Više od dvije godine, mali objekt pronađen na velikim dubinama zbunjivao je stručnjake za dubinsko istraživanje mora. Na prvi pogled izgledao je kao nešto iz naučnofantastičnog filma: glatka, zlatna kugla sa malom rupom, čvrsto pričvršćena za stijenu u potpunom mraku ponora. Mnogi glasovi su ukazivali na moguće... nepoznato jaje ili čudna spužva, a bilo je čak i spekulacija o strukturama koje su bile potpuno nove za nauku.
Sada, nakon duge i detaljne istrage, misterija je riješena. Daleko od toga da je vanzemaljski organizam ili novi oblik života, ispostavilo se da je poznata "zlatna kugla" odvojena baza divovska dubokomorska anemona, vrsta koja je već opisana, ali još uvijek malo poznata: Relicanthus daphneaeOtkriće, koje su predvodili naučnici iz NOAA-e i Nacionalnog muzeja prirodne historije Smithsonian, ističe koliko je ograničeno naše znanje o dubokom okeanu i koliko složeno može biti identificirati ono što se tamo nalazi.
Priča počinje ljeta 2023. godine, tokom serije naučnih ekspedicija u Aljaskom zaljevu na istraživačkom brodu. Okeanos Explorer od NOAA-e. Kao dio misije Seascape Alaska 5, istraživači su upravljali daljinski upravljanim vozilom (ROV) Deep Discoverer na dubini većoj od 3.000 metara, u području gdje je pritisak ogroman, sunčeva svjetlost ne dopire, a temperatura je blizu nule.
Kako i gdje se pojavila misteriozna zlatna kugla?
Tokom jednog od zarona, kamere ROV-a su snimile nešto što se nije uklapalo u uobičajeni pejzaž morskog dna. Na goloj stijeni, usred tamnog sedimenta, isticao se mala zlatna kugla otprilike deset centimetarasa naizgled glatkom i sjajnom površinom. Objekt je bio u tolikom kontrastu sa svojom okolinom da je tim ostao nijem nekoliko sekundi, kao što se vidjelo u prijenosu uživo koji je NOAA emitirala 2023. godine.
Kako su slike stizale na kopno u realnom vremenu, hipoteze su se množile. Neki naučnici sugerirali su da bi to mogla biti kapsula jajeta, drugi su ukazivali na raspadajuću spužvu, a bilo je čak i onih koji su se šalili o mogućnosti da svjedoče početku morskog trilera, bojeći se da bi dodirivanje bilo opasno. nešto neočekivano pojavilo se iznutra.Uprkos konfuziji, konsenzus je bio jasan: uzorak se mora prikupiti.
Deep Discoverer je prvo koristio svoj sistem za usisavanje, a u drugim sličnim slučajevima i svoju robotsku ruku, kako bi pažljivo odvojio sferu od stijene i donio je na brod. Odatle je misteriozna kugla otputovala u Nacionalni muzej prirodne historije Smithsonian u Washingtonu, D.C., gdje je trebala započeti istraga koja je trajala znatno duže nego što se očekivalo.
Početni testovi: vlaknasta struktura, bez jasne anatomije
Jednom kada su stigli u laboratoriju, tim morskih biologa i zoologa započeo je klasičan pregled: makroskopsko posmatranje, mikroskopsku analizu i testove identifikacije na osnovu vanjskih karakteristika. Ono što je bilo upečatljivo jeste da je zlatna kugla Nije imala tipičnu anatomiju morske životinjeNisu pronađena usta, pipci, mišići ili prepoznatljivi unutrašnji organi.
Ono što je bilo vidljivo bila je vlaknasta tekstura, sastavljena od preklapajućih slojeva organskog materijala, sa slojevitom površinom. Pod mikroskopom su istraživači otkrili da je ovaj premaz bio prepun žarećih ćelija, zvanih knidociti ili nematociste, karakterističnih za... knidarijci, grupa koja uključuje meduze, korale i anemone.
Zoologinja NOAA-e Abigail Reft bila je jedna od naučnica koja se fokusirala na specifičan tip uključenih ćelija. Utvrdila je da se radi o spirocistama, podtipu cnidocita koji se pojavljuje samo u grupi Heksakoralijagdje se nalaze mnoge anemone i neki korali. To je bio prvi čvrsti trag da bi kugla mogla biti povezana s dubokomorskom anemonom.
Uprkos tome, morfološke karakteristike nisu odgovarale nijednoj poznatoj vrsti. Nije izgledalo kao kompletna jedinka, već kao... strukturni ostatakvrsta ljuske ili omotača. Da bi razriješili misteriju, tehničari su se okrenuli alatima molekularne genetike, uvjereni da će im DNK omogućiti da uklope dio u morsko drvo života.
U međuvremenu, drugi timovi su počeli upoređivati uzorak s materijalima dobivenim iz prethodnih ekspedicija, posebno s uzorkom koji je 2021. godine prikupio Schmidt Oceanographic Institute. Cilj je bio vidjeti može li se ovaj naizgled izolirani materijal povezati s bilo kojim beskičmenjakom koji je već opisan u dubinama sjevernog Pacifika.
DNK komplikuje misteriju prije nego što je riješi
Sljedeći logičan korak bio je primjena standardnih tehnika genetskog barkodiranja, koje uključuju poređenje malih fragmenata DNK s postojećim bazama podataka. Međutim, početni rezultati bili su razočaravajući. Uzorak je bio učitan sa DNK iz mnoštva mikroorganizama, vjerovatno bakterije, gljivice i drugi organizmi povezani s raspadajućim tkivom, što je zamutilo očitavanje.
Kada su istraživači pokušali upariti DNK kugle s poznatim sekvencama, podudaranja su bila nepotpuna ili dvosmislena. Ni uobičajene reference na meduze, korale ili anemone nisu dale konačan odgovor. NOAA priznaje da su ovi početni pokušaji bili "neuvjerljivi", dijelom zato što je kugla djelovala kao mali ekosistem koji vrvi mikroskopskim životom koji nije povezan s njenim izvornim tkivom.
S obzirom na nedostatak jasnoće, slučaj je postao, prema riječima Allena Collinsa, zoologa i direktora Nacionalne sistematske laboratorije za ribarstvo NOAA, «poseban slučaj koji je zahtijevao posebne napore i saradnju nekoliko ljudi." Rutinski protokoli identifikacije nisu bili dovoljni: bilo je potrebno kombinovati morfologiju, genetiku, znanje o dubokomorskim ekosistemima i napredne bioinformatičke alate.
U međuvremenu, zlatna kugla je i dalje bila predmet rasprave u međunarodnoj naučnoj zajednici. Slike otkrića, koje je objavila NOAA, široko su kružile društvenim mrežama i specijaliziranim medijima, podstičući sve vrste teorija: od mogućeg jajašca vrste koja još nije opisana, do rijetke vrste dubokomorske spužve ili strukture povezane s nekim simbiotskim organizmom.
U ovom trenutku, tim je odlučio napraviti metodološki skok: umjesto da se ograniče na fragmente DNK, odlučili su se za sekvenciranje cijelog genoma, skuplja i složenija tehnika, ali i mnogo informativnija kada su prethodni rezultati zbunjujući.
Sekvenciranje genoma daje ime zlatnoj kugli
Sekvenciranje cijelog genoma bilo je prekretnica. Ova metoda, koja se oslanja na specijaliziranu opremu i moćan softver, često se koristi za proučavanje nejasnih bolesti ili za identifikaciju organizama koje je teško klasificirati. U ovom slučaju, omogućila je mnogo preciznije određivanje koji fragmenti DNK zapravo odgovaraju Zemljinom tkivu, a koji pripadaju mikroorganizmima koji su ga kolonizirali.
Rekonstrukcijom genoma i upoređivanjem s postojećim referencama, istraživači su potvrdili da je životinjska DNK prisutna u uzorku praktično identičan referentnom genomu Relicanthus daphneaeOva vrsta je prvi put opisana 2006. godine i smatra se džinovskom dubokomorskom anemonom, sposobnom da razvije pipke dužine preko dva metra i da nastanjuje područja u blizini hidrotermalnih izvora i drugih ekstremnih dubokomorskih staništa.
Kako bi se potkrijepio zaključak, mitohondrijski genom zlatne kugle upoređen je i s genomom sličnog uzorka koji je 2021. godine sakupio Schmidt Oceanographic Institute. Rezultati su pokazali da su sekvence... genetski gotovo identičnipotvrđujući da su obje strukture povezane s istom vrstom organizma.
Na ovaj način, bilo je moguće definitivno isključiti da je kugla bila jaje neke nepoznate životinje, spužva ili kompletan organizam. Umjesto toga, tim ju je interpretirao kao kutikula ili vanjski omotač koju proizvodi sama anemona. Ova kutikula, sastavljena od nekoliko slojeva vlaknastog materijala, uglavnom je napravljena od hitina, istog otpornog biopolimera koji se nalazi u ljuskama insekata ili zidovima nekih gljiva.
Ono što je ROV snimio na morskom dnu stoga nije bilo tijelo životinje, već baza s kojom je Relicanthus daphneae Pričvršćuje se za stijenu. Obično je ovo područje skriveno ispod ostatka anemone, tako da se rijetko viđa izolovano u divljini. U ovom konkretnom slučaju, gornji dio životinje bi imao mrtav ili bi se preselio, otkrivajući onu zlatnu strukturu koja je toliko privukla pažnju istraživača.
Trag raseljavanja ili neuspjelog pokušaja reprodukcije?
Nakon što je vrsta identificirana, ostalo je pitanje šta tačno znači ta izolirana struktura. Jedna od hipoteza koju naučnici razmatraju je da kutikula predstavlja trag koji je ostavila anemona dok se kreće po morskom dnu. Prema zapažanjima napravljenim na drugim ekspedicijama, neki primjerci kao da odbacuju dio tkiva kojim su bili pričvršćeni za stijenu, stvarajući neku vrstu tvrdog otiska dok mijenjaju položaj.
Druga mogućnost, koju navode specijalizirani mediji poput Science Alerta, je da bi planeta mogla biti rezultat nepotpuna aseksualna reprodukcijaOdređene anemone se mogu razmnožavati putem procesa poznatog kao laceracija pedale, u kojem životinja ostavlja fragment svoje baze dok se gornji dio pomiče. Vremenom se ovaj "panj" može regenerirati u novu, kompletnu jedinku.
U slučaju Relicanthus daphneaeJoš nije konačno dokazano da koristi ovu vrstu reprodukcije. Preliminarni naučni rad, objavljen na preprint serveru bioRxiv, priznaje da interpretacija morfologije globusa To ostaje otvoreno za raspravu. Moglo bi se jednostavno raditi o fragmentu kutikule koji se odvojio tokom procesa pomjeranja ili o ostatku neuspjelog pokušaja kloniranja.
Ono što se čini jasnim jeste da struktura nije beznačajan komad otpada. Analiza njenog sastava i povezanih organizama sugerira da djeluje kao autentični fokus mikrobne aktivnostiRaspadajuće tkivo služi kao supstrat za bakterije i druge mikroorganizme, što potencijalno doprinosi biogeohemijskim ciklusima poput ciklusa dušika u ovim dubokim ekosistemima.
Ovakvi nalazi podsjećaju nas da u dubokom okeanu čak i ostaci i tragovi koje ostavljaju životinje mogu igrati značajnu ekološku ulogu. Daleko od toga da su samo "biološki otpad", oni su dio mreže interakcija koja je još uvijek samo djelimično shvaćena.
Šta nam zlatna kugla govori o istraživanju dubokog okeana?
Pored znatiželje da se sazna šta je bila zlatna kugla, ovaj slučaj ilustruje stepen u kojem je okeansko dno uglavnom neistraženo. Više od tri kilometra ispod površine, gdje je pritisak ogroman, a svjetlost nepostojeća, većina organizama i struktura je... potpuno nepoznato nauciČak i sa naprednim vozilima na daljinsko upravljanje, kamerama visoke rezolucije i najsavremenijim genetskim alatima, nije uvijek lako imenovati ono što posmatrate.
Kapetan William Mowitt, vršilac dužnosti direktora Odjela za istraživanje okeana pri NOAA-i, sažeo je to naglašavajući da se ekspedicije na duboko more često susreću s misterijama poput zlatne kugle i da se one mogu postepeno riješiti samo tehnikama poput sekvenciranja DNK. Ove misije, dodao je, ključne su za razumijevanje kako okean i njegovi resursi mogu... podstaći ekonomski rast, ojačati sigurnost i doprinijeti očuvanju planete.
U stvari, nalazi u sjevernom Pacifiku i drugim abisalnim zonama pomažu u redefiniranju mnogih aspekata morske biologije: od istinske raznolikosti beskičmenjaka poput anemona i korala, do načina na koji se mikrobne zajednice organiziraju na naizgled inertnim strukturama. Svaki put kada se ROV spusti na dubinu od nekoliko hiljada metara, javlja se mogućnost susreta s novim vrstama, neočekivanim ponašanjima ili... takve zbunjujuće biološke formacije kao ova zlatna sfera.
Dok timovi NOAA-e pripremaju nove ekspedicije, poput onih planiranih uz obalu Havaja, zlatna kugla iz Aljaskog zaljeva već je dio kolekcije u Nacionalnom muzeju prirodne historije Smithsoniana. Tamo se čuva kao još jedan dio ogromne arhive morske biološke raznolikosti, ali i kao oštar primjer trenutnih ograničenja našeg znanja i potrebe za nastavkom istraživanja.
Ono što se dogodilo u ovom slučaju pokazuje da, čak i kada ishod uključuje poznatu vrstu, proces dolaska do cilja može biti dug i tehnički zahtjevan. I da, u dubokom okeanu, jednostavna zlatna sfera od deset centimetara može godinama predstavljati izazov za neke od najboljih stručnjaka. morski beskičmenjaci i genetika.
Konačno, enigma misteriozne zlatne kugle pronađene na dnu okeana otkrivena je kao trag velike dubokomorske anemone, ali priča ide daleko izvan taksonomske oznake: ona odražava kako napreduje istraživanje mora, kako se tehnologija i kolaborativni rad kombiniraju kako bi se dešifrirale strukture koje je gotovo nemoguće klasificirati i kako nas svako otkriće, koliko god malo izgledalo, podsjeća da ispod površine još uvijek postoji ogroman skriveni svijet koji čeka da bude shvaćen.