Разгадана тайна "жалящей воды": медузы атакуют "слизевыми гранатами"

В тёплых прибрежных водах по всему миру пловцы часто видят большие скопления медуз Cassiopea (перевёрнутых медуз), пульсирующих на морском дне. Без защитной одежды лучше держаться подальше от этих мест: приближение может вызвать раздражающие ожоги даже без прямого контакта.

Исследователи выяснили причину феномена "жалящей воды" возле этих спокойных на вид существ. В выпуске журнала Nature Communications Biology от 13 февраля команда учёных из Национального музея естественной истории Смитсоновского института, Университета Канзаса и Исследовательской лаборатории ВМС США сообщает об обнаружении в слизи микроскопических структур — вращающихся шариков из стрекательных клеток, названных кассиосомами.

"Это открытие стало как неожиданностью, так и долгожданным решением загадки жалящей воды", — сказала Шерил Эймс, научный сотрудник музея и доцент Университета Тохоку. "Теперь мы можем сказать пловцам, что жалящая вода вызвана перевёрнутыми медузами, несмотря на их общую репутацию слабых стрекателей". Эти медузы обычно обитают в спокойных, защищённых водах, таких как лагуны и мангровые леса.

Многолетнее междисциплинарное исследование началось с личного опыта Эймс, зоолога NOAA Аллена Коллинза и их коллег, которые испытывали дискомфорт после плавания рядом с этими медузами. Изначально не было уверенности, что причиной являются именно медузы, так как выдвигались и другие гипотезы (обрывки щупалец, "морские вши", анемоны). Однако учёные знали, что медузы в аквариумах музея выпускают облака слизи при беспокойстве или питании.

Когда Эймс и стажёры Кейд Маффетт и Мехр Кумар впервые поместили образец слизи под микроскоп, они с удивлением увидели бугристые шарики, вращающиеся в вязком веществе. С помощью более сложных методов визуализации команда, включая Анну Кломпен из Университета Канзаса, выяснила структуру этих масс.

Кассиосомы оказались полыми сферами из клеток, вероятно, заполненными тем же желеобразным веществом, что и тело медузы. Большинство внешних клеток — это стрекательные клетки (нематоциты). Также присутствовали клетки с ресничками (цилиями), которые обеспечивают движение шариков. Внутри каждой сферы обнаружился фрагмент симбиотических водорослей охристого цвета — таких же, какие живут в теле самой медузы.

Изучая самих медуз, команда обнаружила скопления кассиосом в небольших ложкообразных структурах на их щупальцах. При лёгком раздражении медузы кассиосомы медленно отделялись, пока тысячи их не смешивались со слизью. Лабораторные тесты показали, что кассиосомы эффективно убивают артемий, а видеозаписи демонстрируют быстрое поражение рачков этими ядовитыми сферами. Молекулярный анализ выявил три разных типа токсинов внутри кассиосом.

Хотя точная роль кассиосом в океане ещё не известна, Эймс предполагает, что слизь, начинённая ими, может быть частью стратегии питания медуз. Фотосинтезирующие водоросли обеспечивают медуз основным питанием, но, вероятно, требуется его дополнение, когда фотосинтез замедляется. Токсичная слизь, по-видимому, обездвиживает мелкую добычу рядом.

"Яды медуз в целом плохо изучены, и это исследование приближает нас к пониманию того, как медузы используют свой яд интересными и новыми способами", — сказала Кломпен.

Коллинз отметил, что открытие особенно удивительно, поскольку медузы Cassiopea известны более 200 лет, но кассиосомы оставались неизвестными до сих пор. "Они не самые ядовитые существа, но воздействие на здоровье человека есть. Мы знали, что вода становится "жалящей", но никто не потратил время, чтобы выяснить, как именно это происходит".

Команда уже идентифицировала кассиосомы у четырёх дополнительных близкородственных видов медуз, выращенных в Национальном аквариуме, и хочет выяснить, насколько широко они распространены.

"Это исследование демонстрирует силу межучрежденческого сотрудничества для решения проблемы, которая ставила в тупик учёных и пловцов по всему миру", — сказал Гэри Вора, заместитель руководителя лаборатории Исследовательской лаборатории ВМС США.