Monštrá Mariánskej priekopy – mýtus alebo realita?

Peking 23. septembra 2019 (HSP/Sputnik/Foto:Peakpx)

Čínski vedci dešifrovali genóm lúčoplutvej ryby, obývajúcej najhlbšie miesto Svetového oceánu, Mariánsku priekopu. Jej organizmus prešiel niekoľkými podstatnými zmenami na génovej úrovni počas dosť krátkej doby, aby dokázal odolať stonásobne prevyšujúci atmosferický tlak a žiť v úplnej tme

Posledné výpravy ukázali, že v týchto podmorských hlbinách žijú a dokonca prosperujú početné organizmy.

Reklama

Mýtus o plochej rybe

Podmorské priekopy preskúmali (početné tiež objavili) na začiatku päťdesiatych rokov 20. storočia sovietskou loďou Víťaz a dánskou Galatheou. Najhlbšie miesto na svete je Challengerova priepasť v Mariánskej priekope. Leví podiel informácií o nej pochádza od výpravy z doby starej viac ako pol storočia.

V roku 1960 sa švajčiarsky batyskaf Trieste prvýkrát ponoril na dno Challengerovej priepasti. “Priamo pod nami ležalo dole niečo ako plochá ryba, pripomínajúca platesu. (…) Na vrchu mala dve guľaté očká. (…) Pohybovala sa po dne v slize, vode a zmizla v tme,” takto poeticky opísal svoje dojmy oceánológ Jacques Piccard, pilot Terstu.

Vedci tento objav ihneď spochybnili, tým skôr, že na palube nemali fotoaparáty ani kamery. Novinárom sa, ale postava “plochej ryby Trieste“ veľmi zapáčila a po celé desaťročia tým bavili verejnosť. Dokonca aj niektorí profesori sa nechali zmiasť.

Mýtus o plochej rybe sa objavil znovu v roku 2012 vďaka riskantnému činu režiséra Jamesa Camerona, tretieho človeka na svete, ktorý uzrel dno Challengerovej priepasti z batyskafu. Samotný Cameron, rovnako ako členovia predchádzajúcich výprav, si nevšimol žiadnych plochých rýb. Nevideli ich ani Japonci, Američania a Číňania, ktorí dali na dno Mariánskej priekopy pasce. Ani druhý pilot Terstu, Don Walsh, o tom neskôr nehovoril s rovnakou istotou.

Anglický oceánológ z Aberdeenskej univerzity Alan Jamieson definitívne rozptýlil mýtus o “plochej rybe Trieste“ vo svojom článku z roku 2012. Po prvé je dobre známe, že skutočné ploché ryby, ako je platesa alebo raja, žijú v plytkých vodách. Po druhé nie je veľmi pravdepodobné, že by sa batyskaf ponoril priamo na rybu. Podľa údajov z pascí sa priemerný čas príchodu prvej ryby k nim zvyšuje spolu s hĺbkou a v hĺbke 11 km je desať hodín. Trieste zostal na dne 20 minút a nemal žiadne pasce s návnadou.

Ale hlavným argumentom proti je príliš silný hydrostatický tlak. Vďaka nemu je zrejme život rýb v hĺbke viac ako 8,5 km nemožný. Ale aj pre existenciu v tejto hĺbke je potrebné značne zmeniť organizmus.

Pseudoliparis stanovuje rekord

Dlhú dobu za rybu, žijúcu v najväčšej hĺbke považovali istý druh lúčoplutvých Holcomycteronus profundissimus, ktorý sa dal vyloviť zo šesťmetrovej hĺbky. V sedemdesiatych rokoch tento rekord prekonali hrujovkou oceánskou (Abyssobrotula galatheae) patriacej k rovnakému druhu, ktorú vylovili v oceánskom priekope Portoriko v hĺbke 8370 metrov.

Jamieson však zapochyboval aj o tom. Veda pozná 17 typov tohto druhu hrujovky, z ktorých iba dva vylovili z veľkej hĺbky, takže môže ísť o omyl a máme objav hlbokovodného stavovca ešte len pred sebou.

Vedci objavili hlbinné mutácie

Stále viac údajov svedčí o tom, že sa k životu vo veľkej hĺbke, bez svetla a v chlade, musí organizmus zvláštnym spôsobom prispôsobiť. Najnovšie metódy prieskumu genómu umožnili vedcom poodhaliť závoj tajomstva.

Ukázalo sa napríklad, že sa spolu s hĺbkou zvyšuje v tkanivách kostnatých rýb množstvo trimetylamín–N–oxidu, jednoduchej organickej zlúčeniny, ktorá pomáha bunke nestratiť tvar a zvládnuť tlak zvonku. Tieto látky sa nazývajú osmolite.

Existujú tiež údaje, že bunkové bielkoviny strácajú tvar následkom veľkého tlaku, čo je smrteľne nebezpečné pre živé tvory. Znamená to, že musí existovať mechanizmus, ktorý tomu zabráni. Vznikla tak hypotéza o piezolitoch, rozpustných látkach, ktoré zachovávajú tvar bielkovín alebo ich dokonca dávajú znovu dohromady, ak ich zničili. V nedávnom článku v časopise Nature prezentovali čínski vedci výsledky rozlúštenia genómu mariánskeho pseudoliparisu a porovnali ho s genómom obyčajného liparisu Tanaka. Dva druhy sa rozišli približne pred 20 miliónmi rokov.

Ukázalo sa, že genofond hlbinných rýb je rozmanitejší, pričom sa ich populácia prudko zvýšila približne pred 55 tisíc rokmi. Samotný genóm je o 22% väčší ako genóm liparisu Tanaka a obsahuje menej mutácií.

Jedna z hlavných zvláštností spočíva v malej rýchlosti metabolizmu pseudoliparisov, ktorí doslova žijú pomaly. Ich samice produkujú menej ikier, zato ale väčších.

Mariánsky pseudoliparis nemá skostnatenú celú kostru, tú tvoria väčšinou chrupavky. Je to zrejme spôsobené mutáciou génu GLA, ktorý predčasne zastavuje kalcináciu kostí.

Ukázalo sa, že ryby stratili niekoľko dôležitých fotoreceptorov. Nerozlišujú farby a nezachytávajú svetlo. Stratili gén pigmentácie mc1r, preto sú bezfarebné, farbu teraz vôbec nepotrebujú.

Niekoľko mutácií im pomohlo zlepšiť metabolizmus mastných kyselín. U pseudoliparisov objavili 15 kópií génu acaa1, ktorý reguluje syntézu kyseliny docosahexaenovej, jednej z omega–3 mastných kyselín. Existujú mutácie v génoch tfa a slc29a3, ktoré vykonávajú prenos iónov a roztokov z bunky. To všetko má zjavne za cieľ urobiť lipidové membrány buniek elastickejšie a priepustnejšie.

Niektoré mutácie pseudoliparisu možno zvyšujú syntézu trimetylamín–N–oxidu v tkanivách za účelom zachovania tvaru bielkovín. Vedci objavili aj ďalší podivný rozdiel: v géne hsp90 došlo k náhrade aminokyselín, pričom na veľmi konzervatívnom úseku, ktorý je nemenný u ľudí, myší a dokonca aj kvasníc. Tento gén uskutočňuje syntézu vysokomolekulárneho chaperonu, ktorý sa zúčastňuje zrážaní viac ako 200 bielkovín dôležitých pre bunkové procesy. Čo robí táto mutácia, nie je zatiaľ jasné.

Autori výskumu píšu, že sa mariánsky pseudoliparis musel adaptovať k novým životným podmienkam počas niekoľkých miliónov rokov. Na evolúciu stavovcov je to krátka doba.

Naše nové miesto k životu?

Mariánska priekopa je osídlená mnohými druhmi bezstavovcov, baktérií, húb, vírusov. Napríklad, v hĺbke viac ako päť kilometrov žijú morské hviezdice druhu Freyastera benthophila.

Čínski vedci rozlúštili genóm v ich mitochondriách – je to DNA v tvare prstenca, ktoré sa skladá iba z niekoľkých desiatok génov, ale v každej bunke organizmu je mnoho jej kópií. Celkovo je podobný mitogénu iných morských hviezdic s určitými výnimkami, ktoré ešte čakajú na svoje vysvetlenie.

Preštudovali tiež mitogenom rôznonožca – malého kôrovca, ktorého vytiahli z hlbiny takmer 11 kilometrov. Tento druh sa objavil pred 109 miliónmi rokov a pomaly sa vyvíjal. Počas života v hlbine bolo v jeho mitochondriálnom géne objavených iba niekoľko zvláštností, rovnakých ako u iných hlbokovodných druhov (predovšetkým úplne iné usporiadanie génov v DNA).

Ďalším objavom, na dne Challengerskej priehlbiny, bola kolónia baktérií, ktoré sa živia uhľovodíkmi, pričom hustota ich osídlenia je tam väčšia ako kdekoľvek inde na Zemi. Sú to organizmy druhov Oleibacter, Thalassolituus a Alcanivorax. Sú aj na povrchu, a tiež sa živia uhľovodíkmi. Otázkou je, odkiaľ sa berie organika v takej hĺbke. Vedci sa domnievajú, že sa tam nedostala z povrchu, ale vznikla z nejakej inej skupiny hlbinných mikroorganizmov, ktoré veda ešte nepozná.

Mariánska priekopa vznikla následkom tektonických procesov. V tomto mieste sa veľká Pacifická doska zemskej kôry “potápa“ pod neveľkou Mariánskou doskou a vytvára tak priehlbinu dlhú 2550 a širokú 70 kilometrov. Je tu veľmi vysoká seizmicita a zdroje potravy aj životné podmienky sa značne líšia od menej hlbokých zón. Nevie sa ani, či sú tam ročné obdobia.