Ксенофиофоры: Самые большие одноклеточные существа на планете
Привет, мои мальчишечки и девчоночки. Сегодня у нас в программе — существа, которые по всем законам эволюции не должны существовать. На сцене ксенофиофоры, и эти ребята буквально построили свой дом из собственного дерьма и трупов, и, что характерно, неплохо устроились. Погнали разбираться, что это за хтонь, откуда она взялась и почему она вообще может быть нам интересна.
Сразу скажу, что впереди вас ждёт многобукв и сложные слова, без которых этих ребят не опишешь, так что готовимся. Надеюсь, что не задушню вас, тем более, что я не биолог, не протистолог и даже не эколог.
Ксенофиофоры (лат. Xenophyophorea) — это надсемейство фораминифер, то есть одноклеточных организмов, но не тех, которых вы привыкли видеть в школьном микроскопе. Это многоядерные одноклеточные гиганты, которые могут достигать в диаметре 20 см. Да, я не ошибся. Одна клетка размером с внушительный блинчик, а обитают они исключительно в глубинах Мирового океана, от 500 до 10 600 м.
Название «Xenophyophora» переводится с греческого как «носитель чужих тел». И это не метафора про одержимость демонами. Это про то, что они строят свои домики из инородных частиц, которые находят вокруг.
Впервые их описал Генри Боуман Брэди в 1883 году и отнёс к примитивным фораминиферам. Потом их записали в губки. Потом — в отдельный класс ризопод. Потом — в новый тип простейших. И только с появлением молекулярной генетики в 2013 году выяснилось, что это специализированная группа монокамерных фораминифер.
То есть природа долго водила учёных за нос, а потом просто призналась, что это просто очень странная амёба. К тому же разные роды ксенофиофор, похожие по форме, на самом деле развивались независимо друг от друга. Конвергентная эволюция, чтоб её.
Ископаемых остатков ксенофиофор толком не нашли. Были предположения, что это вендобионты из Эдиакара или загадочные графиптолиты, но всё это разбилось о суровую реальность: либо не тот химический состав, либо не та морфология. Так что эти существа, скорее всего, появились относительно недавно.
Ксенофиофоры встречаются во всех четырёх основных океанических бассейнах, но не думайте, что они разбросаны мелким слоем по всему дну. Они предпочитают места, где есть хоть какой-то приток органики: под продуктивными поверхностными водами, в подводных каньонах, на склонах подводных гор и абиссальных холмов.
В бескислородных зонах их нет — они всё-таки не настолько отчаянные. Но они могут жить там, куда не доходит солнечный свет, где давление такое, что человека расплющило бы в блин, а температура воды — как в холодильнике. Большинство видов живут на поверхности дна, но есть и такие, кто зарывается в осадок на глубину до 6 см.
Плотность популяции может достигать 2000 особей на 100 квадратных метров. Это делает их доминирующими организмами в некоторых районах абиссальных равнин. То есть на дне океана есть целые города из гигантских одноклеточных кусков мусора.
Необычная штуковина
Ксенофиофоры — это одноклеточные, но у них много ядер, которых могут быть сотни и даже тысячи. Это адаптация к большому объёму — так проще поддерживать экспрессию генов по всей длине канальцев. При этом единого главного ядра нет. Представьте себе комнату, в которой вместо одного жильца — тысяча, и все они пытаются управлять домом, который завален кучей мусора.
Тест, или раковина — это внешняя структура, которую ксенофиофоры строят, склеивая органическим цементом частицы осадка, спикулы губок, раковины радиолярий, чьи-то фекалии и даже раковины более мелких фораминифер. Эти частицы называются ксенофиями — отсюда и название группы. Тест может быть мягким и бугристым, а может — ветвистым и сложным, как коралл. Некоторые виды имеют многокамерные тесты. Такая тяга к строительству не случайна, ведь без защиты нашего мягкотелого приятеля с удовольствием сожрали бы многие обитатели океанических глубин.
Стеркомы — это фекальные гранулы. Продукты жизнедеятельности ксенофиофоры не выбрасывают наружу, а складируют внутри теста. Когда эти гранулы собираются в длинные нити, их называют стеркомарами. В них также находят мелкие жёлто-красные сферические тела — ксантосомы. То есть существо живёт в доме, стены которого сделаны из мусора, а внутри — склад собственных отходов.
Зачем это все нужно? В первую очередь непереваренные минеральные включения из отходов помогают строить защитную оболочку. Помимо этого отходы могут служить ловушкой для токсинов и тяжелых металлов, которые накаливаются в глубоководных осадках, они связываются и оказываются заперты внутри гранул, а не циркулируют по клетке. Кроме того тяжёлые гранулы отходов помогают организму удерживаться на мягком грунте, не всплывать и не переворачиваться от течений. Броня из фекалий делает ксенофиофору похожей на кусочек дна — это снижает риск быть съеденным. Вокруг скоплений отходов и теста формируется особая микросреда: там могут жить бактерии и мелкие беспозвоночные. Это рассматривается как форму экологического инженеринга — ксенофиофора буквально меняет условия вокруг себя, создавая вокруг более комфортные условия для жизни.
В цитоплазме ксенофифор накапливаются кристаллы сульфата бария, которые ещё называют гранеллами. Это не просто так: они концентрируют в себе тяжёлые металлы, включая свинец, уран и ртуть, чтобы они не мешали нормальной работе их клетки. Ксенофиофоры активно захватывают барий и образуют барит — это естественный способ упаковать и обезвредить сразу несколько опасных элементов. Эти кристаллы также могут использоваться для строительства домика нашей огромной клетки. Почему они не светятся от обилия всяких радиоактивной дряни мне не понятно, но я не шарю, поэтому меня можно простить.
У некоторых видов, традиционно объединяемых в группу станномиды, снаружи гранеллы есть длинные нитевидные структуры — линеллы. Они гибкие и тоже являются частью теста, а сделаны они из шёлкоподобного белка. Линеллы служат своего рода гибкой арматурой для теста наших новых друзей, позволяя раковине из мусора быть подвижной, а не монолитной.
Протоплазма ксенофиофор составляет менее 1% от общей массы организма. То есть 99% — это строительный мусор и какашки. На глубине мало пищи. Чтобы вырасти до 20 см, не нужно строить плотную живую ткань, а лучше нарастить каркас из мусора. Цитоплазма остаётся тонкой сетью канальцев, которая пронизывает весь этот мусорный объём и управляет им. Тончайшая паутина из цитоплазмы тянется через весь этот рыхлый ком, а по ней текут вещества, передаются сигналы и движутся гранулы. В итоге получается, ксенофиофора — это не столько организм, сколько живой конструктор.
У наших новых друзей есть и подвижные части, которые называют псевдоподиями, или ложноножками. Это подвижные выросты цитоплазмы, которые выходят наружу через поры в тесте. Этими импровизированными лапками наш любитель мусора собирает питательные частички и строительный материал. Однако на этом функционал псевдоподий не заканчивается, и они также участвуют в ремонте теста и помогают всей конструкции очень-очень медленно передвигаться по дну океана.


Как живет огромная клетка?
Ксенофиофоры — это эпибентосные организмы, то есть они лежат на дне и никуда не торопятся. Они прикрепляются к субстрату или просто лежат на мягком осадке. Некоторые виды прикрепляются к полиметаллическим конкрециям — твёрдым минеральным образованиям округлой или неправильной формы. Они состоят в основном из оксидов и гидроксидов марганца и железа, а ещё содержат никель, кобальт, медь, молибден и другие металлы. И эти самые конкреции в скором времени хотят начать добывать, так что ксенофиофоры, возможно, скоро станут жертвами горнодобывающей промышленности. Но им, скорее всего, всё равно, ведь думать им об этом нечем.
Они практически не двигаются, не охотятся и не строят планы на будущее. Они просто существуют, медленно растут и накапливают в себе тяжёлые металлы. Рост у них эпизодический. Наблюдения показали, что за полгода некоторые экземпляры могут увеличиться в размере в 3–10 раз, но рост происходит фазами: 2–3 дня активного роста, потом два месяца отдыха. То есть растут они, также как я пишу этот пост: урывками, с длинными перерывами на подумать о жизни.
Долгое время учёные не могли понять, как ксенофиофоры питаются. Гипотезы были разные: фильтрация, разведение бактерий, питание осадком, улавливание частиц внутри теста. В итоге выяснилось, что они активно захватывают пищу из окружающих осадков с помощью псевдоподий и используют тест для улавливания частиц.
А ещё в стеркомах находят высокие концентрации бактерий. Это наводит на мысль, что ксенофиофоры выращивают бактерий на своих собственных отходах и потом их едят. Это примерно как выращивать какие-нибудь грибы у себя в мусорном ведре или выгребной яме.
В 2021 году исследование с изотопными метками показало, что они быстро усваивают как диатомовые водоросли, так и растворённое органическое вещество, а конкретно глюкозу. Гипотеза о бактериальной ферме не подтвердилась: тест, скорее всего, просто увеличивает площадь поверхности для сбора фитодетрита. То есть они не фермеры, а просто очень эффективные сборщики мусора.
И как же они плодятся?
Вот тут я вас, наверное, разочарую. О размножении ксенофиофор известно очень мало. Проблема в том, что эти организмы живут на огромной глубине, и наблюдать их в природе почти невозможно, а в лаборатории они не выживают.
Предполагается, что у них есть смена поколений, как у других фораминифер, но это не подтверждено. В какой‑то момент в части клеток происходит мейоз — число хромосом уменьшается вдвое. Из таких клеток формируются мелкие и подвижные, похожие на жгутиковые клетки гаметы. Гаметы сливаются, и образуется зигота. Она уже диплоидная — с полным набором хромосом. После этого, вероятно, появляется амёбоидная стадия.
Что до бесполого размножения, то тут всё интереснее, потому что делить ком из мусора размером с ладонь пополам — не самая очевидная задача.
Фрагментация — это самый вероятный способ. Канальцевая система не монолитная, и если часть сети отмирает или отделяется, то этот фрагмент может выжить и дальше расти самостоятельно. Поскольку в каждом участке сети есть ядра и цитоплазма, такой кусочек способен стать новой особью.
Множественное деление тоже вероятно. У ксенофиофор это могло бы выглядеть как вспышка деления ядер по всей сети, а затем распад на мелкие подвижные формы, которые позже начнут строить новый тест.
Ну и конечно же почкование. На периферии теста вытягивается небольшой вырост, он постепенно обрастает своими частицами, а потом отделяется. Это похоже на то, как растут кораллы или грибы, только у ксенофиофоры всё происходит в одной гигантской клетке.
Почему они такие интересные?
Ксенофиофоры создают среду обитания для других организмов. В районах, где их много, количество ракообразных, иглокожих и моллюсков в 3–4 раза выше, чем там, где их нет. Они служат убежищем для изопод, полихет, нематод, копепод. Под ними или на них часто прячутся офиуры. А рыбы-улитки откладывают в их тестах икру. То есть ксенофиофоры — это такие многоквартирные дома для глубоководной живности, пусть стены в этих домах и из фекалий.
Ксенофиофор находили на глубине 10 641 метр в Марианской впадине. Это глубочайшее известное место обитания одноклеточных, а это настоящий рекорд по глубине среди одноклеточных.
Как я уже писал выше, они концентрируют в себе свинец, уран, ртуть и радионуклиды. Это делает их интересными для биотехнологии, и, возможно, они смогут помочь в очистке окружающей среды, но также означает, что есть их не стоит. Впрочем, вы и не сможете, да я и не понимаю, кому вообще в голову придет это есть.
Тесты ксенофиофор настолько хрупкие, что при сборе их практически всегда повреждают. Из-за этого их нельзя содержать в аквариумах и культивировать. Так что мы знаем о них меньше, чем хотелось бы.
Закругляемся
Ксенофиофоры — это, пожалуй, самые недооценённые существа на планете. Они не красивые, не страшные, не милые, а просто гигантские одноклеточные кучи с мусором, которые лежат, накапливают в себе всякую дрянь и служат домом для всех, кому не повезло жить на глубине. Надеюсь, что вам было интересно почитать об этом удивительном существе и вы узнали для себя что-то новое еще об одном обитателе нашей с вами планеты.
Всем спасибо, все свободны!






















































