Самая выносливая рыба в открытом космосе Фундулус гетероклитус (Fundulus heteroclitus)

Длиной не больше 15 сантиметров, тупоносая и крепко сложенная карпозубая рыбка – он выглядит настолько скромно, наколько это возможно для рыбы. Но пусть это вас не обманывает: вполне возможно, что это самая выносливая рыба на Земле. Обитающий на побережье Северной Америки и в заливе Святого Лаврентия – крупнейшем в мире эстуарии, окружённом побережьями Ньюфаундленда и Квебека, Новой Шотландии и Нью-Брансуик в Канаде, фундулус известен своей способностью жить в диапазоне солёности, варьирующем от пресной до очень солёной воды. Существует много видов, которые известны как эвригалинные организмы и обладают такой способностью: бычья акула, сельдь, иглобрюх и баррамунди (белый морской окунь); но никто из них не может бросить вызов широчайшим способностям к адаптации фундулусов. Они могут прекрасно жить в любом грязном пруду, ручье или канаве, в любом солёном болоте, загрязнённой гавани или солоноватом эстуарии, куда вы их бросите; их не беспокоят сильная нехватка кислорода, высокое содержание углекислого газа или загрязняющих веществ в воде, где они живут, и даже если их местообитание полностью высыхает, они могут выживать в окружающей их грязи, шлёпая по суше, пока не доберутся до ближайшего водоёма.

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.

Исследователи сравнили генетическую картину этих трёх популяций фундулусов с популяциями из чистых эстуариев. Сравнение для особей из гавани Нью-Бедфорда показало, что 16 процентов генов значительно отличались от таковых у особей из чистых контрольных участков, сравнение для бухты Ньюарк выявило различие в 32 процентах генов, а сравнение для Элизабет-Ривер выявило, что отличались 8 процентов от всего количества генов. Ещё они обнаружили, что наборы генов в этих трёх популяциях перекрывались очень слабо: это подразумевает, что различные химические загрязнители, среди которых они живут, привели к появлению различающихся между собой эволюционных решений.

Мало того, что эта выносливая рыбёшка способна выживать в таких условиях на Земле, в каких никакая другая рыба не сможет жить, она ещё может выживать в космическом пространстве. В 1973 году некоторое количество молодых фундулусов и их икринок было доставлено на космическую станцию НАСА «Скайлэб 3», что сделало их самыми первыми рыбами в космосе. Астронавты провели эксперименты, чтобы узнать, как они освоились в среде обитания с нулевой гравитацией, и обнаружили, что они оказались способными освоиться в невесомости. В первые несколько дней они пытались ориентироваться, плавая в странной круговой манере, но вскоре привыкли к изменениям в окружающей среде и начали демонстрировать менее странное поведение во время плавания, ориентируя свои спины в сторону источника света.

«На Земле рыба может ориентироваться, полагаясь одновременно на сигналы гравитации и освещения, которые обычно согласованы. В космосе действие гравитации, естественно, отсутствует, и рыбам требуется несколько дней, чтобы научиться использовать оставшийся стимул, свет, для нормальной ориентации», – говорит Уайтхед. Хотя фундулус показал весьма неординарную способность привыкать к среде обитания с нулевой гравитацией, рыбы, которые подвергались действию таких условий в молодом возрасте, демонстрировали долговременные последствия воздействия такой обстановки на поведение.

****

– Всё просто охренеть, насколько хреново, – заявил Зден Лоуи, повар на борту космического корабля «Компромисс», – Мы целыми днями нарезаем тут круги, и я вижу, что картошки у нас уже осталось вот столько.

– Сколько-сколько её осталось? – спросил Роут Хэдли, вежливый тележурналист, который должен был донести оставшимся дома людям вести о том, какие космические открытия сделал экипаж. Он был единственным членом экипажа, который мог остановиться и поговорить с несчастным поваром, но это было возможно лишь потому, что он сам страдал гипертрофированным нарциссизмом и нуждался в том, чтобы любой, с кем он встречался, любил его, восхищался им, а ещё рассказывал всем обо всём, что узнал от него. – Просто я не увидел.

– Вот столько, – повторил Лоуи несколько беспомощно, потому что в первый раз он не показал жестами никакого видимого количества, и, конечно, не сразу сообразил отмерить расстояние между своими плавниками, которое, как он полагал, адекватно демонстрировало, насколько они были близки к тому, чтобы больше не поесть сосисок с картофельным пюре. Поэтому он просто сказал «вот столько» в надежде, что Хэдли понимает, что он имел в виду.

– О, и на что же вы жалуетесь? – спросил Хэдли, потому что в действительности ничего не понял.

Астробиологи НАСА поставили задачу экипажу космического корабля «Компромисс», состоящему из четырёх фундулусов: осуществить полёт к Энцеладу, загадочному спутнику Сатурна, и исследовать возможность наличия там жизни. Связь с астробиологами из НАСА была потеряна примерно шесть месяцев назад, на что астробиологи НАСА отреагировали умеренной степенью разочарования, после чего приступили к следующему по плану проекту.

Реакцией экипажа корабля «Компромисс» была паника разной степени выраженности, в зависимости от личной способности члена экипажа осознать то, во что они все влипли.

Уровень паники у Хэдли стоял на отметке «безразлично». С тем, кто хорошо выглядит, никогда ничего плохого не случится, считал он, даже если он торчит в космическом корабле, который наматывает витки вокруг одной и той же неопознанной скалистой планеты на протяжении долгих месяцев, потому что капитан Бздот уже находится в состоянии нервного срыва. «По крайней мере, когда у нас закончится топливо, мы будем вынуждены хотя бы куда-нибудь сесть», – сказал он перед тем, как нажать на кнопку автопилота, после чего поплыл по корабельным запасам воды.

– Послушайте, Лоуи, – спросил Хэдли, – вы хотели бы высказать своё мнение по поводу того, как я выгляжу в некоторых из своих костюмов? Я опрашиваю команду, чтобы узнать, какой из них будет лучше надеть, когда мы впервые выйдем наружу.

– Конечно, чего уж там, – сказал Лоуи, как только капитан Бздот объявил по внутренней связи, что у них закончилось топливо и следует готовиться к посадке на неизвестной скалистой планете, где все, несомненно, погибнут.

– Вссссссемммм пррррррристегнннуться! – добавил он перед тем, как едва не убил весь экипаж во время посадки, когда космический корабль «Компромисс» вначале перевернулся на 180 градусов, а затем снова встал в исходное положение.

Скудная скалистая планета, которая теперь стала их новым домом, по форме отдалённо напоминала поверхность кекса и была усыпана большими тёмными булыжниками, которые очень убедительно изображали шоколадную крошку.

Эшен Пич, корабельный инженер и единственная женщина, расположения которой Хэдли не сумел добиться за всю свою жизнь, нацепила космический шлем и открыла люк судна.

– Какого чёрта?

Толпа из двух, а может быть и трёх сотен инопланетян уставилась на Пич, молча хлопая глазами и ожидая, когда она сделает первый шаг к установлению контакта с ними.

– Гхм! – кашлянула Пич, стараясь, чтобы её услышали существа из задних рядов, если вдруг случайно кто-то из них окажется полезен для них.

– У вас есть какое-нибудь ракетное топливо? – продолжила она. – И ещё GPS, чтобы взять курс обратно на Землю?

Инопланетяне, которых можно было описать исключительным образом как кучу изюминок с глазами, моргали, а затем сравнительно крупная особь в переднем ряду растянула кожу в том месте, где должен бы быть её рот, настолько сильно, что та лопнула и образовала рот.

– Вы что, рыбы? – крикнул он экипажу корабля «Компромисс».

– Ага! – капитан Бздот решил, что настало время взять управление ситуацией на себя, даже если его тошнило от этого.

– У нас очень давно не было рыбы, – сказала изюминка, и экипаж не знал, что на это ответить, но затем все согласились, когда изюминка спросила, хотели ли бы они присутствовать на обеде.

– Теперь есть. Думаю, вы хотели сказать, что есть, – поправил их Хэдли, только что появившийся из своей каюты, одетый в смокинг.

– Следуйте за нами, – сказала главная изюминка, а затем позволила своему рту зарасти в едва заметный шрам, который был почти похож на усмешку.

****

– Что ж, я полагаю, что всё могло сложиться гораздо хуже, – сказал капитан Бздот и хлебнул из своей плоской фляжки, бесцельно плавая в космической черноте. – Мы могли бы стать обедом.

– Лучше бы мы стали обедом! – сказала Пич, стараясь остановить вращение своего тела от головы до хвостового плавника. – Если бы только Хэдли не оказался настолько ужасным на вкус из-за того, что на Земле он жил в совершенно отвратительном водоёме, мы бы сейчас уже избавились от страданий. Мы были так близки к этому!

– Насколько близки? – спросил капитан Бздот.

– Вот настолько!

Но капитан Бздот уже отплыл слишком далеко, чтобы услышать её.