Секс под пляжем

Миллиметровым мшанкам несколько миллионов лет назад пришлось проявить изобретательность в вопросе размножения. Как показали Аарон О'Ди и Джереми Джексон из Института океанографии имени Скриппса,

эти существа перешли к половому способу, чтобы сохранить тип.

Благодаря серии тектонических и вулканических событий 3,5–4,5 миллиона лет назад Панамский перешеек практически закрылся, соединив Центральную и Южную Америку. С одной стороны, открылся путь, обеспечивший миграцию наземных животных и растений. С другой – нарушилось перемешивание вод Тихого и Атлантического океанов.

Для морских организмов это было не лучшее время. На смену карибскому «супу», богатому питательными веществами и планктоном, собираемым вдоль всего южноамериканского побережья, пришли прозрачные, чистые северные воды.

Насыщение кислородом моря способствовало расселению рыб-хищников, а вот для мшанок настали не лучшие времена.

Эти небольшие кораллоподобные беспозвоночные, обитающие на дне, живут колониями. Питаясь диатомовыми водорослями, они изредка передвигаются, заселяя песчаные или каменные пляжи, чешую рыб и даже днища кораблей.

В большинстве своем отдельные организмы размножаются почкованием. Это бесполый путь, когда из материнской особи в результате равноценного деления образуются две дочерние с полностью идентичным геномом. Соответственно, они не будут ничем отличаться друг от друга и внешне.

Это и учли авторы публикации в Proceedings of the Royal Society B. Сравнив слои окаменелостей, О'Ди и Джексон проследили соотношение полового и бесполого способа на протяжении последних 10 миллионов лет.

Оказалось, что массовый переход к «сексуальным взаимоотношениям» произошел как раз во время формирования Панамского перешейка.

Тогда же появились новые виды, предпочитающие половой путь размножения. Этот выбор сразу продемонстрировал свои преимущества: во-первых, для полового размножения не требуется сразу так много энергии – сначала достаточно «наскрести» лишь на половые клетки, а проблемами роста будет заниматься уже личинка. Во-вторых, эта самая личинка способна к куда более активному передвижению, а нередко даже цепляется за рыб, что весьма ускоряет распространение. И в-третьих, «секс» обеспечивает необходимую генетическую изменчивость, а вместе с ней и появление полезных признаков.

Те же виды, которые не сумели вовремя приспособиться, были обречены на вымирание в Карибском бассейне, впрочем, их до сих пор можно встретить на востоке Тихого океана, в экосистемах, похожих на карибскую давности пять миллионов.

Так что апологетам клонирования стоит еще раз подумать, стоит ли отказываться от умения, ради которого мшанки пожертвовали тысячами поколений.

Медузы мешают

Если бы попадающие в океан вещества немедленно распределялись по всему объему, то уникальные природные экосистемы с избытком серы или мышьяка или с отсутствием кислорода попросту не существовали бы. Впрочем, если бы не было перемешивания, то подобных изолированных экосистем было бы гораздо больше.

Механизмы этого перемешивания не были тайной для ученых еще 100 лет назад: «Солнце, Луна, вращение Земли, и движение рыбных хвостов». Впрочем, идею с «хвостами» через некоторое время серьезно уже никто не воспринимал. А вот Какани Катья и Джон О'Дабири из Калифорнийского технологического института продемонстрировали, что

медузы перемешивают океан не хуже течений.

Возвращение интереса к этой проблеме связано с возрастанием уровня углекислого газа в атмосфере и органическим углеродом, постоянно оседающим на дно. Несмотря на впечатляющие масштабы, обмен между атмосферой и океаном зачастую зависит от процессов, протекающих в объеме нескольких сантиметров. Начиная с глубины в 300 метров перемешивание практически полностью останавливается, и буквально одного кухонного миксера было бы достаточно, чтобы «замешать» кубометр океана.

Живые организмы привносят достаточно кинетической энергии: половину обеспечивают рыбьи хвосты, половину – планктон. Но ни те ни другие не обеспечивают необходимого движения воды и растворенных в ней веществ, оставляя всё на своих местах. Из-за небольших размеров большая часть «вихрей» практически сразу подавляется трением.

Авторы публикации в Nature показали, что эффективность может повышаться в разы, если организм переносит небольшое количество воды с собой.

Это и характерно для медуз (см. видео) – добавляя краситель на их купол ученые-ныряльщики продемонстрировали эффект перемешивания. При этом поднимающиеся со дна медузы захватывают небольшое количество холодной воды, доставляя её в прогреваемую солнцем зону.

Единственным серьезным альтернативным механизмом перемешивания поверхностного и глубоких слоев остаются достаточно мощные шторма, обычно приходящиеся на определенное время года.

Так что медузы остаются едва ли не единственным постоянным миксером океана.

Насколько этот вклад существенен, ученым еще предстоит выяснить. Для этого потребуется сравнить количество органического углерода и других веществ, оседающих на дно, в регионах, богатых и бедных парящими медузами.

В случае положительного исхода, ученые смогут заменить уже разработанные проекты по перемешиванию океана с использованием огромных труб и других высоких технологий на более «природные» варианты. Вкупе с распространением микроэлементов для растущих водорослей это вполне может компенсировать парниковый эффект – водоросли будут поглощать углекислый газ, а медузы «опустят» их на дно океана.