Они сбивали с толку древнегреческий флот, способствовали кораблекрушению Христофора Колумба, способствовали затоплению испанской армады и обрушили в море причалы в заливе Сан-Франциско, но до сих пор ученые не могли точно определить, как именно корабельные черви — семейство моллюски — способны нанести такой ущерб.
Группа исследователей, совместно возглавляемая Массачусетским университетом Амхерста и Плимутским университетом, а также сотрудниками из Университета штата Мэн и Медицинской школы Чан Массачусетского университета, обнаружила, что популяция симбиотических микробов, живущих в игнорируемом подоргане Кишечник, называемый «тифлозол», обладает способностью выделять ферменты, необходимые для переваривания лигнина — самой твердой части древесины.
«Корабельные черви — очень важные животные», — говорит Рубен Шипвей, соавтор исследования, опубликованного в журнале International Biodeterioration and Biodegradation. «Они обитают во всем мировом океане, и они не только изменили историю, но и являются инженерами экосистем и играют фундаментальную роль в круговороте углерода в водной среде. Невероятно, что у нас нет полного понимания того, как они это делают».
Древесина — чудесное вещество: гибкое и прочное, ее волокнистая, но питательная целлюлоза может стать отличной едой, но только для тех живых существ, которые могут ее переварить, а также пройти через слой лигнина, жесткого, похожего на броню вещества, окружающего древесину. целлюлоза, подобная упаковке, вызывающей ярость вокруг вашего любимого лакомства. Микробиологам давно известно, что животные, способные переваривать лигнин (например, термиты), содержат в своих кишках специализированные симбиотические колонии микробов, которые выполняют за них работу по расщеплению лигнина.
«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 делают то, что делают?
Гуделл и Шипвей потратили большую часть последнего десятилетия, пытаясь ответить на этот вопрос, проверяя множество инновационных гипотез, ни одна из которых не раскрыла тайну корабельных червей.
«Мы решили еще раз очень внимательно изучить кишечник корабельного червя», — говорит Гуделл, — «на случай, если исследователи за последние сто лет что-то упустили».
Действительно, похоже, что это так.
Оказывается, у корабельных червей есть любопытный подорган, называемый тифлозолем — «он похож на перевернутые усы Сальвадора Дали», — говорит Шипвей, — который встроен в пищеварительный тракт моллюска.
Предыдущие исследователи думали, что она служит структурой для смешивания, но когда Гуделл и Шипвей проделали точную работу по культивированию, они заручились помощью оборудования Аргоннской национальной лаборатории для метагеномного анализа, а также передовой техники генетической зондовой микроскопии в В Институте прикладных наук о жизни Массачусетского университета в Амхерсте они обнаружили то, что упускали из виду поколения исследователей: скрытые скопления бактериальных симбионтов, способных производить ферменты, переваривающие лигнин.
Это исследование не только помогает разгадать давнюю загадку, но и результаты могут иметь важное практическое применение. Биотехнологические компании ищут новые ферменты, которые могут переваривать неподатливые субстраты более эффективно, чем это позволяют современные биопромышленные процессы, и новые источники ферментов, которые могут раскрыть структуру остатков биомассы, очень важны для развития этой области. Более того, предыдущие симбионты корабельных червей оказались сокровищницей натуральных продуктов, таких как новые противопаразитарные антибиотики, которые могут оказать существенное влияние на здоровье человека.
Что касается изменения климата, подобные исследования могут помочь уточнить модели, предсказывающие, как CO 2 и другие парниковые газы выбрасываются в окружающую среду, особенно с учетом того, что большое количество древесного мусора на суше попадает в океан, где большая часть его проходит через океан. кишка корабельного червя.
Наконец, другие виды животных, в том числе другие моллюски, обыкновенный дождевой червь и даже головастиковые стадии лягушек, также обладают тифлозолем, который ранее тщательно не изучался. Если бы у этих животных были обнаружены симбионты, похожие на симбионты корабельных червей, это могло бы изменить наше понимание того, как эти животные прокладывают себе путь в мире.
«Это очень приятно», — говорит Гуделл об исследовании. «Мы пытались разгадать эту тайну в течение многих лет и наконец обнаружили скрытый секрет бактериального симбионта корабельного червя».
