Синицы-зомби, рыбы-космонавты и другие необычные животные

Как именно эта маленькая рыбка может выживать в таких местообитаниях, которые убили бы почти любой другой вид – это намеревался выяснить биолог Эндрю Уайтхед из Луизианского университета в Батон-Руж (США), опубликовавший результаты своей работы в середине 2010 года. «В Луизиане эти рыбки хорошо известны рыбакам, которые часто используют их для наживки, – говорит Уайтхед. – Когда любопытные луизианские рыбаки видят меня, бродящего по болотам… я рассказываю им, что причина, по которой я их изучаю – мой интерес к эволюции физической жизнестойкости. После этого они немедленно оказываются в теме и обычно рассказывают множество историй, зачастую имеющих отношение к весьма экстраординарным способностям фундулуса к выживанию».

Уайтхед собрал шесть рыб из прибрежных вод Нью-Гемпшира на северо-востоке Соединённых Штатов и в течение трёх месяцев содержал их в искусственной морской воде с уровнем солёности 32 части на тысячу (промилле). Средний уровень солёности океанской воды – между 32 и 37 промилле. Затем они были пересажены в пресную воду и реакция их организмов на изменения в окружающей среде проверялась с течением времени спустя 6, 24, 72, 168 и 336 часов. Уайтхед обнаружил, что фундулусы оказались чрезвычайно пластичными, показывая изменения содержания натрия в плазме крови на отметке в 24 часа, но оно вновь оказалось сбалансированным через 72 часа. «Вот особенность фундулусов, которую я считаю самой впечатляющей – их способность регулировать свою физиологию и морфологию жабр, чтобы выработать устойчивость к пресной воде при переходе в неё из воды любой солёности, вплоть до превышающей в четыре раза солёность морской воды, – говорит Уайтхед. – Соль начинает выпадать в осадок из раствора раньше, чем вам удастся их убить. Если бы можно было провести Олимпийские игры по осмотической устойчивости, то фундулус бы стоял (плавал?) на подиуме в одиночестве».

Если в среде, окружающей клетку организма, происходит внезапное изменение концентрации раствора, вызванное, например, высокой концентрацией солей, то вода выводится из клетки в ходе процесса, который называется «осмос», и это может сильно повредить клетку. С другой стороны, если клетка внезапно окажется в среде с низкой концентрацией солей, в клетку поступит избыточное количество воды, из-за которого она раздуется и иногда лопается. Обычно, если вы резко пересаживаете рыб, адаптированных к солёной воде, в пресную воду, они, скорее всего, испытают осмотический шок, и если у них в жабрах лопнет слишком много клеток, они задохнутся. Секрет чрезвычайной осмотической устойчивости фундулуса, согласно результатам исследования Уайтхеда, состоит в том, что они способны изменить всю морфологию строения своих жабр, чтобы либо сохранять ионы в крови, оказываясь в пресной воде, либо активно откачивать ионы, находясь в морской воде, чтобы регулировать количество воды в своих клетках. Это требует драматических преобразований тканей жабр, и, согласно Уайтхеду, некоторые популяции фундулуса могут затрачивать на этот процесс всего лишь один день.

Уайтхед считает, что физиологическая гибкость фундулусов – это путь их приспособления к своим естественным местообитаниям, к эстуариям. Эстуарии – это мелководные, частично замкнутые прибрежные водоёмы, в которые впадают реки, несущие пресную воду, поэтому их обитатели должны обладать способностью справляться с жуткими колебаниями солёности, содержания кислорода, температуры и доступности питательных веществ. Эти колебания могут происходить периодически – вместе с приливами или сменой времён года, или же случайным образом, например, когда происходит шторм, который снижает солёность воды. «Эстуарии принадлежат к числу самых динамичных сред обитания на планете и бросают серьёзный вызов обитающим в них видам в плане физиологии», – говорит Уайтхед, опубликовавший результаты работы своей команды в «Journal of Heredity».

Также для фундулуса характерна способность процветать в грязной воде, которая убила бы любую другую рыбу, и природа этой устойчивости меняется по отдельным популяциям в зависимости от того, воздействию каких химических веществ они подвергаются в своих местообитаниях. Команда Уайтхеда исследовала три популяции и обнаружила у них различные механизмы выживания. Одна группа живёт в бухте Ньюарк, эстуарии в Нью-Джерси, где расположен грузовой терминал Ньюарк-Элизабет, одно из мест с самой высокой в США интенсивностью морских контейнерных перевозок. Вторая популяция живёт в гавани Нью-Бедфорда в Массачусетсе, а третья находится в реке Элизабет-Ривер, Вирджиния. Все три местообитания отличаются различным содержанием сильноядовитых искусственных химических канцерогенов, тяжёлых металлов и пестицидов, делающих воду чрезвычайно трудной для жизни.