Сверкающая бездна. Какие тайны скрывает океан и что угрожает его глубоководным обитателям

Морские глубины дают нам ключ к разгадке того, что произошло после возникновения первых живых клеток, которые заселили остальную часть Земли. В течение последующих двух миллиардов лет существовали только простые одноклеточные существа – бактерии и археи. Следующий важный шаг в эволюции жизни – рост сложных клеток, эукариот – вероятно, произошел на глубине. Мы с вами эукариоты, как и все остальные животные, растения, водоросли и грибы. У всех нас есть структуры внутри клеток, такие как митохондрии, вырабатывающие энергию, и ядро, в котором хранится ДНК. Считается, что эукариоты могли появиться, когда один микроб поглотил другого, то есть общие клеточные структуры могли образоваться из проглоченных микробов. Но, как именно это произошло, долгое время оставалось одной из величайших загадок жизни. В 2019 году японские ученые объявили, что успешно вырастили в лаборатории странный микроорганизм, который может быть ближайшим родственником ранних эукариот. Десятью годами ранее, погрузившись в океан в подводном спускаемом аппарате «Синкай 6500», они собрали образцы ила с глубины более мили, надеясь найти микробов, которые могли бы помочь ликвидировать нефтяные разливы. В лаборатории исследователи обнаружили следы редкого типа клеток, известных как асгардархеи. В этих клетках имеются как микробные, так и эукариотические гены. Ранее такие клетки были известны только по фрагментам ДНК, найденным в морских глубинах. Это был первый случай, когда обнаружили неповрежденные клетки асгардархей, и команда терпеливо ждала более десяти лет, пока клетки размножались в спокойном темпе. В то время как более привычные микробы, такие как кишечная палочка, делятся каждые двадцать минут, клеткам асгардархей требуется двадцать пять дней, чтобы разделиться надвое. И они довольно привередливы: растут только в условиях, имитирующих холодные, бедные кислородом глубины, и только в компании других микробов. Наблюдая за медленно делящимися клетками, японские ученые заметили, что асгардархеи имеют длинные отростки, которые делают их похожими на осьминогов, и среди этих отростков находятся бактерии. Возможно, миллиарды лет назад клетки, подобные асгардархеям, тесно переплелись с другими бактериями и в итоге поглотили их, что привело к появлению первых эукариотических клеток. Теперь ученые ищут новые клетки асгардархей, надеясь раскрыть секрет прошлого, который таят сегодняшние океанские глубины.

Целительный потенциал глубин

В 1986 году с мелководья у берегов Японии было поднято полтонны бесформенной черной губки рода галихондрия (Halichondria). Впоследствии было обнаружено, что ее экстракт содержит мощное химическое вещество, которое может стать новым средством борьбы с онкологией. В 1995 году выяснилось, что в другой губке, на этот раз ярко-желтой, рода лиссодендорикс (Lissodendoryx), добытой в более глубоких водах у полуострова Каикоура в Новой Зеландии, содержится то же вещество, только гораздо более концентрированное. Потребовалось более тонны этой губки, чтобы получить полграмма соединения галихондрин B, которое чрезвычайно токсично по отношению к различным раковым клеткам. Молекулярная модификация привела к созданию более простой, но все же эффективной молекулы под названием эрибулин.

В итоге в 2010 году, спустя почти двадцать пять лет после открытия, эрибулин выпустили в качестве химиотерапевтического препарата для использования на поздних стадиях метастатического рака молочной железы. И он остается единственным препаратом, который, как показали клинические испытания, может продлить жизнь людям, у которых рак распространился на другие части тела и которые уже прошли несколько курсов химиотерапии. Эта молекула останавливает рост опухолей, связываясь с микротрубочками – структурами внутри клеток, которые играют ключевую роль в расхождении хромосом при клеточном делении. Когда микротрубочки блокируются, клетка не может делиться, и развитие опухоли прекращается.

На сегодняшний день в результате поиска в океане новых веществ для создания лекарственных препаратов удалось составить каталог примерно из тридцати тысяч биологически активных молекул, известных как натуральные морские продукты, обладающие теми или иными полезными химическими свойствами. Сотни из них достигли стадии доклинических испытаний, десятки проходят клинические испытания на людях, а шесть одобрены и выпущены на фармацевтический рынок. Эрибулин получен из самого глубоководного продукта из этих шести, хотя желтая губка лиссодендорикс обитает не так уж и глубоко – всего на глубине 100 метров. Скоро на рынке должно появиться куда больше лекарств, созданных на основе действительно глубоководных видов.

Люди уже давно обращаются к природе в поисках новых методов лечения и лекарств, а теперь все больше внимания уделяется океанским глубинам, и это стоит затраченных усилий. По мере все более глубокого погружения открываются неиспользованные запасы новых химических веществ – вполне убедительная причина того, почему морские глубины так важны для всех нас.

* * *