – только в данном случае это не патология, а норма. Среда в почечном мешке экстремально кислая. Тем не менее она кишит жизнью! И это в-третьих.

Полтораста лет тому назад, в 1870-х, ученые впервые заметили в мешке множество клеток всякообразной формы: капельки, ниточки, бочоночки, корзиночки – предположительно разные жизненные стадии одного паразитического гриба. В 1888 году он получил имя Nephromyces – «почечный гриб» (др.-греч. νεφρός – «почка», μῠ́κης – «гриб»). Однако в 2010-м благодаря анализу ДНК выяснилось, что никакой это не гриб, а споровик – представитель группы Apicomplexa, родственной динофлагеллятам и инфузориям. И споровик этот, как вы уже догадались, тоже крайне странный.

Споровики – одноклеточные паразиты животных. Известно около 6000 их видов, включая таких знаменитостей, как малярийный плазмодий и токсоплазма. Своим хозяевам они вредят, вызывая болезни, включая такие знаменитые, как малярия и токсоплазмоз. Но Nephromyces, похоже, совершенно не вредит морскому винограду. Изначально чистые, как tabula rasa, асцидии Molgula в обязательном порядке «заражаются» нефромицетами из воды при инициации питания сидячей взрослой особи: какую виноградину ни препарируй – в почечном мешке непременно найдешь споровиков Nephromyces, грызущих мочекамешки. Уровень инфицирования 100% – немыслимый ни для одного нормального паразита, ведь хозяева обычно сопротивляются инфекции. Но молгулы, кажется, вовсе не против симбиоза с нефромицетами – как будто это и не паразиты вовсе, а незлобивые комменсалы или даже полезные мутуалисты!

Такой переход от паразитического существования к симбиотическому – сущая диковина. Паразиты часто становятся столь зависимыми от своих хозяев, что утрачивают ряд генов, органов и качеств, необходимых для свободной жизни, – такой паразитизм называют облигатным. И это дорога в один конец: облигатного паразита невозможно провернуть назад, как и фарш. Каждая отдельно взятая клеточка Nephromyces, вообще-то говоря, и не способна выживать в одиночку дольше месяца. По этому признаку нефромицеты – типичные облигатные паразиты, как и все споровики. Но как им, пока единственным непаразитирующим споровикам, удалось «перевоспитаться»?

Возможно, им помогли другие микросущества. В 1990 году было показано, что внутри нефромицетов проживают бактерии – так же как сами нефромицеты проживают внутри асцидий («симбиоз в симбиозе», как озаглавлено исследование). У других споровиков внутренние бактерии неизвестны. Судя по всему, эти бактерии производят аминокислоты, витамины и питательные вещества, которые нефромицеты сами вырабатывать не могут, так как их предки данную способность утратили в силу паразитизма. Кроме того, возможно, именно благодаря им нефромицеты могут окислять мочевую кислоту в почечных мешках своих хозяев. Вполне ожидаемо, симбиотические бактерии нефромицетов дюже странные, как и их хозяева, хозяева хозяев и сверххозяева, всех их изучающие.

Один из них, биолог Кристофер Лейн из Род-Айлендского университета (США), как и многие до него, наивно полагал, что молгулы определенного вида содержат нефромицеты одного вида и бактерии одного вида. Когда же его докторанты-метааналитики секвенировали ДНК содержимого почечных мешков, оказалось, что микробное сообщество там крайне многообразно: два десятка видов Nephromyces и множество бактерий из трех крупных групп – альфапротеобактерии, бетапротеобактерии и бактероиды. Лейн лирично называет эти группы бактерий «ароматами» – по аналогии с физическими ароматами элементарных частиц.

Как выяснилось дальше, в каждом нефромицете живет одна-единственная бактерия – больше, видимо, внутри не помещается. При этом ни один из «ароматов» не может наблагоухать все необходимые споровикам питательные вещества: для выживания нужны все три «аромата», а значит, нефромицеты могут жить только в составе многовидового сообщества, где разные виды Nephromyces делятся друг с дружкой нутриентами, как в коммуне хиппи, объясняет Лейн. Дикие молгулы объединяют в себе от трех до восьми видов нефромицетов, и каждая из них в начале взрослой жизни должна заполучить из окружающей воды нужный набор споровиков с нужными бактериями, чтобы в почечном мешке разрушались кислотные камни (вообще же функция этого органа молгулы непонятна). «Кажется, что такого не должно существовать, однако вот же ж!» – дивится ученый.

Остается еще много вопросов к молгулам и их выпаразитившимся симбионтам. Все те капельки-бочоночки-батрасечки – это разные стадии нефромицетов или разные виды, как предполагает Лейн? Как в принципе эти виды могли появиться – что за экологические ниши такие в почечных мешках, к которым разные линии Nephromyces могли приспосабливаться в процессе эволюции? Есть ли среди нефромицетов обманщики, которые не имеют собственных бактерий и пользуются общими ресурсами, производимыми всем сообществом, этакие новопаразиты на бывшепаразитах? («Думаем, что да», – говорит Лейн.) Получают ли асцидии в действительности какую-то пользу от своих симбионтов? (Лабораторные особи и без нефромицетов чувствуют себя хорошо, уверяет Лейн.) И можно ли из этого морского винограда надоить морское вино? («Ик!» – намекает Лейн.) Все-таки странная это штука, эволюция.

---

Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: Current Biology (Paight et al., 2022)

Вас также могут заинтересовать статьи:
Об экзистенциальных проблемах периодических цикад
Миксозои расширяют наши представления о книдариях
Эндосимбиотическая матрешка червеца демонстрирует движуху