В ходе экспедиций на Дальний Восток и в Юго-Восточную Азию архангельские биологи из Федерального центра комплексного изучения Арктики РАН и Северного (Арктического) федерального университета обнаружили девять ранее неизвестных науке видов пресноводных пиявок. Три вида обитают в водоёмах Дальнего Востока России, один – в реках Южной Кореи, пять – в Мьянме. В ходе исследований было выявлено семь видов пиявок, обитающих внутри раковин пресноводных моллюсков, в их мантийной полости. Два открытых вида относятся к свободноживущим.
В 2016 году учёные ФИЦКИА РАН и САФУ обнаружили в бассейне реки Раздольная недалеко от Владивостока и реке Гладкая в Хасанском районе Приморского края пиявок Batracobdella kasmiana. Это была первая находка данного вида в фауне России. Прежде считалось, что он обитает только в водоёмах Японии и Китая. В ходе исследований выяснилось, что пиявки паразитируют на крупных пресноводных двустворчатых моллюсках – беззубках и перловицах. Во внутримантийной полости одной раковины находилось до 50 пиявок.
Архангельские учёные расширили географию исследований. Они впервые описали особую экологическую группу пиявок, живущих внутри раковин пресноводных моллюсков, и дали её характеристику в мировом масштабе.
Присутствие пиявок в мантийной полости пресноводных моллюсков биологи фиксировали и ранее. Подобные факты описывались ещё в XIX веке. Однако вплоть до настоящего времени такое явление считалось случайностью.
– Обитание в моллюске – выгодная эволюционная стратегия, – рассказывает научный руководитель исследовательской группы, директор ФИЦКИА РАН, заведующий лабораторией молекулярной экологии и филогенетики САФУ Иван Болотов. – На пиявок охотятся хищные насекомые и рыбы, поэтому раковина становится хорошим убежищем, средой обитания, «благоустроенным домом» для пиявок. Всего в мире мы насчитали 12 видов пиявок, которые в своем развитии тесно связаны с пресноводными моллюсками и большую часть жизни проводят в их мантийной полости. Из этих 12 видов нами было открыто и описано семь видов, новых для науки. Ранее эти виды не встречались учёным из-за скрытного образа жизни – ведь специалисты по пиявкам обычно не заглядывают внутрь моллюсков. Мы впервые показали, что есть такая особая экологическая группа, которую мы назвали моллюсковые пиявки. Группа эта сборная – включает виды из трёх родов. Получается, что обитатели раковины моллюсков возникали в ходе эволюции несколько раз и независимо в разных группах пиявок. Из-за своего паразитического образа жизни эти пиявки имеют очень маленькие размеры, обычно около 5-10 мм в длину. Поэтому их изучение было очень сложным – представьте, надо было не только вскрыть сотни образцов миниатюрных пиявок под специальным микроскопом, но и исследовать и описать их внутренние органы, извлечь и расшифровать ДНК. Эта кропотливая работа заняла три года.
Российские исследователи установили, что семь открытых видов пиявок-паразитов живут внутри раковин большую часть жизненного цикла. На ранней стадии развития пиявка питается гемолимфой моллюска. Далее она покидает раковину и присасывается к рыбе, чтобы добыть кровь, накапливая её в специальных выростах пищеварительной системы.
В отличие от бедной питательными веществами гемолимфы кровь позвоночных животных (рыб) богата калориями и содержит эритроциты. Пиявка (аналогично самке комара) пьёт кровь, которая ей необходима для созревания яиц. При этом рыбы могут выступать в качестве агентов расселения и переносить на себе пиявок в водоёмах. Получив кровь рыбы, пиявка возвращается в моллюска, чтобы отложить яйца.
Разные роды пиявок выработали разные стратегии. Например, пиявки рода гемиклепсис (Hemiclepsis) откладывают яйца на внешнюю створку раковин, поскольку не могут прикрепить яйца на мягкое тело моллюска внутри раковины. Пиявка, имеющая окраску, сходную с цветом раковины, закрывает отложенные яйца своим телом. Под материнским телом происходит развитие яиц, из них выходят личинки и прикрепляются к брюшку самки. Пиявка с потомством заползает обратно внутрь раковины, личинки открепляются от неё и присасываются к моллюску. Теперь личинки будут расти внутри раковины вплоть до момента взросления, когда им понадобится ненадолго выйти наружу на охоту за кровью рыбы.
– Особи другого рода моллюсковых пиявок – батракобделлойдес (Batracobdelloides) – обладают так называемой выводковой сумкой, – поясняет Иван Болотов. – Когда пиявки готовы отложить яйца, у них видоизменяется брюшко – его края загибаются внутрь, и оно приобретает вид сумки. Им не надо выходить наружу и откладывать яйца на раковину. Яйца откладываются и развиваются в личинку непосредственно в этой «сумке». Созревшие личинки затем прикрепляются к моллюску для дальнейшего питания и роста. У этого рода большая часть жизненного цикла проходит внутри моллюска. Но опять же, им обязательно нужно выйти один раз на свободную охоту из раковины, чтобы добыть кровь рыбы.
Изучая пищеварительную систему взрослых пиявок, учёные ФИЦКИА РАН заострили внимание на содержащейся в ней красно-коричневой субстанции, напоминающей кровь позвоночных. Было проведено секвенирование и получены ДНК-расшифровки этой субстанции, которые дали представление о видах рыб, выступающих в качестве основного хозяина, необходимого пиявке для завершения жизненного цикла. Моллюск при этом является промежуточным хозяином паразита.
Была построена модель эволюции пиявок на основании калибровки ископаемых находок – в частности древнего кокона пиявки, который был найден во льдах Антарктиды. Возраст находки – около 220 млн лет (поздний триас). Полученные данные позволяют говорить о том, что пиявки – древняя группа с очень медленной скоростью эволюции: на миллион лет – доли процента. Более того, оказалось, что моллюсковые пиявки – достаточно древние, их переход к обитанию внутри раковины мог произойти около 15-20 млн лет назад.
В ходе обобщения данных, аккумулируемых международной группой биологов, куда помимо россиян входят, учёные из Португалии, США и других стран, выяснилось, что пиявки-паразиты широко распространены в регионах планеты, где обитают крупные популяции моллюсков (Восточная Азия, Юго-Восточная Азия, Индия и Непал, Африка и Северная Америка). Начиная с 2002 года, международная группа исследовала свыше 3000 пресноводных моллюсков, в которых были найдены 1334 экземпляра моллюсковых пиявок.
Помимо обитателей моллюсков, учёные нашли и два свободноживущих вида, новых для науки. Эти виды обитают на Дальнем Востоке России – один в бассейне реки Тумнин в Хабаровском крае (Hemiclepsis tumniniana – Гемиклепсис тумнинский), а второй – в бассейнах рек Уссури и Партизанская в Приморском крае (Hemiclepsis schrencki – Гемиклепсис Шренка). Эти виды являются близкими родственниками моллюсковых пиявок из рода Hemiclepsis, но не связаны с моллюсками и питаются кровью рыб на протяжении всего жизненного цикла.
Также был определён уровень заражения моллюсков пиявками в различных регионах. Самый высокий процент заражения зафиксирован в Восточной Азии (российский Дальний Восток, Южная Корея, Япония). На втором месте – Юго-Восточная Азия, на третьем – Африка.
Моллюски являются важнейшей составляющей пресноводных экосистем. Они выполняют роль фильтраторов – естественных фильтров воды. Прежде считалось, что основную угрозу для раковин представляет антропогенное воздействие. Аналитические данные архангельских учёных показывают, что исчезновение пресноводных жемчужниц в Европе связано, прежде всего, с климатогенным фактором, глобальным потеплением. Для холодолюбивых жемчужниц – увеличение температуры воды означает снижение активности личинок-глохидий. Моллюски быстрее растут и быстрее стареют.
Паразиты – скрытая угроза для раковин. Ранее пиявки занимали в перечне биогенных угроз нижние строчки, но изменения климата вносят коррективы. По словам Ивана Болотова, при потеплении нельзя исключать вспышку численности паразитов. А это будет чревато вымиранием видов моллюсков в различных регионах, в том числе российских. Поэтому для корректного управления экосистемами необходимо дальнейшее изучение проблемы.
Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports (издательская группа Nature).
Статья:
