Глубины океана, превышающие 6000 метров, остаются одной из самых загадочных и труднодоступных зон Земли. Здесь, в хадальной зоне, царит давление в сотни атмосфер, нет света, а температура близка к нулю. Как же живые организмы, такие как глубоководные рыбы, не просто выживают, но и процветают в этих условиях? Ученые из Института гидробиологии Китайской академии наук нашли ответы, изучив геномы рыб с глубин до 7730 метров. Их открытия меняют представление об эволюции и ставят новые вопросы об экологии океана.
Группа ученых из Института гидробиологии Китайской академии наук раскрыла механизмы, позволяющие глубоководным рыбам выживать в экстремальных условиях хадальной зоны океана — на глубинах свыше 6000 метров, где давление достигает сотен атмосфер, а света практически нет. Результаты исследования, опубликованные в журнале Cell в 2025 году, проливают свет на эволюционные адаптации этих организмов и поднимают вопросы о влиянии антропогенной деятельности на самые удаленные экосистемы Земли.
Для исследования ученые собрали генетические данные 11 видов глубоководных рыб из западной части Тихого океана (включая Марианскую впадину) и центральной части Индийского океана. С использованием современных пилотируемых подводных аппаратов Deep-Sea Warrior и Striver специалисты смогли извлечь образцы организмов с глубин от 1218 до 7730 метров. Эти аппараты, оснащенные высокотехнологичными системами для работы в экстремальных условиях, позволили не только собрать биологический материал, но и зафиксировать поведение рыб в их естественной среде.
Генетический анализ выявил, что глубоководные рыбы прошли два ключевых эволюционных пути. Первая группа, названная «древними выжившими», колонизировала хадальные зоны еще до массового вымирания мелового периода (около 66 млн лет назад), вызванного падением астероида. Эти виды, такие как некоторые представители рыб-улиток (Liparidae), адаптировались к глубоководным условиям за десятки миллионов лет. Вторая группа — «новые иммигранты» — мигрировала в глубокие воды уже после вымирания, заполняя экологические ниши, освободившиеся в результате глобальной катастрофы. Такой двойной путь подчеркивает разнообразие эволюционных стратегий выживания в экстремальных условиях.
Одним из главных открытий стала роль мутации в гене rtf1, обнаруженной у всех видов, обитающих ниже 3000 метров. Эта высококонсервативная мутация усиливает эффективность транскрипции — процесса, при котором ДНК преобразуется в РНК. Ученые предполагают, что это изменение помогает рыбам поддерживать жизненно важные биохимические процессы под давлением, превышающим 300 атмосфер. Например, у хадальных видов наблюдалась повышенная экспрессия белков, связанных с ремонтом ДНК и стабилизацией клеточных мембран, что может быть ключом к их выживанию.
Исследователи также пересмотрели роль триметиламин N-оксида (TMAO) — органического соединения, которое ранее считалось основным фактором адаптации к давлению. Хотя уровень TMAO действительно увеличивается с глубиной у рыб, обитающих до 6000 метров, на больших глубинах эта закономерность исчезает. Ученые выдвинули гипотезу, что на экстремальных глубинах TMAO перестает играть решающую роль, уступая место другим, пока не изученным механизмам стабилизации белков. Это открытие может изменить подход к изучению адаптации глубоководных организмов.
Дополнительно исследование затронуло экологические аспекты. Анализ тканей печени хадальных рыб, таких как рыба-улитка и некоторые виды гренадеров (Macrouridae), показал высокие концентрации полихлорированных бифенилов (ПХБ) — токсичных синтетических загрязнителей, используемых в промышленности в XX веке. Эти вещества, несмотря на запрет в большинстве стран, продолжают попадать в океан через стоки и осадки, достигая даже глубин свыше 7000 метров. Наличие ПХБ в таких удаленных экосистемах подтверждает, что антропогенное загрязнение проникает даже туда, куда не ступала нога человека. Ученые также отметили присутствие микропластика в желудках некоторых образцов, что указывает на еще одну угрозу для хадальной фауны.
К настоящему моменту (март 2025 года) исследование вызвало широкий резонанс в научном сообществе. Эксперты из xAI, проанализировав данные, предположили, что дальнейшее изучение генома глубоководных рыб может открыть новые биотехнологические возможности, например, создание материалов, устойчивых к экстремальным давлениям. Кроме того, ученые планируют расширить выборку видов и глубин, включив в анализ Атлантический океан, чтобы проверить универсальность обнаруженных адаптаций.
Таким образом, работа китайских исследователей не только раскрывает тайны выживания в хадальной зоне, но и подчеркивает уязвимость этих экосистем перед лицом глобальных экологических вызовов. Глубоководные рыбы, миллионы лет адаптировавшиеся к суровым условиям, теперь сталкиваются с новыми угрозами, созданными человеком.