Ученые учатся изучать глубоководных существ, не убивая их

ТЧервь-паутинка — крошечное пернатое существо, которое живет на глубине 4000 футов под поверхностью моря, в самых черных глубинах глубокого океана. Недавно ученые обнаружили доказательства того, что для определения местонахождения своей добычи — личинок рыбы и прозрачных червей-стрелок — существо использует пару антенноподобных щупалец, чтобы прощупывать воду на наличие запахов аммиака и сахара. Находка намекает на то, как существо, которое проводит всю свою жизнь в темной, на первый взгляд безликой среде, может найти достаточно еды, чтобы выжить.

По оценкам, от одной трети до двух третей видов в океане остаются неизвестными науке. Многие из них представляют собой нежные студенистые существа, подобные паутинному червю, которых сложно собирать и которые плохо сохраняются. До недавнего времени даже для того, чтобы получить немного генетического материала от таких существ, ученым приходилось выносить их на поверхность. Этот процесс может изменить экспрессию генов (не говоря уже о физических особенностях) из-за резких изменений температуры и давления, которые существа испытывают на поверхности. путь вверх.

Но теперь новый метод анализа позволяет ученым проводить эту работу глубоко под поверхностью моря. Описанный в недавнем бумага опубликовано в Достижения наукиЭтот метод включает в себя пару систем трехмерной визуализации, а также устройство для сбора образцов в стиле оригами со встроенным устройством отбора проб и сохранения тканей. Исследователи говорят, что вместе эти технологии улучшат наше понимание того, как морские существа выглядят и ведут себя в их естественной среде обитания. Они также могут ускорить темпы открытия и описания новых видов в океане.

Достижения науки В статье рассказывается история пятилетней исследовательской одиссеи, состоящей из двух круизов. Первый круиз состоялся в октябре 2019 года у побережья острова Оаху, Гавайи, и был посвящен устранению технических неполадок. Второй круиз, состоявшийся в августе 2021 года у берегов Сан-Диего, включал в себя семь различных погружений с подводным аппаратом, в ходе которых ученые взаимодействовали с более чем пятью десятками форм жизни, включая паутинчатого червя, амфипод, родственников медуз, гребневиков, иглокожих, одноклеточные простейшие с минеральным скелетом, называемые радиоляриями, оболочниками, моллюсками и губками.

«Было такое ощущение, будто вы были исследователем космоса в будущем, столкнувшимся с какими-то инопланетными видами, и, как в научно-фантастическом романе, вам были доступны все инструменты, которые вы когда-либо могли себе представить», — говорит Бреннан Филлипс, инженер-океанограф из Университета Род-Айленда. и один из руководителей исследования.

Когда в поле зрения появлялось интересное на вид животное, исследователи сначала использовали систему лазерного сканирования под названием DeepPIV, чтобы создать сложное трехмерное изображение существа, похожее на компьютерную томографию, и измерить потоки воды, которые оно создавало при движении. . Затем они направят на свой образец красное свечение камеры светового поля под названием EyeRIS, которая содержит набор микролинз, похожих на те, что находятся в сложном глазу насекомого. Система может производить точные измерения тела животного в трех измерениях за считанные секунды.

Наконец, они поместили существо в своего рода подводный аквариум под названием RAD-2. 12-сторонняя форма изготовлена ​​из нержавеющей стали, анодированного алюминия и прочного пластика и складывается в камеру размером с пляжный мяч, так что животное одновременно удерживается и при этом свободно плавает в среде, почти идентичной его натуральный дом.

RAD-2 содержит устройство, которое собирает и измельчает образцы тканей организмов и всасывает эти образцы через отверстие, где образцы обрабатываются консервантом и помещаются на один из 14 фильтров для последующего анализа. Исследование сенсорных щупалец паутинного червя стало возможным благодаря тому, что червь настолько мал, что случайно попал в нору целым и невредимым.

Одна из главных будущих целей — оснастить новый инструмент технологией, позволяющей брать мазки у животных на ДНК и проводить минимально инвазивную биопсию. не жертвуя существами. Цель состоит в том, чтобы «иметь возможность проводить плавающим в глубоком море животным что-то вроде осмотра у врача», — говорит Дэвид Грубер, морской биолог из Городского университета Нью-Йорка и руководитель исследования. «Мы работаем все дальше и дальше, чтобы стать все более щадящими». Нелегко получить такой тонкий инструмент, способный выдерживать экстремальные условия морских глубин. Но Грубер считает, что при более целенаправленной работе такой инструмент может стать реальностью в течение нескольких лет.

Во время круиза по Сан-Диего команда в основном взаимодействовала с видами, которые уже являются частью научных данных. Но в будущем они надеются перенести свои исследовательские игрушки в менее известные части океана. Они говорят, что разработанный ими новый подход способен собрать достаточно информации о внешнем виде, поведении и генетике неизвестных существ, чтобы описывать новые виды, не собирая физические образцы которые находятся в центре традиционной таксономии.

Где-то между Новой Каледонией и Вануату плавает неизвестное глубоководное существо, второй или третий родственник паутинного червя, чья форма вскоре может стать полностью известной науке, даже если оно никогда не покинет свой водный дом.

Главное изображение: Dabarti CGI / Shutterstock

• Сара ДеВердт

  Опубликовано 25 января 2024 г.

  Сара ДеВердт — независимый научный журналист из Сиэтла, освещающий вопросы биологии, медицины и окружающей среды. За ней в Твиттере.