Учёные из Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН сделали увеличенные трёхмерные копии древних морских микроорганизмов и в скором времени представят их в институтском музее.

«Будущая экспозиция построена вокруг фораминифер – простейших одноклеточных организмов, обитающих в Мировом океане уже более 500 миллионов лет, – рассказывает один из авторов идеи кандидат геолого-минералогических наук Дмитрий Борисов, палеоокеанолог, ведущий научный сотрудник Института океанологии. – Для учёных это чрезвычайно важный объект исследований, поскольку они помогают определить возраст донных осадков и горных пород, в которые эти отложения превращаются. А ещё фораминиферы позволяют исследователям заглянуть в историю океана и климата на тысячи и миллионы лет назад».

Раковины фораминифер под микроскопом. Фото Дмитрия Борисова.

Фораминиферы – простейшие одноклеточные организмы. Некоторые из них строят вокруг себя полую карбонатную раковинку, другие «налепляют» на себя минеральные частички или обломки раковинок других организмов. Одни виды фораминифер используют для строительства всё, что попадется на пути, другие же очень привередливы и тщательно выбирают для своего дома частицы определенного состава и формы.

«Раковина для фораминифер – это не просто укрытие, а многофункциональное устройство, – объясняет Дмитрий Борисов. – Это и внешний скелет, и защита, и устройство для контроля плавучести, и даже виварий для сожительствующих (симбиотических) водорослей».

Само слово «фораминифера» переводится с латыни как «несущая отверстия». У неё в раковинке действительно много отверстий, через которые она выдвигает ложноножки (псевдоподии) и с их помощью ловит, например, одноклеточные водоросли или бактерии, необходимые ей для питания. Эти «конечности» простираются вокруг раковинки на расстояние, значительно большее, чем она сама. Современные фораминиферы, как правило, имеют раковины крупнее 0.06 мм, но редко превосходят в диаметре 0.5 мм. Человеческий глаз способен различать объекты размером до 50 микрон (0.05 мм), поэтому мы их видим, но чтобы разглядеть детально, нужен микроскоп.

Живая фораминифера Ammonia tepida под микроскопом. Фото: Scott Fay, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5.

По своим формам и видам эти существа чрезвычайно разнообразны. Современных видов известно около 10 тысяч, а ископаемых более 40 тысяч, и всё время открываются новые. Ископаемые виды очень сильно отличаются от современных – и размером, и формой, и генетически. Древние фораминиферы, из раковинок которых, например, состоит известняк блоков египетских пирамид, были размером с монету. За это сходство они получили название «нуммулиты» – от латинского nummulus – «монета» (отсюда же происходит слово «нумизматика»). Хотя под микроскопом они и выглядят как жемчужинки, жемчуг эти микроорганизмы не делают – это удел более высокоорганизованных существ.

«Фораминиферы – без сомнения, одни из самых древних организмов на нашей планете, – рассказывает Дмитрий Борисов. – И они остались одноклеточными, несмотря на долгий эволюционный путь. При этом одноклеточный не значит простой: у них очень сложная архитектура раковинки, даже поразительно, как одна клетка смогла построить такое произведение искусства».

Строительство известковой раковины у секреционных фораминифер правильнее было бы назвать выращиванием с использованием химических элементов из морской воды. Это результат сложной последовательности биохимических процессов.

Относительно недавно исследователи обнаружили фораминифер даже на дне Марианской впадины. Там для строительства своих раковин они использовали минеральные зёрна и остатки одноклеточных водорослей. Фораминифер приспособились жить в контрастных и разнообразных условиях: при очень высоких давлениях на глубине и вблизи океанской поверхности, при высоком и низком содержании кислорода в воде, в Арктике и на жарком экваторе.

«Но для нас, палеоокеанологов, исследователей океанов прошлого, наиболее интересны те раковины фораминифер, которые покрывают морское дно, – продолжает Дмитрий. – Океан жесток, в нём есть много охотников, для которых фораминиферы – это пища. Непереваренные известковые раковины огромным потоком в миллионы тонн постоянно падают на дно и формируют пласты ила, которым покрыты миллионы квадратных километров океанского дна».

Окаменелые нуммулиты — ископаемые гигантские одноклеточные организмы из группы фораминифер. Фото: Hugo Soria, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Не так давно учёные из Института океанологии открыли в юго-западной Атлантике на глубине чуть менее 4 километров крупный осадочный хребет, сформированный под действием течения воды из Антарктики. Он практически полностью сложен раковинками фораминифер и известковыми остатками водорослей. Хребет назвали «дрифт Иоффе» в честь научного судна, с борта которого и было сделано открытие. Подобный объект — очень редкая находка для Атлантического океана. Остатки фораминифер позволили методом радиоуглеродного датирования определить возраст самых молодых донных отложений — примерно 2,6 миллиона лет.

По составу раковинок палеоокеанологи не только реконструируют температуру и свойства воды в далёком прошлом, но и оценивают размер ледниковых шапок на полюсах и изменения уровня Мирового океана тысячи и миллионы лет назад.

«Фораминиферы – это один из самых надёжных источников данных о климатических изменениях на планете в геологическом прошлом, – говорит Дмитрий Борисов. – Полученные данные можно использовать для повышения точности прогнозов климатических изменений в будущем».

Изучая фораминифер, специалисты Института океанологии загорелись идеей познакомить широкую публику со сложностью и красотой этих микроорганизмов, ведь не все знают об их существовании. «При большом увеличении фораминиферы выглядят, как античные статуи, – объясняет Дмитрий Борисов. – Смотришь на них и понимаешь, что тут нужен талант Микеланджело, чтобы изваять такую форму во всех деталях. Поэтому мы решили использовать современные технические возможности».

Чтобы создать виртуальный образ микроскопических раковин, учёные с коллегами из Научного парка МГУ сделали компьютерную томографию нескольких раковин фораминифер, похожих на едва различимые глазом песчинки. Так удалось получить детальные трёхмерные модели раковин, затем увеличить их в 2000 раз и напечатать на 3D-принтере.

Дмитрий Борисов и напечатанная на 3D-принтере увеличенная раковина фораминиферы. Фото Наталии Лесковой.

«У нас есть идея познакомить с микромиром слабовидящих и незрячих людей, – рассказывает Дмитрий. – Они посещают музеи, интересуются миром и океаном. Но как они могут больше узнать о микромире? Нашу модель раковины можно не только рассматривать, но и потрогать, познакомиться со сложностью океанской жизни через тактильные ощущения».

На одном экспонате учёные останавливаться не собираются. Они хотят создать коллекцию увеличенных моделей раковин и скелетов разнообразных морских микроорганизмов. Образы этих удивительных объектов вдохновляли многих художников, архитекторов и режиссеров – например, Антонио Гауди или создателей кинофраншизы о «Чужих». «В китайском городе Чжуншань есть парк фораминифер, – поясняет Дмитрий. – Но там каждая скульптура – это художественная копия настоящей раковины. Наши же экспонаты обладают высочайшей научной точностью и наиболее близки по своему облику к тому, что есть в природе».

Обновленная экспозиция музей Института океанологии начнёт свою работу в сентябре, посетить её сможет каждый желающий.