Vào mùa hè năm 2023, một người lạ mặt “Quả cầu vàng” dưới đáy đại dương Điều này đã khiến các nhà khoa học tại Cơ quan Khí tượng và Hải dương học Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA) bối rối. Thứ thoạt đầu trông giống như một quả trứng, một loài bọt biển chưa xác định, hoặc thậm chí là một vật thể "ngoài hành tinh", sau hơn hai năm nghiên cứu, đã được xác định là tàn tích của một loài hải quỳ khổng lồ sống ở vùng biển sâu.
Phát hiện này, được thực hiện hơn... Sâu 3.000 mét ở Vịnh AlaskaNó đã trở thành một nghiên cứu điển hình về cách thức thám hiểm biển hiện đại kết hợp robot, sinh học truyền thống và các công cụ gen tiên tiến để giải mã bản chất của các sinh vật mà cho đến nay vẫn chưa được phân loại rõ ràng.
Một quả cầu vàng rực rỡ trong bóng tối của Vịnh Alaska.
Vật thể này bất ngờ xuất hiện trên màn hình của thiết bị trên tàu nghiên cứu. Nhà thám hiểm Okeanos Từ NOAA. Các camera của phương tiện điều khiển từ xa Deep Discoverer (D2) tập trung vào một quả cầu nhỏ màu vàng, đường kính khoảng mười centimet, bám chắc vào một tảng đá dưới đáy biển, được chiếu sáng bởi đèn pha của ROV như thể nó là một vật thể hoàn toàn lạc lõng trong khung cảnh bị chi phối bởi ánh hoàng hôn và trầm tích.
Bề mặt của quả cầu có vẻ ngoài nhẵn mịn, với kết cấu hơi dạng sợi và... một lỗ nhỏ để lộ bên trongCảnh tượng này, được NOAA phát sóng trực tiếp, đã gây ra những bình luận tự phát từ nhóm các nhà khoa học: một số người suy đoán đó có thể là một nang trứng, số khác lại nghiêng về giả thuyết đó là một miếng bọt biển; thậm chí có người còn liên tưởng đến cảnh mở đầu của một bộ phim kinh dị nếu, khi chạm vào nó, "có thứ gì đó chui ra từ bên trong".
Trước thực tế không thể xác định danh tính của anh ta tại hiện trường, nhóm đã quyết định... Thu thập mẫu vật bằng cách sử dụng cánh tay và dụng cụ hút. của ROV. Sau khi được cố định, nó được đưa lên mặt nước và sau đó được gửi đến Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Smithsonian, nơi một cuộc điều tra bắt đầu, và trái với mọi dự đoán, nó đã kéo dài hơn hai năm.
Từ thời điểm đó trở đi, câu hỏi cơ bản rất đơn giản nhưng khó trả lời: Nó có thể thuộc loại sinh vật nào? Quả cầu vàng kỳ lạ đó, thứ khó có thể xếp vào bất kỳ loại nào đã biết?
Những manh mối đầu tiên: một cấu trúc dạng sợi chứa đầy các tế bào châm chích.
Phân tích ban đầu trong phòng thí nghiệm cho thấy một điều khó hiểu: quả cầu không có dấu hiệu gì. cấu tạo giải phẫu điển hình của một con vật hoàn chỉnhKhông thấy rõ các cơ quan nội tạng hay cấu trúc cơ thể cụ thể nào, mà chỉ thấy một chất liệu dạng sợi và phân lớp, bao gồm nhiều lớp chồng lên nhau.
Sau khi kiểm tra bề mặt của nó kỹ lưỡng hơn, các nhà nghiên cứu đã phát hiện sự hiện diện của... tế bào châm chíchTương tự như những tế bào được hải quỳ và san hô sử dụng để bắt mồi và tự vệ. Những tế bào này, được gọi là tế bào cnidocyte, là dấu hiệu đặc trưng của... động vật ruột khoang, nhóm động vật cũng bao gồm sứa.
Chuyên gia Abigail Reft của NOAA đã xác định những tế bào này là nang xoắn khuẩnMột loại tế bào gai đặc biệt chỉ xuất hiện trong lớp Hexacorallia. Phát hiện này cho phép xếp cấu trúc hình cầu vào một nhóm động vật không xương sống biển cụ thể, nhưng vẫn chưa đủ để biết nó là cấu trúc gì hoặc thuộc loài nào.
Song song đó, các nhà khoa học từ Cơ quan Quản lý Thủy sản Quốc gia NOAA và Viện Smithsonian bắt đầu áp dụng các kỹ thuật phân tích di truyền. Ý tưởng là để thu được Mã vạch DNA Lấy mẫu và so sánh chúng với các cơ sở dữ liệu tham khảo để xem chúng có trùng khớp với bất kỳ sinh vật nào đã biết hay không.
Tuy nhiên, những nỗ lực ban đầu đó đã cho kết quả không rõ ràng. Vật liệu này chứa DNA từ nhiều vi sinh vật liên quan đến mô, tạo ra "nhiễu" khiến việc xác định loài cụ thể trở nên khó khăn. Việc xác định, vốn thường được giải quyết bằng các quy trình tiêu chuẩn trong các trường hợp khác, lại trở thành một bài toán khó ở đây.
Khi quy trình thông thường không đủ: từ ADN một phần đến bộ gen hoàn chỉnh
Allen Collins, một nhà động vật học kiêm giám đốc Phòng thí nghiệm Phân loại Quốc gia NOAA Fisheries tại Viện Smithsonian, thừa nhận rằng ông dự kiến sẽ giải quyết vụ việc bằng các công cụ thông thường. Họ xử lý hàng trăm mẫu mỗi ngày.Thông thường, các phương pháp xét nghiệm tiêu chuẩn sẽ cung cấp câu trả lời nhanh chóng về nguồn gốc của các mẫu mô được thu thập trong các chuyến thám hiểm.
Nhưng lần này thì khác. Quả cầu vàng đòi hỏi. những nỗ lực cụ thể và sự hợp tác của các chuyên gia trong hình thái học, di truyền học, sinh thái biển sâu và tin sinh học. Sự pha trộn giữa DNA môi trường, tàn tích của các sinh vật khác và bản chất bất thường của mô khiến cho các phân tích một phần không hoàn toàn trùng khớp với bất kỳ loài nào đã được nghiên cứu trước đó.
Trước tình trạng thiếu kết quả rõ ràng, nhóm nghiên cứu đã quyết định tiến thêm một bước nữa và sử dụng đến phương pháp khác. giải trình tự toàn bộ bộ genKỹ thuật này, đắt hơn và phức tạp hơn so với các xét nghiệm DNA thông thường, cho phép đọc hầu hết vật chất di truyền trong mẫu, cung cấp một bản đồ chi tiết có thể được so sánh với bộ gen tham chiếu.
Sau nhiều giai đoạn xử lý bằng máy móc và phân tích bằng máy tính, dữ liệu bắt đầu chỉ ra một hướng rõ ràng: ADN của quả cầu chắc chắn là của động vật và cho thấy... gần như hoàn toàn trùng khớp về mặt di truyền với bộ gen tham chiếu của Relicanthus daphneae, một loài hải quỳ khổng lồ sống ở vùng biển sâu, được mô tả lần đầu tiên vào năm 2006.
Để củng cố kết luận này, các nhà nghiên cứu đã xem xét lại... Mẫu vật được thu thập vào năm 2021. Trong một chuyến thám hiểm của Viện Hải dương học Schmidt, nghiên cứu về bộ gen ty thể của mẫu vật đó cho thấy nó gần như giống hệt về mặt di truyền với bộ gen được tìm thấy trong quả cầu vàng, từ đó khép kín vòng tròn so sánh di truyền.
Relicanthus daphneae, một loài hải quỳ khổng lồ phá vỡ mọi khuôn mẫu.
Các loài Relicanthus daphneae Đây không phải là loài hải quỳ thông thường. Nó có thể đạt đường kính khoảng 30 cm ở trung tâm và sống ở độ sâu từ khoảng 1.600 đến 4.000 mét, trong môi trường có áp suất cực cao, ánh sáng gần như không có và nhiệt độ gần như đóng băng.
Ngoài kích thước khổng lồ, nó còn nổi bật bởi những xúc tu có thể dài hơn hai mét, và bởi một bộ phận khác. các đặc điểm sinh học không hoàn toàn phù hợp Chúng được phân loại vào các nhóm kinh điển như hải quỳ và san hô. Kể từ khi được mô tả, việc phân loại chính xác chúng trong cây tiến hóa của ngành Cnidaria đã gây ra không ít khó khăn cho các nhà khoa học.
Trên thực tế, chính mối quan hệ của Relicanthus daphneae Mối quan hệ của nó với các loài hải quỳ khác vẫn còn là vấn đề gây tranh cãi. Các đặc điểm hình thái và di truyền của nó cho thấy mối liên hệ với các nhóm khác nhau, nhưng không hoàn toàn phù hợp với các quy luật thông thường, điều này khiến nó trở nên đặc biệt. một mảnh hơi khó chịu theo các sơ đồ truyền thống của ngành động vật học biển.
Bối cảnh này giúp hiểu tại sao quả cầu vàng lại làm mọi việc trở nên phức tạp đến vậy. Cho đến khi các phân tích hoàn tất, không có gì cho phép... liên kết trực tiếp quả cầu vàng đó với cấu trúc quen thuộc của R. daphneae cũng không có cấu trúc tương tự như đã mô tả ở các loài hải quỳ khác.
Điều mấu chốt, như thường lệ, là xem xét lại những tài liệu cũ với một cái nhìn mới: bằng cách xem xét lại các mẫu vật được thu thập nhiều năm trước và quan sát chúng chi tiết hơn, những manh mối bắt đầu xuất hiện, kết nối thế giới với cấu trúc rất đặc trưng của loài này.
Quả cầu vàng như lớp biểu bì nhiều lớp của hải quỳ.
Khi xem xét lại một mẫu vật được bảo quản của Relicanthus daphneaecác nhà khoa học đã phát hiện ra những mảnh vỡ của lớp biểu bì nhiều lớp màu vàng Xung quanh phần gốc của con vật. Lớp biểu bì đó, được hình thành bởi nhiều lớp mỏng chồng lên nhau, có thành phần tương thích với các mô của quả cầu bí ẩn được thu thập vào năm 2023.
Các nhà nghiên cứu quan sát thấy cấu trúc này bao phủ khu vực mà hải quỳ bám vào chất nềnNó đóng vai trò như một lớp vỏ ngoài. Thành phần chính của nó là chitin, cùng loại polymer bền chắc được tìm thấy trong vỏ của nhiều động vật không xương sống hoặc trong thành tế bào của một số loại nấm.
Bằng cách nghiên cứu các mẫu vật sống của R. daphneaeNgười ta phát hiện ra rằng, khi hải quỳ di chuyển dọc theo đáy biển, nó có thể để lại một phần lớp biểu bì đó.Tức là, con vật di chuyển, nhưng lớp vỏ ngoài ở phần gốc của nó vẫn bám vào đá, nơi nó ở lại một thời gian trước khi phân hủy hoặc bị vùi lấp bởi trầm tích.
Dựa trên đó, giả thuyết chính là quả cầu vàng được tàu Deep Discoverer tìm thấy sẽ tương ứng với... phần đế biểu bì bị tách rời Từ một con hải quỳ không còn ở vị trí đó nữa. Lỗ nhỏ có thể nhìn thấy trên bề mặt có thể liên quan đến khu vực mô tách rời khỏi phần còn lại của sinh vật.
Mặc dù cách giải thích này phù hợp với các quan sát hình thái và dữ liệu di truyền, chính các tác giả của nghiên cứu cũng thừa nhận rằng hình thái chính xác của quả địa cầu Vấn đề này vẫn tiếp tục gây tranh luận. Không thể hoàn toàn loại trừ khả năng tồn tại thêm các quá trình sinh học khác liên quan đến cấu trúc này mà chưa được mô tả.
Sự tách rời chủ động hay nỗ lực sinh sản vô tính thất bại?
Ngoài giả thuyết về lớp biểu bì còn sót lại, các nhà khoa học đang xem xét một khả năng bổ sung khác: rằng quả cầu này đại diện cho một... hình thức không hoàn chỉnh của sinh sản vô tínhMột số loài hải quỳ có khả năng sinh sản thông qua các quá trình như "tách chân", trong đó một phần gốc của polyp bị bỏ lại và sau đó phát triển thành cá thể mới.
Trong những trường hợp này, hải quỳ để lại một mảnh mô trên chất nền trong khi phần còn lại của cơ thể bơi đi. Mảnh mô đó có thể tái tạo các cấu trúc bị thiếu và trở thành một polyp mới, một quá trình mà Nó làm tăng dân số mà không cần thụ tinh.Đây là một cơ chế đã được biết đến ở một số nhóm động vật thuộc ngành Cnidaria, mặc dù nó chưa được ghi chép rõ ràng ở các loài khác. Relicanthus daphneae.
Một số nhà nghiên cứu tự hỏi liệu quả cầu vàng có liên quan đến điều gì đó hay không. cố gắng rạch bàn chân Quá trình này chưa hoàn tất, hoặc một hình thức sinh sản vô tính tương tự ở loài này chưa được mô tả chi tiết. Tuy nhiên, hiện tại, vẫn thiếu bằng chứng trực tiếp để xác nhận điều này.
Điều rõ ràng hơn là lớp biểu bì bị tách rời có vai trò sinh thái quan trọng Khi bị bỏ lại dưới đáy biển, số lượng vi sinh vật được phát hiện trên bề mặt cho thấy nó hoạt động như một ổ vi sinh vật nhỏ, nơi mô phân hủy đóng vai trò là giá đỡ và nguồn năng lượng cho nhiều sinh vật siêu nhỏ.
Theo cách này, thứ thoạt nhìn có vẻ chỉ là chất thải sinh học đơn giản lại trở thành... môi trường vi mô cho sự sống vi môGóp phần vào các quá trình như tái chế chất dinh dưỡng và chu trình nitơ ở các vùng biển sâu.
Một trường hợp minh họa những hạn chế và tiềm năng của việc thám hiểm biển sâu.
Hành trình của quả cầu vàng, từ khi được phát hiện vào năm 2023 cho đến khi được xác định là... di tích của một loài hải quỳ khổng lồĐiều này minh họa một số thách thức quan trọng nhất của việc thám hiểm đáy biển sâu. Ngay cả với các phương tiện điều khiển từ xa, máy quay độ phân giải cao và các phòng thí nghiệm được trang bị công nghệ tiên tiến, đáy đại dương vẫn là một vùng đất đầy những điều chưa được biết đến.
Ở độ sâu hơn 3.000 mét, áp suất cực lớn, bóng tối gần như hoàn toàn, và các điều kiện vật lý khác biệt rất nhiều so với vùng nước nông hoặc khu vực ven biển châu Âu. Trong bối cảnh đó, mọi vật thể lạ xuất hiện trong ảnh chụp từ ROV đều có thể trở thành một... câu đố khoa học tầm xa.
Thuyền trưởng William Mowitt, quyền giám đốc chương trình Thám hiểm Đại dương của NOAA, nhấn mạnh rằng các công cụ như giải trình tự DNA tiên tiến cho phép chúng ta giải quyết được vấn đề này. những bí ẩn mà vài năm trước đây vẫn chưa có lời giải đáp.Nhưng đồng thời, mỗi khám phá mới lại mở ra những câu hỏi khác về cách thức tổ chức và tiến hóa của hệ sinh thái đáy biển sâu.
Trong khi đó, tàu nghiên cứu Okeanos Explorer tiếp tục chuẩn bị cho các chuyến thám hiểm mới, chẳng hạn như chuyến đi dự kiến ở vùng biển gần Hawaii, với mục đích lập bản đồ chi tiết hơn các khu vực đại dương vẫn còn ít được nghiên cứu. Châu Âu, và đặc biệt là các nhóm nghiên cứu biển từ các nước như Tây Ban Nha, Pháp và Đức, đang theo dõi sát sao những diễn biến này, vì các phương pháp luận được phát triển Các dự án của NOAA cũng áp dụng cho các nghiên cứu ở Bắc Đại Tây Dương hoặc vùng biển sâu Địa Trung Hải.
Tác động của những trường hợp như vụ quả cầu vàng vượt xa một câu chuyện đơn thuần. Nó làm nổi bật mức độ mà khoa học về động vật không xương sống biển và... hệ thống học hiện đại Họ đã dựa vào các phương pháp tích hợp kết hợp quan sát trực tiếp, phân tích mô, giải trình tự toàn bộ hệ gen và các cơ sở dữ liệu lớn được chia sẻ trên toàn thế giới.
Sau quá trình dài này, quả cầu bí ẩn được quan sát thấy ở Vịnh Alaska không còn là một vật thể bí ẩn nữa. “Trứng vàng” không có lời giải thích Trở thành một phần của câu chuyện về một loài hải quỳ khổng lồ vẫn còn ẩn chứa nhiều bí mật. Trường hợp này đã trở thành một ví dụ thực tiễn về cách thức hoạt động của việc thám hiểm đáy biển sâu ngày nay và lý do tại sao, bất chấp những tiến bộ công nghệ, đại dương sâu thẳm vẫn là một trong những bí ẩn lớn nhất của hành tinh.
