Kesällä 2023 muukalainen "Kultainen pallo" meren pohjassa Se hämmensi Yhdysvaltain kansallisen valtameri- ja ilmakehähallinnon (NOAA) tiedemiehiä. Se, mikä aluksi näytti mahdolliselta munalta, tuntemattomalta sieneltä tai jopa joltain "avaruusolentolta", on yli kahden vuoden työn jälkeen paljastunut jättimäisen syvänmeren anemonin jäänteiksi.
Löytö, joka tehtiin yli 3 000 metrin syvyydessä AlaskanlahdellaSiitä on tullut tapaustutkimus siitä, miten nykyaikainen merentutkimus yhdistää robotit, perinteisen biologian ja edistyneet genomityökalut selvittääkseen organismien luonteen, jotka tähän asti ovat välttyneet selkeältä luokittelulta.
Kultainen pallo Alaskanlahden pimeydessä
Esine ilmestyi odottamatta tutkimusaluksen laitteiden näytöille. Okeanos Explorer NOAA:lta. Kauko-ohjattavan Deep Discoverer (D2) -luotaimen kamerat tarkentuivat pieneen, noin kymmenen senttimetrin halkaisijaltaan olevaan kultaiseen palloon, joka oli täydellisesti kiinnitetty merenpohjassa olevaan kiveen. ROV:n valonheittimet valaisivat sitä ikään kuin se olisi täysin irrallaan hämärän ja sedimentin hallitsemasta maisemasta.
Pallon pinta oli ulkonäöltään sileä, rakenteeltaan hieman kuituinen ja pieni reikä, joka paljasti sisäpuolenNOAA:n suorana lähettämä kohtaus sai tieteellisen tiimin spontaanisti kommentteja: jotkut spekuloivat, että kyseessä voisi olla munakapseli, toiset kallistuivat sienen puoleen; oli jopa niitä, jotka viittasivat kauhuelokuvan alkuun, jos sitä koskettaessa "jotain tulisi ulos sisältä".
Koska häntä ei ollut mahdollista tunnistaa paikan päällä, tiimi päätti Kerää näyte varren ja imutyökalun avulla ROV:sta. Kun se oli kiinnitetty, se nostettiin pintaan ja lähetettiin myöhemmin Smithsonianin kansalliseen luonnonhistorialliseen museoon, jossa aloitettiin tutkimus, joka kaikista odotuksista huolimatta kestäisi yli kaksi vuotta.
Siitä hetkestä lähtien peruskysymys oli yksinkertainen, mutta vaikea vastata: Mille eliölle se voisi kuulua? tuo outo kultainen pallo, joka ei helposti sopinut mihinkään tunnettuun kategoriaan?
Ensimmäiset vihjeet: kuituinen rakenne, joka on täynnä pistäviä soluja
Alustava laboratorioanalyysi paljasti jotain hämmentävää: pallo ei osoittanut kokonaisen eläimen tyypillinen anatomiaMitään määriteltyjä elimiä tai tunnistettavaa ruumiinrakennetta ei näkynyt, vaan pikemminkin kuituinen ja kerrostunut materiaali, joka koostui useista päällekkäisistä kerroksista.
Tutkittuaan sen pintaa tarkemmin, tutkijat havaitsivat sen läsnäolon pistelyt solutsamanlaisia kuin ne, joita valkovuokot ja korallit käyttävät saaliin pyydystämiseen ja puolustautumiseen. Nämä solut, jotka tunnetaan knidosyytteinä, ovat tunnusmerkki polttiaiseläimet, eläinryhmä, johon kuuluvat myös meduusat.
NOAA:n asiantuntija Abigail Reft tunnisti nämä solut spirokystittietyntyyppinen knidosyytti, jota esiintyy vain Hexacorallia-luokassa. Tämän löydöksen ansiosta pallo voitiin sijoittaa tiettyyn meriselkärangattomien ryhmään, mutta se ei riittänyt sen rakenteen tai lajin tietämiseen.
Samaan aikaan NOAA:n kansallisen merikalastuspalvelun ja Smithsonianin tiedemiehet alkoivat soveltaa geneettisiä analyysitekniikoita. Ajatuksena oli saada DNA-"viivakoodit" näytteestä ja vertaa niitä viitetietokantoihin nähdäksesi, vastaavatko ne jotakin tunnettua organismia.
Nämä alustavat yritykset tuottivat kuitenkin epäselviä tuloksia. Materiaali sisälsi DNA:ta useista kudokseen liittyvistä mikro-organismeista, mikä aiheutti "kohinaa", joka vaikeutti näytteen yhdistämistä tiettyyn lajiin. Tunnistaminen, joka muissa tapauksissa yleensä ratkaistaan standardoiduilla menetelmillä, muuttui tässä arvoitukseksi.
Kun rutiini ei riitä: osittaisesta DNA:sta täydelliseen genomiin
Eläintieteilijä ja Smithsonianin NOAA:n kalastuksen kansallisen systemaattisen laboratorion johtaja Allen Collins myönsi odottavansa ratkaisevansa tapauksen tavanomaisilla työkaluilla. He työskentelevät satojen näytteiden kanssa päivittäin.Ja yleensä tavanomaiset laboratoriomenetelmät antavat nopeita vastauksia tutkimusretkillä kerättyjen kudosten alkuperästä.
Mutta tällä kertaa se oli toisin. Kultainen pallo vaati erityisiä ponnisteluja ja asiantuntijoiden yhteistyötä morfologiassa, genetiikassa, syvänmeren ekologiassa ja bioinformatiikassa. Ympäristön DNA:n, muiden organismien jäänteiden ja kudoksen epätavallisen luonteen vuoksi osittaiset analyysit eivät aivan vastanneet mitään aiemmin tutkituista lajeista.
Koska lopullisia tuloksia ei ollut, tiimi päätti ottaa askeleen eteenpäin ja turvautua koko genomin sekvensointiTämä tekniikka, joka on kalliimpi ja monimutkaisempi kuin perinteiset DNA-testit, mahdollistaa käytännössä kaiken näytteen geneettisen materiaalin lukemisen, jolloin saadaan yksityiskohtainen kartta, jota voidaan sitten verrata vertailugenomeihin.
Useiden koneellisen prosessoinnin ja tietokoneanalyysin vaiheiden jälkeen tiedot alkoivat osoittaa selkeään suuntaan: pallon DNA oli kiistatta eläimestä ja osoitti lähes täydellinen geneettinen yhteensopivuus referenssigenomin kanssa Relicanthus daphneae, jättimäinen syvänmeren anemone, joka kuvattiin ensimmäisen kerran vuonna 2006.
Tämän johtopäätöksen vahvistamiseksi tutkijat tarkastelivat uudelleen a Näyte kerätty vuonna 2021 Schmidtin merentutkimuksen instituutin retkikunnan aikana. Näytteen mitokondriaalisen genomin tutkimus osoitti, että se oli geneettisesti lähes identtinen kultapallossa löydetyn genomin kanssa, mikä sulki geneettisen vertailun ympyrän.
Relicanthus daphneae, jättiläisvuokko, joka rikkoo homeen
Laji Relicanthus daphneae Se ei ole mikä tahansa vuokko. Se voi saavuttaa keskeltä noin 30 senttimetrin läpimitan ja elää noin 1 600–4 000 metrin syvyydessä ympäristöissä, joissa paine on äärimmäinen, valoa on käytännössä olematonta ja lämpötilat ovat lähellä pakkasen pistettä.
Kokonsa lisäksi se on merkittävä lonkeroistaan, jotka voivat olla yli kahden metrin pituisia, ja ... biologiset ominaisuudet, jotka eivät aivan sovi yhteen klassisissa valkovuokkojen ja korallien luokissa. Niiden kuvailun jälkeen niiden tarkka luokittelu polttiaiseläinten evoluutiopuuhun on aiheuttanut asiantuntijoille useammin kuin kerran päänvaivaa.
Itse asiassa, juuri se suhde Relicanthus daphneae Sen suhde muihin valkovuokkoihin on edelleen keskustelunaihe. Sen morfologiset ja geneettiset ominaisuudet viittaavat yhteyksiin eri ryhmiin, mutta eivät täysin vastaa tavanomaisia kaavoja, mikä tekee siitä... hieman epämukava pala merieläintieteen perinteisissä kaavioissa.
Tämä konteksti auttaa ymmärtämään, miksi kultainen pallo mutkisti asioita niin paljon. Ennen analyysien valmistumista mikään ei mahdollistanut... suoraan yhteydessä tuo kultainen pallo tutulla anatomialla R. daphneae eikä muissa anemoneissa kuvattujen rakenteiden kanssa.
Kuten usein käy, avainasemassa oli vanhan aineiston tarkastelu tuorein silmin: tarkastelemalla vuosia aiemmin kerättyjä näytteitä ja tarkkailemalla niitä tarkemmin alkoi näkyä vihjeitä, jotka yhdistivät maailman tämän lajin hyvin spesifiseen rakenteeseen.
Kultainen pallo kuin anemonen monikerroksinen kynsinauha
Tutkittuaan uudelleen säilytettyä näytettä Relicanthus daphneae, tiedemiehet havaitsivat kultaisen, monikerroksisen kynsinauhan palasia eläimen tyven ympärillä. Tuo useista päällekkäisistä ohuista kerroksista muodostunut kynsinauha oli koostumukseltaan yhteensopiva vuonna 2023 kerätyn salaperäisen pallon kudosten kanssa.
Tutkijat havaitsivat, että tämä rakenne peitti alue, jolla anemone kiinnittyy alustaantoimii eräänlaisena ulkokuorena. Sen pääkomponentti olisi kitiini, sama kestävä polymeeri, jota löytyy lukuisten selkärangattomien kuorista tai joidenkin sienten soluseinistä.
Tutkimalla eläviä yksilöitä R. daphneaeTodettiin, että kun anemone liikkuu merenpohjaa pitkin, se voi jätä osa kynsinauhasta taakseEli eläin liikkuu, mutta sen pohjan ulkokuori pysyy kiinni kivissä, missä se pysyy jonkin aikaa ennen hajoamista tai sedimentin hautautumista.
Tämän perusteella päähypoteesi on, että Deep Discovererin löytämä kultainen pallo vastaisi irronnut kynsinauhapohja vuokosta, jota ei enää ollut siinä paikassa. Pinnassa näkyvä pieni reikä voisi liittyä alueeseen, jossa kudos irtosi muusta organismista.
Vaikka tämä tulkinta sopii yhteen morfologisten havaintojen ja geneettisen datan kanssa, tutkimuksen tekijät itse myöntävät, että maapallon tarkka morfologia Se herättää edelleen keskustelua. Mahdollisuutta, että tähän rakenteeseen liittyy muita biologisia prosesseja, joita ei ole vielä kuvattu, ei voida täysin sulkea pois.
Aktiivinen irtautuminen vai epäonnistunut suvuttoman lisääntymisen yritys?
Jäännösnahan hypoteesin lisäksi tiedemiehet harkitsevat toista täydentävää mahdollisuutta: että pallo edustaa epätäydellinen suvuttoman lisääntymisen muotoJotkut anemonityypit pystyvät lisääntymään esimerkiksi "polkimen repeämän" kautta, jossa osa polyypin pohjasta jää jäljelle ja myöhemmin synnyttää uuden yksilön.
Näissä tapauksissa vuokko jättää substraattiin palasen kudosta, kun taas muu eläimen osa ui pois. Palanen voi uudistaa puuttuvat rakenteet ja muuttua uudeksi polyypiksi, prosessi, joka... Se moninkertaistaa populaation ilman lannoitusta.Se on tunnettu mekanismi useissa polttiaiseläinryhmissä, vaikka sitä ei ole selvästi dokumentoitu Relicanthus daphneae.
Jotkut tutkijat pohtivat, voisiko kultainen pallo liittyä johonkin yritetty polkimen viiltäminen jota ei ole vielä saatu päätökseen, tai jolla on samanlaista suvutonta lisääntymistä tässä lajissa, jota ei ole vielä kuvattu yksityiskohtaisesti. Toistaiseksi suoraa näyttöä tämän vahvistamiseksi ei kuitenkaan ole.
Vielä ilmeisempää on, että irronnut kynsinauha on merkityksellinen ekologinen rooli kun se hylätään merenpohjaan. Sen pinnalla havaittujen mikro-organismien määrä viittaa siihen, että se toimii pienenä mikrobitoiminnan keskittymänä, jossa hajoava kudos toimii tukena ja energianlähteenä erilaisille mikroskooppisille organismeille.
Tällä tavoin siitä, mikä ensi silmäyksellä saattaisi olla pelkkää biologista jätettä, tulee... mikroskooppisen elämän mikrobiympäristöedistäen prosesseja, kuten ravinteiden kierrätystä ja typen kiertokulkua syvänmeren alueilla.
Tapaus, joka osoittaa syvänmeren etsinnän rajat ja potentiaalin
Kultaisen pallon matka sen löytämisestä vuonna 2023 sen tunnistamiseen jättiläisvuokon jäänteetTämä havainnollistaa useita syvänmeren tutkimuksen merkittävimmistä haasteista. Kauko-ohjattavista ajoneuvoista, teräväpiirtokameroista ja huipputeknologialla varustetuista laboratorioista huolimatta merenpohja on edelleen täynnä tuntemattomia alueita.
Yli 3 000 metrin syvyydessä paine on musertava, pimeys on lähes täydellinen ja fyysiset olosuhteet poikkeavat suuresti matalien vesien tai Euroopan rannikkoalueiden olosuhteista. Tässä yhteydessä jokainen ROV-kuvissa näkyvä outo kohde voi muuttua... pitkän kantaman tieteellinen arvoitus.
NOAA:n Ocean Exploration -ohjelman vt. johtaja kapteeni William Mowitt korostaa, että työkalut, kuten edistynyt DNA-sekvensointi, mahdollistavat meille ratkaisemisen mysteerejä, joihin muutama vuosi sitten olisi jäänyt vastausMutta samaan aikaan jokainen uusi löytö avaa uusia kysymyksiä siitä, miten syvyyksien ekosysteemit ovat järjestäytyneet ja kehittyneet.
Samaan aikaan tutkimusalus Okeanos Explorer jatkaa uusien retkikuntien, kuten Havaijin lähivesille suunnitellun, valmisteluja. Retkikunnan tavoitteena on kartoittaa edelleen vielä vähän tutkittuja valtameren alueita. Eurooppa ja erityisesti merentutkimusryhmät esimerkiksi Espanjasta, Ranskasta ja Saksasta seuraavat tiiviisti tätä kehitystä, sillä kehitetyt menetelmät NOAA:n hankkeita sovelletaan myös Pohjois-Atlantilla tai syvän Välimeren tutkimuksiin.
Kultaisen pallon kaltaisten tapausten vaikutus ulottuu paljon pelkkien anekdoottien ulkopuolelle. Se korostaa sitä, missä määrin meren selkärangattomien tiede ja moderni systematiikka Ne perustuvat jo integroituihin lähestymistapoihin, jotka yhdistävät suoran havainnoinnin, kudosanalyysin, koko genomin sekvensoinnin ja suuret kansainvälisesti jaetut tietokannat.
Tämän pitkän prosessin jälkeen Alaskanlahdella havaittu salaperäinen pallo lakkaa olemasta "Kultainen muna" ilman selitystä tulla osaksi tarinaa jättiläisvuokosta, joka kätkee sisällään edelleen monia salaisuuksia. Tapauksesta on tullut käytännön esimerkki siitä, miten syvänmeren tutkimus toimii tänä päivänä ja miksi syvänmeren alue on teknologisesta kehityksestä huolimatta edelleen yksi planeetan suurista tuntemattomista alueista.
