Yli kahden vuoden ajan syvältä löydetty pieni esine hämmensi syvänmeren spesialisteja. Ensi silmäyksellä se näytti tieteiselokuvan otokselta: sileä, kultainen pallo, jossa oli pieni reikä ja joka oli tiukasti kiinni kalliossa syvyyksien täydellisessä pimeydessä. Monet äänet viittasivat mahdolliseen... tuntematon muna vai outo sieni, ja spekuloitiin jopa tieteelle täysin uusista rakenteista.
Nyt, pitkän ja huolellisen tutkimuksen jälkeen, mysteeri on ratkaistu. Kuuluisa "kultainen pallo" ei ole maan ulkopuolinen organismi tai uusi elämänmuoto, vaan irronnut pohja... jättiläismäinen syvänmeren anemone, jo kuvattu, mutta vielä vähän tunnettu laji: Relicanthus daphneaeNOAA:n ja Smithsonianin kansallisen luonnonhistoriallisen museon tutkijoiden johtama löytö korostaa, kuinka rajallista tietämyksemme syvänmeren alueesta on ja kuinka monimutkaista siellä löytyvien aineiden tunnistaminen voi olla.
Tarina alkaa kesällä 2023 Alaskanlahdella tehtävien tieteellisten tutkimusretkien aikana tutkimusaluksella. Okeanos Explorer NOAA:lta. Osana Seascape Alaska 5 -tehtävää tutkijat käyttivät Deep Discoverer -etäohjattavaa ajoneuvoa (ROV) yli 3 000 metrin syvyydessä alueella, jossa paine on valtava, auringonvalo ei yllä alueelle ja lämpötila on lähellä pakkasen pistettä.
Miten ja minne salaperäinen kultainen pallo ilmestyi?
Yhden sukelluksen aikana ROV-laitteen kamerat tallensivat jotain, mikä ei sopinut tavanomaiseen merenpohjan maisemaan. Paljaalla kalliolla, tumman sedimentin keskellä, erottui pieni kultainen pallo, noin kymmenen senttimetriänäennäisen sileällä ja kiiltävällä pinnalla. Kohde erottui niin paljon ympäristöstään, että tutkimusryhmä pysyi hiljaa muutaman sekunnin ajan, kuten NOAA:n vuonna 2023 esittämässä suorassa lähetyksessä nähtiin.
Kun kuvat saapuivat maihin reaaliajassa, hypoteesit lisääntyivät. Jotkut tiedemiehet ehdottivat, että kyseessä voisi olla munakapseli, toiset viittasivat hajoavaan sieneen, ja jotkut jopa vitsailivat mahdollisuudesta todistaa merijännityksen alkua peläten, että sen koskettaminen olisi vaarallista. sisältä paljastui jotain odottamatonta.Hämmennyksestä huolimatta yksimielisyys oli selvä: näyte oli kerättävä.
Deep Discoverer käytti ensin imujärjestelmäänsä ja muissa vastaavissa tapauksissa robottikättään erottaakseen pallon huolellisesti kalliosta ja tuodakseen sen alukseen. Sieltä salaperäinen pallo matkusti Smithsonianin luonnonhistorialliseen museoon Washington D.C:hen, jossa aloitettaisiin huomattavasti odotettua kauemmin kestävä tutkimus.
Alustavat testit: kuituinen rakenne, jolla ei ole selkeää anatomiaa
Laboratoriossa meribiologien ja eläintieteilijöiden ryhmä aloitti klassisen tutkimuksen: makroskooppisen havainnoinnin, mikroskooppisen analyysin ja ulkoisiin ominaisuuksiin perustuvat tunnistustestit. Silmiinpistävää oli, että kultainen pallo Sillä ei ollut merieläimelle tyypillistä anatomiaaSuuta, lonkeroita, lihaksia tai tunnistettavia sisäelimiä ei löytynyt.
Näkyvä oli kuituinen rakenne, joka koostui päällekkäisistä orgaanisen materiaalin kerroksista ja jolla oli kerrostunut pinta. Mikroskoopilla tutkijat havaitsivat, että tämä pinnoite oli täynnä pistäviä soluja, joita kutsutaan knidosyyteiksi tai nematokysteiksi, jotka ovat tyypillisiä tälle lajille. cnidarians, ryhmä, johon kuuluvat meduusat, korallit ja valkovuokot.
NOAA:n eläintieteilijä Abigail Reft oli yksi tutkijoista, jotka keskittyivät tiettyyn solutyyppiin. Hän määritti, että ne olivat spirokystoja, knidosyyttien alatyyppiä, jota esiintyy vain ryhmässä Hexacoralliajossa tavataan paljon valkovuokkoja ja joitakin koralleja. Se oli ensimmäinen vankka vihje siitä, että pallo saattaisi liittyä syvänmeren valkovuokkoon.
Morfologiset piirteet eivät kuitenkaan vastanneet mitään tunnettua lajia. Se ei näyttänyt kokonaiselta yksilöltä, vaan pikemminkin... rakenteellinen jäännöseräänlainen kuori tai peite. Mysteerin selvittämiseksi teknikot turvautuivat molekyyligenetiikan työkaluihin vakuuttuneina siitä, että DNA:n avulla he voisivat sovittaa palan meren elämän puuhun.
Samaan aikaan muut tutkimusryhmät alkoivat verrata näytettä aiemmilta retkikunnilta saatuihin materiaaleihin, erityisesti Schmidt Oceanographic Instituten vuonna 2021 keräämään näytteeseen. Tavoitteena oli selvittää, voisiko tämä näennäisesti erillinen materiaali yhdistää mihinkään Pohjois-Tyynenmeren syvyyksissä jo kuvattuun selkärangattomaan.
DNA mutkistaa mysteeriä ennen kuin ratkaisee sen
Seuraava looginen askel oli soveltaa standardinmukaisia geneettisiä viivakoodaustekniikoita, joissa pieniä DNA-fragmentteja verrataan olemassa oleviin tietokantoihin. Alustavat tulokset olivat kuitenkin pettymyksen aihe. Näyte ladattiin DNA:ta useista mikro-organismeista, luultavasti bakteereja, sieniä ja muita hajoavaan kudokseen liittyviä organismeja, jotka sumensivat lukemaa.
Kun tutkijat yrittivät yhdistää pallon DNA:n tunnettuihin sekvensseihin, osumat olivat epätäydellisiä tai epäselviä. Tavanomaiset viittaukset meduusoihin, koralleihin tai valkovuokkoihin eivät antaneet lopullista vastausta. NOAA myöntää, että nämä alustavat yritykset olivat "epävarmoja" osittain siksi, että pallo toimi pienenä ekosysteeminä, joka kuhisi mikroskooppista elämää, jolla ei ollut yhteyttä sen alkuperäiseen kudokseen.
Epäselvyyden vuoksi tapauksesta tuli, kuten eläintieteilijä ja NOAA:n kalastuksen kansallisen systemaattisen laboratorion johtaja Allen Collins sanoi, "erityistapaus, joka vaati erityisiä ponnisteluja ja useiden ihmisten yhteistyötä." Rutiininomaiset tunnistusprotokollat eivät riittäneet: oli yhdistettävä morfologia, genetiikka, syvänmeren ekosysteemien tuntemus ja edistyneet bioinformatiikan työkalut.
Samaan aikaan kultainen pallo oli edelleen keskustelun kohteena kansainvälisessä tiedeyhteisössä. NOAA:n lähettämät kuvat löydöstä levisivät laajalti sosiaalisessa mediassa ja erikoistuneessa mediassa ruokkien kaikenlaisia teorioita: vielä kuvaamattoman lajin mahdollisesta munasta harvinaiseen syvänmeren sienilajiin tai johonkin symbioottiseen organismiin liittyvään rakenteeseen.
Tässä vaiheessa tiimi päätti ottaa metodologisen harppauksen: DNA-fragmentteihin rajoittumisen sijaan he valitsivat täydellinen genomin sekvensointi, kalliimpi ja monimutkaisempi tekniikka, mutta myös paljon informatiivisempi, kun aiemmat tulokset ovat hämmentäviä.
Genomin sekvensointi antaa nimen kultaiselle pallolle
Koko genomin sekvensointi oli mullistus. Tätä menetelmää, joka perustuu erikoiskoneisiin ja tehokkaaseen ohjelmistoon, käytetään usein epäselvien sairauksien tutkimiseen tai vaikeasti luokiteltavien organismien tunnistamiseen. Tässä tapauksessa se mahdollisti paljon tarkemman määrityksen siitä, mitkä DNA-fragmentit vastasivat todellisuudessa maapallon kudosta ja mitkä kuuluivat sitä asuttaneille mikro-organismeille.
Rekonstruoimalla genomin ja vertaamalla sitä olemassa oleviin viitteisiin tutkijat vahvistivat, että näytteessä oleva eläimen DNA oli käytännössä identtinen referenssigenomin kanssa Relicanthus daphneaeTämä laji kuvattiin ensimmäisen kerran vuonna 2006, ja sitä pidetään jättimäisenä syvänmeren anemoneina, joka kykenee kehittämään yli kahden metrin pituisia lonkeroita ja asuttamaan hydrotermisten tuuletusaukkojen lähellä olevia alueita ja muita äärimmäisiä syvänmeren elinympäristöjä.
Johtopäätöksen vahvistamiseksi kultapallon mitokondriaalista genomia verrattiin myös Schmidt Oceanographic Instituten vuonna 2021 keräämän samankaltaisen näytteen genomiin. Tulokset osoittivat, että sekvenssit olivat geneettisesti lähes identtinenvahvistaen, että molemmat rakenteet olivat yhteydessä samaan organismityyppiin.
Tällä tavoin voitiin lopullisesti sulkea pois se, että pallo olisi ollut jonkin tuntemattoman eläimen muna, sieni tai kokonainen organismi. Sen sijaan tiimi tulkitsi sen… kynsinauha tai ulkokuori itse anemonin tuottama. Tämä useista kuitukerroksista koostuva kynsinauha on pääasiassa tehty kitiinistä, samasta kestävästä biopolymeeristä, jota löytyy hyönteisten kuorista tai joidenkin sienten seinämistä.
ROV ei siis ollut kaapannut merenpohjasta eläimen ruumista, vaan pohjaa, jolla se oli kiinnitetty. Relicanthus daphneae Se kiinnittyy kallioon. Normaalisti tämä alue on piilossa muun vuokon alla, joten sitä nähdään harvoin yksinään luonnossa. Tässä nimenomaisessa tapauksessa eläimen yläosassa olisi kuollut tai olisi muuttanutpaljastaen tuon kultaisen rakenteen, joka niin kovasti kiinnitti tutkijoiden huomion.
Jälki siirtymisestä vai epäonnistunut lisääntymisyritys?
Kun laji oli tunnistettu, kysymys siitä, mitä tuo erillinen rakenne tarkalleen ottaen tarkoitti, jäi avoimeksi. Yksi tiedemiesten harkitsemista hypoteeseista on, että kynsinauha edustaa vuokon jättämä jälki sen liikkuessa merenpohjaa pitkin. Muilla retkikunnilla tehtyjen havaintojen mukaan jotkut yksilöt näyttävät irrottavan osan kudoksesta, jolla ne olivat kiinnittyneet kallioon, mikä luo eräänlaisen kovan jäljen niiden vaihtaessa sijaintiaan.
Toinen mahdollisuus, jonka erikoismediat, kuten Science Alert, mainitsevat, on, että maapallo voisi olla seurausta epätäydellinen suvuton lisääntyminenTietyt valkovuokot pystyvät lisääntymään pedaalin repeämänä tunnetun prosessin kautta, jossa eläin jättää jälkeensä osan tyvestään yläosan liikkuessa poispäin. Ajan myötä tämä "tynkö" voi uusiutua uudeksi, kokonaiseksi yksilöksi.
Tapauksessa Relicanthus daphneaeEi ole vielä lopullisesti todistettu, että se käyttää tällaista jäljennöstä. Alustava tieteellinen työ, joka on julkaistu esitulostuspalvelimella bioRxiv, myöntää, että maapallon morfologian tulkinta Asia on edelleen keskustelun aiheena. Se voi olla yksinkertaisesti siirtoprosessin aikana irronnut kynsinauhan palanen tai epäonnistuneen kloonausyrityksen jäänne.
Selvältä vaikuttaa, että rakennelma ei ole merkityksetön jätepala. Sen koostumuksen ja siihen liittyvien organismien analyysi viittaa siihen, että se toimii... mikrobitoiminnan aito painopisteHajoava kudos toimii substraattina bakteereille ja muille mikro-organismeille, mikä mahdollisesti edistää biogeokemiallisia syklejä, kuten typpikiertoa näissä syvissä ekosysteemeissä.
Tällaiset löydökset muistuttavat meitä siitä, että syvänmeren uumenissa jopa eläinten jättämät jäänteet ja jäljet voivat olla merkittävässä ekologisessa roolissa. Ne eivät ole pelkkää "biologista jätettä", vaan osa vuorovaikutusverkostoa, jota ymmärretään vielä vain osittain.
Mitä kultainen pallo kertoo meille syvänmeren etsinnästä?
Sen lisäksi, että tapaus herättää uteliaisuuden tietää, mikä kultainen pallo oli, se havainnollistaa sitä, missä määrin merenpohja on vielä pitkälti tutkimatonta. Yli kolmen kilometrin syvyydessä pinnan alapuolella, missä paine on murskaava ja valoa ei ole, useimmat organismit ja rakenteet ovat... tieteelle täysin tuntematonKehittyneistä kauko-ohjattavista ajoneuvoista, teräväpiirtokameroista ja huippuluokan geneettisistä työkaluista huolimatta ei ole aina helppoa nimetä havaitsemiaan asioita.
NOAA:n valtamerien tutkimusosaston vt. johtaja, kapteeni William Mowitt, tiivisti asian korostamalla, että syvänmeren tutkimusretkillä törmätään usein kultaisen pallon kaltaisiin mysteereihin ja että ne voidaan vähitellen ratkaista vain DNA-sekvensoinnin kaltaisten tekniikoiden avulla. Hän lisäsi, että nämä tehtävät ovat avainasemassa sen ymmärtämisessä, miten valtameri ja sen luonnonvarat voivat... vauhdittaa talouskasvua ja vahvistaa turvallisuutta ja myötävaikuttaa planeetan säilyttämiseen.
Itse asiassa löydökset Pohjois-Tyynellämerellä ja muilla syvyysvyöhykkeillä auttavat määrittelemään uudelleen monia meribiologian osa-alueita: selkärangattomien, kuten valkovuokkojen ja korallien, todellisesta monimuotoisuudesta siihen, miten mikrobiyhteisöt järjestäytyvät näennäisesti inerteille rakenteille. Joka kerta, kun ROV laskeutuu useiden tuhansien metrien syvyyteen, on mahdollista kohdata uusia lajeja, odottamattomia käyttäytymismalleja tai... tällaisia hämmentäviä biologisia muodostelmia kuin tämä kultainen pallo.
Samalla kun NOAA-tiimit valmistelevat uusia tutkimusretkiä, kuten Havaijin rannikolle suunniteltuja, Alaskanlahdelta löydetty kultainen pallo on jo osa Smithsonianin kansallisen luonnonhistoriallisen museon kokoelmaa. Siellä sitä säilytetään yhtenä osana valtavaa meren biodiversiteetin arkistoa, mutta myös karuna esimerkkinä nykyisistä tietämyksemme rajoista ja jatkuvan tutkimuksen tarpeesta.
Tässä tapauksessa tapahtunut osoittaa, että vaikka lopputulos koskisi tunnettua lajia, prosessi siihen pääsemiseksi voi olla pitkä ja teknisesti vaativa. Ja että syvässä meressä yksinkertainen kymmenen senttimetrin kultainen pallo voi haastaa parhaimmatkin asiantuntijat vuosien ajan. meren selkärangattomat ja genetiikka.
Viime kädessä valtameren pohjasta löydetyn salaperäisen kultaisen pallon arvoitus on paljastunut suuren syvänmeren anemonen jäljeksi, mutta tarina ulottuu paljon taksonomista nimeä pidemmälle: se heijastaa sitä, miten merentutkimus edistyy, miten teknologiaa ja yhteistyötä yhdistetään lähes luokittelukelvottomien rakenteiden tulkitsemiseksi, ja miten jokainen löytö, olipa se kuinka pieni tahansa, muistuttaa meitä siitä, että pinnan alla on edelleen valtava piilotettu maailma, joka odottaa ymmärtämistä.