Понад пів мільярда років вони невтомно повзають морським дном, випереджаючи динозаврів, проте морські зірки й досі залишаються одними з найменш зрозумілих істот на Землі – якщо їх взагалі визнають тваринами. Тепер, завдяки новому відкриттю, що стосується їхньої незвичайної системи комунікації за допомогою шипів, завіса таємниці над цими інопланетними морськими хижаками нарешті піднялася. Це відкриття може надати людству значну перевагу в екологічній боротьбі з одним із найруйнівніших представників цього класу.
Йдеться про сумнозвісних голкошкірих хижаків, відомих як тернові вінці (Acanthaster planci), що є справжнім лихом для коралових рифів, зокрема для величного Великого Бар’єрного рифу в Тихому океані. Ці істоти, незважаючи на свій нерухомий вигляд, є надзвичайно руйнівними, здатними збиратися у величезні скупчення та знищувати акри коралів за лічені місяці. Проте таємниця їхньої колективної агресії досі залишалася нерозгаданою.
Команда дослідників з Австралійського інституту морських наук (AIMS), що є провідним австралійським науково-дослідним центром з тропічних морських досліджень, Університету Саншайн-Кост в Австралії та Окінавського інституту науки і технологій (OIST) в Японії – міжнародного аспірантського університету, відомого своїми міждисциплінарними дослідженнями, виявила, що тернові вінці використовують свої шипуваті панцирі для «нюхання» хімічних повідомлень, що надсилаються іншими особинами. Ця невидима комунікаційна мережа діє як своєрідний морський контроль свідомості, дозволяючи цим безмозким, безкровним тваринам залишатися на зв’язку та діяти злагоджено.
Таємниці колективної взаємодії
Вчені з’ясували, що морські зірки терновий вінець не скупчуються разом випадково, а активно передають одна одній біохімічні «записки», які надсилаються та приймаються їхніми довгими шипами, що покривають їхні пласкі тіла. Коли команда витягла певні білки – названі білками, що виділяються терновими вінцями (COTSP) – з цих шипів і додала їх у воду акваріумів, де перебували тварини, морські зірки стали активнішими і рухалися в певних напрямках. Було ретельно виключено вплив зовнішніх стресових факторів на цю поведінку.
Дослідники визначили, що ці рухи були спровоковані білками COTSP, які поширювалися у воді, немов водні димові сигнали. Ці білки не були частиною будь-якої відомої імунної або стресової реакції, а також не були результатом будь-яких інших фізичних дій, таких як скидання шкіри. Щодо того, які саме повідомлення вони несуть, це залишається загадкою. Однак за допомогою досліджень експресії генів команда встановила, що ці білки активно вироблялися та регулювалися – це молекули соціального контролю, що виділяються через їхні природні «антени» – шипи.
Це відкриття має величезне значення. Досі спроби контролювати спалахи або рої цих тварин були трудомісткими і здебільшого марними, вимагаючи виявлення та видалення кожної окремої особини. Морські зірки загалом – як-от інвазивна північнотихоокеанська морська зірка (Asterias amurensis) в Австралії – мають дивовижну здатність до регенерації: вони можуть втрачати кінцівки або навіть значну частину тіла під час нападу і повністю відновлювати тканини, доки їхній центральний диск, де міститься шлунок, залишається неушкодженим. Хоча тернові вінці є безхребетними, їхня відкрита верхня частина тіла дуже міцна, покрита довгими, гострими отруйними шипами, що захищають цей диск і численні промені. Вони також оманливо м’язисті та спритні, ковзаючи по нерухомим коралам і обгортаючись навколо них, розріджуючи свою здобич травними ферментами, щоб потім всмоктувати її безпосередньо у свої шлунки. Протягом тривалого часу було відомо, що рої тернових вінців дивно синхронізовані, але яким чином вони здійснювали ці скоординовані напади, залишалося таємницею. Тепер це нове розуміння їхньої колективної комунікації та поведінки може допомогти вченим перехопити їхні канали зв’язку і приманити їх до центрального місця для подальшого контролю популяції.
Інноваційний метод боротьби
Ґрунтуючись на своєму відкритті, вчені створили нетоксичний синтетичний пептид низької концентрації, який міг би постійно приваблювати інших тернових вінців. Ця суміш, відома як акантастер-атрактанти, спонукала тварин збиратися в одному місці. І це може стати значним кроком у боротьбі за порятунок рифів Тихого океану від цих ненажерливих хижаків. Коралові рифи є одними з найважливіших і найрізноманітніших екосистем нашої планети, забезпечуючи середовище існування для мільйонів видів та захищаючи узбережжя. Їхнє збереження є пріоритетом для світової науки.
«Завдяки геномному та протеомному аналізу ми виявили, що шипи тернових вінців використовуються як для відчуття, так і для секреції широкого спектру пептидів – не лише захисних токсинів», – зазначив професор Норіюкі Сато з Окінавського інституту науки і технологій (OIST), керівник відділу морської геноміки та визначний вчений у галузі розуміння біології морських організмів на молекулярному рівні. «Тож ми синтезували пептиди, які, як ми підозрювали, функціонують як феромони для комунікації, і виявили, що вони постійно впливають на траєкторії руху морських зірок. Завдяки цим атрактантам ми сподіваємося зробити внесок у розробку ефективних та безпечних заходів проти спалахів тернових вінців».
Дослідження було опубліковано в авторитетному науковому журналі iScience.
