Арктические приключения улитковых пиявок

Сосавшие кровь динозавров

Много ли найдётся на белом свете людей, которым симпатичны пиявки? Вопрос риторический. Большинству из нас пиявки откровенно не нравятся. Безногие, безголовые, извивающиеся, присасывающиеся к коже, тянущие из человека кровь. Их репутацию не спасает даже то, что некоторые из них с давних веков успешно используются в медицинских целях. В общем и целом, пиявки для среднестатистического человека – не предмет для обожания. Само название их, в русском языке по крайней мере, имеет оттенок чего-то неприятного. «Пиявкой» можно и обругать кого-нибудь в сердцах. «Звери алчные, пиявицы ненасытные, что крестьянину мы оставляем? то, чего отнять не можем, – воздух», – восклицал Александр Радищев в своём знаменитом обличении крепостнических нравов.

Слева – рисунок середины XVI в., изображающий больного, применяющего гирудотерапию. Справа – собирательницы медицинских пиявок в Англии первой трети XIX в. Источник иллюстраций.

Профессиональные зоологи относятся к пиявкам более спокойно, а если и проявляют какое-то эмоциональное отношение, то оно скорее позитивное: древняя, интересная группа беспозвоночных, демонстрирующая различные формы приспособления к паразитизму. Вполне достойная внимания и изучения, тем более что её прикладное значение не ограничивается медициной. Пиявкам порой находится совсем необычное применение. Например, некоторые специалисты используют образцы крови, взятые у пиявок, для определения, на каких видах млекопитающих-хозяев они кормились. Делается это с помощью анализа ДНК хозяев, содержащейся в непереваренной крови, а нужно для того, чтобы узнать, какие виды зверей водятся в той или иной местности. Это особенно актуально в тропиках, где многие виды животных редки и скрытны, они почти не попадаются в руки зоологов, а вот изучение кровавой пищи пиявок позволяет обнаружить их присутствие в той или иной местности.

В современной классификации животных пиявки (по-латыни Hirudinea, отсюда термины гирудотерапия и гирудология – раздел зоологии, изучающий пиявок) составляют особый подкласс, относящийся к типу Кольчатых червей (Annelida), куда входят также всем хорошо известные дождевые черви и множество других видов, преимущественно морских). Несмотря на сравнительно близкое родство пиявок и дождевых червей, их эволюционные пути-дороги разошлись много миллионов лет тому назад, и всё морфологическое и экологическое своеобразие пиявок обусловлено тем, что они приспособились к паразитическому образу жизни, причём употребляют в пищу кровь не только человека и млекопитающих, но и практически всех позвоночных, включая рыб, а также некоторых беспозвоночных (моллюски). Учитывая, что самые первые достоверные сведения об ископаемых пиявках относятся к юрскому периоду (около 150 000 000 лет назад), можно считать очень вероятным, что они сосали кровушку у околоводных динозавров и некоторых других мезозойских чудищ. Кстати говоря, не исключено, что самые первые представители этой группы возникли гораздо раньше, в силурийском периоде палеозоя (около 440 миллионов лет назад), но какой образ жизни они тогда вели и на ком паразитировали, конечно, неизвестно.

Здесь мы поговорим только об одной группе пиявок – так называемых улитковых, или плоских, пиявках, составляющих особое семейство глоссифонид (Glossiphoniidae). Название этой группы подсказывает, какой добычей питаются многие её представители. Но не улитками едиными живы глоссифониды. Есть среди них паразиты рыб, водоплавающих птиц, черепах, лягушек, тритонов. В тропиках Южной Америки водятся представители этого семейства, достигающие 45 см длиной и питающиеся на крупных млекопитающих. Сообщается, что несколько таких пиявок способны убить корову. Конечно, в Арктике подобных монстров нет, и обитающие в северных водоёмах глоссифониды для человека практически безопасны.

Вглубь пиявочной ДНК

Наша исследовательская группа, в которую входят специалисты из Архангельска, Санкт-Петербурга, Сургута, Москвы и некоторых других городов, давно интересуется улитковыми пиявками. Конечно, не только ради них самих. Вот уже несколько лет мы выполняем проект, финансируемый Российским научным фондом, целью которого является изучение происхождения и современного состояния пресноводных экосистем Арктики, и главными нашими объектами служат несколько групп животных: рыбы, моллюски, некоторые ракообразные, и, наконец, пиявки. Каждый год участники коллектива разъезжаются в разные арктические и субарктические регионы в поисках материалов для будущих исследований. Пиявки непременно присутствуют в нашей драгоценной «добыче». Все собранные животные аккуратно снабжаются этикетками, фиксируются прямо в полевых условиях медицинским спиртом и потом доставляются в лаборатории для подробного исследования. 

Здесь человек далёкий от науки непременно оторвётся от чтения и скажет что-нибудь вроде: «Тоже ведь, выдумали, народные деньги на изучение пиявок тратить! Рыбы – вот это я понимаю, животные полезные. А пиявки, на что они?». Попробую объяснить. Пиявки, наряду с другими обитателями арктических озёр и рек, нужны нам для того, чтобы реконструировать историю арктических экосистем, выявить былые пути миграций животных, проследить, как менялась фауна в зависимости от климатических событий прошлого. Пиявки могут указать нам, где в четвертичный период располагались рефугиумы (так биогеографы называют территории, свободные от покровного ледника, где различные представители флоры и фауны могли «переждать» эпохи оледенений). Наконец, пиявки довольно тесно связаны со своими хозяевами. Такова реликтовая северная пиявка-акантобделла Acanthobdella peledina, характерный паразит лососёвых рыб и хариусовых. Этот вид, открытый знаменитым полярным исследователем Александром Миддендорфом, широко распространён по всему крайнему северу Евразии, от Скандинавии на западе и до Чукотки на востоке. В сравнительно южных широтах этот холодолюбивый паразит встречается, хотя и редко (известны реликтовые популяции в районе оз. Байкал). Поэтому изучение пиявок даёт нам ценную информацию и об их прокормителях, а это не только улитки, но и млекопитающие, и водоплавающие птицы.

Вплоть до наших исследований в гирудологии господствовало мнение, что Арктика в отношении пиявок мало перспективна. Самый крупный знаток пиявок советского времени Ефим Иудович Лукин (1904–1999), автор нескольких фундаментальных монографий об этой группе, полагал, что в высоких широтах пиявкам живётся трудно. Поэтому они представлены в арктических водоёмах бедно, малым числои видов, и встречаются в них нечасто. Знаменитая акантобделла – скорее исключение, подтверждающее общее правило. Примерно то же думали и писали и другие мировые авторитеты-гирудинологи, например, американец Роб Сойер (Rob Sawyer). Это давно уже стало общим местом – считать полярные регионы бесплодной и суровой для жизни пустыней, хотя зоологи, непосредственно знакомые с Арктикой, так вовсе не думают. 

Более детальное знакомство с арктическими глоссифонидами показало, что их истинное разнообразие в высокоширотных водоёмах серьёзно недооценивалось. Разобраться в этом нам помогла сравнительно молодая отрасль знаний, называемая молекулярной систематикой. Сколько существует на свете наука зоология – почти столько же основным методом классификации служил морфологический анализ. Сначала животных распределяли по видам, родам и семействам, опираясь на их внешние признаки – форму тела, цвет, размеры, число и строение конечностей и т.п. Потом взялись за анатомирование, и изучение внутреннего строения организмов дало много ценной информации. Но подлинную революцию в этой области произвела молекулярная генетика. Она основана на расшифровке структуры ДНК у различных организмов и на использовании сложных компьютерных алгоритмов, позволяющих сравнивать последовательности ДНК, взятых у большого числа особей, и таким образом устанавливать их родственные отношения. К сожалению, морфология очень часто обманывает нас, очень по-разному выглядящие создания могут на самом деле относиться к одному виду, и наоборот. Гены в этом отношении представляются более надёжными «свидетелями» (хотя, конечно, идеальных методов не существует). Есть много случаев, когда представителей двух видов животных совершенно невозможно различить по их морфологии и анатомии, хотя генетически они настолько далеки, что неспособны скрещиваться между собой. Вот почему современный зоолог-систематик обращается, в первую очередь, к изучению молекул, генов.

Так поступили и мы. Генетические данные показали, что улитковые пиявки в евразийской части Арктики более чем обычны, почти вездесущи и представлены, ни много ни мало, четырнадцатью видами и родами, из которых шесть видов и один род оказались новыми для науки. Обнаружение богатого видами сообщества глоссифониевых пиявок в евразийской Арктике было достаточно неожиданным. Некоторые из этих новых видов, впрочем, ещё не настолько изучены, чтобы можно было с уверенностью говорить об их ареале и спектре хозяев. Например, новый род, названный в нашей статье Hyperboreomyzon (что можно перевести с греческого на русский как «гиперборейская пиявка»), известен до сих пор из двух регионов – острова Колгуева в Баренцевом море и с плато Путорана на юге Таймыра. Все его места обитания расположены за Полярным кругом, но насколько широко распространён этот организм и встречается ли он в более южных краях – вопрос для будущих исследователей. 

Различные представители арктических глоссифонид. По: Bolotov et al., 2022.


 Так выглядит «гиперборейская пиявка» при большом увеличении. По: Bolotov et al., 2022

 

Пиявки-глоссифониды оказались рекордсменами в ещё одном отношении. Самые северные выборки пиявок в нашей базе данных были собраны на 72° с.ш. в районе поселка Хатанга на Таймырском полуострове. До этих высоких широт доходят четыре вида семейства: Glossiphonia balcanica, G. concolor, G. mollissima и Helobdella stagnalis. Есть непроверенные пока данные, что какие-то пиявки обитают и в гигантском озере Таймыр, лежащем ещё севернее, на 74–75° с.ш. Попасть на это отдалённое озеро и познакомиться с его фауной – давняя мечта нашего коллектива, надеемся, что она когда-нибудь сможет осуществиться…

В любом случае, таймырские пиявки являются самыми северными, «самыми арктическими» представителями этой группы в масштабах всего земного шара. Интересно, что самое северное местонахождение пресноводных моллюсков в мире также располагается на полуострове Таймыр, на 73,5° с.ш. Это говорит о том, что, как бы ни были суровы и негостеприимны условия обитания в приполярных широтах, разные группы беспозвоночных оказались способны проникнуть в них и образовать устойчивые популяции. Конечно, как и в случае с моллюсками, богатство арктической фауны пиявок несопоставимо с более южными районами, особенно тропическими, но, учитывая специфику высоких широт, упомянутые выше четырнадцать видов – результат очень неплохой.

От Балкан до самого Таймыра

Кстати говоря, заметили ли вы в перечне таймырских пиявок название Glossiphonia balcanica, то есть, в дословном переводе, «улитковая пиявка балканская»? Каким ветром её занесло на север Сибири с теплого юго-востока Европы? С этим видом вышла интересная история, которая хорошо иллюстрирует некоторые методы и подходы, используемые в наши дни в классификации животных. Эту балканскую пиявку описали совсем недавно, в 2016 году. Она была открыта в Черногории, и её принято было считать эндемиком Балканского полуострова. К нашему большому удивлению, этот «теплолюбивый эндемик» оказался едва ли не самым распространённым в Арктике и Субарктике представителем семейства. Генетический анализ помог выявить пиявок этого вида в водоёмах Исландии, Кольского полуострова, Полярного Урала, плато Путорана… Кроме того, Glossiphonia balcanica была зарегистрирована нами в бореальных районах севера Европейской части России (Архангельская область) и в верхней части бассейна реки Волги (Московская область). Поскольку наша коллекция пиявок, хоть и велика, но не всеобъемлюща, в будущем ареал Glossiphonia balcanica окажется ещё шире. Её обитание на Балканах позволяет предположить, что на этом полуострове некогда располагался рефугиум, в котором до сих пор сохранились остатки четвертичной фауны. На северное происхождение этого вида указывает и его экология. На Балканах G. balcanica обитает в горных быстротекущих потоках, температура которых значительно ниже, чем это типично для юга Европы. Вид известен также из сравнительно холодного Скадарского озера. Так что балканская пиявка – это реликт, а не эндемик юга Европы.

С позиций здравого смысла, мы должны были бы дать этому животному какое-то другое название. Но в зоологической классификации действуют очень строгие правила, такие же строгие, как правила дорожного движения, которым обязаны подчиняться автомобилисты. Одно из самых жёстких правил называется принципом приоритета, и гласит, что название, данное новому виду его первооткрывателем, если описание сделано правильно, не должно в будущем изменяться ни при каких обстоятельствах. Даже если выяснится, что «балканская пиявка» на Балканах скорее случайный гость, а её истинная родина расположена где-то далеко на севере. Это правило свято выполняется зоологами и нужно, в первую очередь, для того, чтобы избежать хаоса и путаницы в видовых названиях. Будет беда, если каждое новое поколение специалистов будет менять привычные названия на новые, как ему вздумается. Вот поэтому балканской пиявке на веки вечные суждено сохранить свое исходное имя, невзирая на то, что живёт она и в Исландии, и на Путоранах.   

Выше я написал, что в наши дни в зоологической классификации молекулы успешно теснят традиционные морфологические признаки. Хотя в целом это верно, признаки анатомии и внешнего строения животных продолжают исследоваться, более того, ни один учёный не может описать новый вид, не дав описания его облика и отличительных признаков. В своей работы мы также обращали большое внимание на морфологию, и здесь нас тоже поджидало кое-что интересное. Как выяснилось, у арктических и субарктических глоссифонид довольно обычно такое явление как меланизм, то есть потемнение окраски поверхности тела. «Пиявки-брюнеты» оказались довольно частыми в наших сборах из различных северных водоёмов, причём такие особи возникают независимо в нескольких, не очень близких друг к другу, видах. Это – одно из проявлений внутривидовой изменчивости, которое, конечно, хочется не только отметить и описать, но и как-то объяснить. 

Буквами a, e и j обозначены обычные (светлоокрашенные) особи разных видов пиявок. Справа от них – представители тех же видов из высоких широт (меланисты). По: Bolotov et al., 2022.  

Сознаюсь, пока мы довольно далеки от полного понимания того, как формируется высокоширотный меланизм и для чего он нужен. В конце концов, мы только-только приступаем к изучению этого явления, и данных для окончательного ответа пока недостаточно. Но можно обсуждать хотя бы вероятные гипотезы. Например, у наземных и водных членистоногих частота встречаемости темноокрашенных особей увеличивается с широтой и высотой местности. По-видимому, тёмный цвет тела выгоден тем, что поглощает больше солнечного излучения, что полезно в высоких широтах, а также может защищать от ультрафиолетового излучения, что даёт преимущество в горах. Можно представить, что и наши высокоширотные «брюнеты» могут получать выгоду в таком же отношении. Или же в арктических озёрах со сравнительно тёмной водой они меньше заметны потенциальным хищникам? Надеюсь, и это когда-нибудь будет выяснено.

Изучение улитковых пиявок Арктики современными методами только началось и, несомненно, будет продолжено. Мы планируем заняться и другими семействами пиявок, которые тоже могут принести новые неожиданности. То, о чём я рассказал в этом очерке, – всего лишь «вершина айсберга». Вспоминается восхитительная история о старике-зоологе, которого кто-то спросил, как ему не скучно всю жизнь заниматься изучением дождевого червя. «Что вы! – возразил учёный. – Жизнь короткая, а червь такой длинный!» И хотя в Арктике нет пиявок длиной полметра, они для нас ещё долго останутся прекрасными, удивительными и непознанными.

Автор: Винарский Максим Викторович, д.б.н., профессор, зав. Лабораторией макроэкологии и биогеографии беспозвоночных СПбГУ и главный научный сотрудник Санкт-Петербургского филиала Института истории естествознания и техники РАН. Лауреат премии "Просветитель" в номинации «Естественные и точные науки» за книгу «Евангелие от LUCA. В поисках родословной животного мира».  

Исследование арктических пиявок выполнено при поддержке Российского научного фонда, проект № 19-14-00066-П.

Список использованных литературных источников:

Лукин Е.И. 1976. Пиявки пресных и солоноватых водоемов // Фауна СССР. Пиявки. Т. 1. Л.: Наука. 484 с. http://ashipunov.me/shipunov/school/books/lukin1976_pijavki_presnyh_i_solonovatyh_vod.djvu

Bolotov I.N., Kondakov A.V., Eliseeva T.A., Aksenova O.V., Babushkin E.S., Bespalaya Yu.V., Chertoprud E.S., Dvoryankin G.A., Gofarov M.Yu., Klass A.L., Konopleva E.S., Kropotin A.V., Lyubas A.A., Makhrov A.A., Palatov D.M., Shevchenko A.R., Sokolova S.E., Spitsyn V.M., Tomilova A.A., Vikhrev I.V., Zubrii N.A., Vinarski M.V. Cryptic taxonomic diversity and high‑latitude melanism in the glossiphoniid leech assemblage from the Eurasian Arctic // Scientific Reports. – 2022. V. 12, № 20630. https://doi.org/10.1038/s41598-022-24989-7

Vinarski M.V., Bolotov I.N., Aksenova O.V., Babushkin E.S., Bespalaya Yu.V., Makhrov A.A., Nekhaev I.O., Vikhrev I.V. Freshwater Mollusca of the Circumpolar Arctic: a review on their taxonomy, diversity and biogeography // Hydrobiologia. – 2021. – V. 848, № 11-12. – P. 2891–2918. https://doi.org/10.1007/s10750-020-04270-6