Ученые разгадали 2000-летнюю тайну разрушительного корабельного червя

Они дезориентировали древнегреческий флот, способствовали крушению корабля Христофора Колумба, потопили испанскую армаду и разрушили причалы в заливе Сан-Франциско, но ученые долгое время не могли понять, как корабельные черви, семейство моллюсков, могут наносить такой урон.

Фото: Wikipedia by mikebaird, CC BY 2.0

Исследовательская группа, возглавляемая Массачусетским университетом в Амхерсте и Плимутским университетом, а также учеными из Университета штата Мэн и Медицинской школы Чан Массачусетского университета, обнаружила, что симбиотические микробы, живущие в малозаметном подоргане червей, называемом тифлозоль, выделяют ферменты, необходимые для переваривания лигнина — самого твердого компонента древесины.

"Корабельные черви — важные животные", — говорит Рубен Шипвей, соавтор исследования, опубликованного в журнале International Biodeterioration and Biodegradation. "Они обитают по всему мировому океану и не только изменили историю, но и играют ключевую роль в экосистемах и углеродном цикле в водной среде. Удивительно, что мы до сих пор не полностью понимаем, как они это делают".

Древесина — уникальный материал: гибкий и прочный, с питательной целлюлозой, которая может быть отличной пищей, но только для тех, кто способен её переварить и пройти через слой лигнина — жесткого вещества, окружающего целлюлозу. Известно, что животные, способные переваривать лигнин, такие как термиты, содержат в своих кишках специализированные симбиотические микробы, которые помогают им в этом процессе.

"Но, — говорит ведущий автор исследования Барри Гуделл, профессор микробиологии Массачусетского университета в Амхерсте и почетный профессор Университета штата Мэн, — пищеварительный тракт корабельного червя долгое время считался практически стерильным".

Как же тогда корабельные черви переваривают древесину?

Гуделл и Шипвей посвятили последнее десятилетие поиску ответа на этот вопрос, проверяя различные гипотезы, ни одна из которых не раскрыла тайну корабельных червей.

"Мы решили еще раз тщательно изучить кишечник корабельного червя", — говорит Гуделл. — "На случай, если что-то было упущено за последние сто лет исследований".

И действительно, оказалось, что так и было.

У корабельных червей есть необычный подорган, тифлозоль, напоминающий перевернутые усы Сальвадора Дали, встроенный в пищеварительный тракт моллюска.

Ранее считалось, что он служит для перемешивания, но когда Гуделл и Шипвей провели метагеномный анализ с помощью оборудования Аргоннской национальной лаборатории и передовой генетической зондовой микроскопии в Институте прикладных наук о жизни Массачусетского университета в Амхерсте, они обнаружили скрытые колонии бактериальных симбионтов, которые производят ферменты, переваривающие лигнин.

Это открытие не только помогает разгадать давнюю загадку, но и может иметь важное практическое применение. Биотехнологические компании ищут новые ферменты для более эффективного переваривания устойчивых субстратов, и новые источники таких ферментов важны для развития этой области. Более того, предыдущие исследования симбионтов корабельных червей привели к открытию новых противопаразитарных антибиотиков, что может существенно повлиять на здоровье человека.

Исследования также могут помочь уточнить модели изменения климата, предсказывая выбросы CO2 и других парниковых газов, особенно учитывая, что большое количество древесного мусора на суше попадает в океан, где его перерабатывают корабельные черви.

Наконец, тифлозоль встречается у других животных, включая моллюсков, дождевых червей и головастиков, и его изучение может изменить наше понимание их экологии.

"Это очень удовлетворительно", — говорит Гуделл об исследовании. "Мы много лет пытались разгадать эту загадку и наконец обнаружили скрытый секрет симбионтов корабельного червя".