Бурая водоросль Aureococcus anophagefferens в последние годы буквально заполонила некоторые части Мирового океана. Ученые выяснили, кто помог ей мутировать и как.
Цветение океана – серьезная проблема последних десятилетий. При благоприятных условиях, когда, например, в воде оказывается большое количество питательных веществ, в ней начинают быстро размножаться водоросли. Их концентрации могут достигать огромных величин, а вода из-за этого окрашивается в красный, зеленый или бурый цвета. Некоторые виды водорослей, особенно красных или зеленых, токсичны для человека. Тогда в «цветущих» водоемах опасно даже купаться. Бурые приливы – явление для человека неопасное, но вызывает массовый мор рыбы. Это приводит к спаду рыболовства и, следовательно, огромным экономическим убыткам. Естественно, что всех волнует вопрос, почему происходит такое цветение воды, и какие особенности помогают тем или иным видам фитопланктона быстро размножаться.
Жизнь в мутной воде
Группе ученых из США, Канады и Австралии под руководством доктора Кристофера Гоблера (Christopher J. Gobler) из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук удалось выяснить, почему водоросли Aureococcus anophagefferens столь успешно размножаются, вызывая приливы. Ответ на вопрос скрывается в определенном наборе генов.
По словам доктора Гоблера, эти водоросли активно размножаются весной в районе восточного побережья США и у берегов Южной Африки. До 1985 года такого явления в этих акваториях вообще не наблюдалось. Но теперь каждый год весной там происходят «бурые» приливы. Водоросль Aureococcus anophagefferens предпочитает мелководья, особенно мутные воды эстуариев крупных рек -- места, где света и неорганических питательных веществ недостаточно, зато в избытке органика – углерод и азот.
«Деятельность человека привела к образованию там новой экологической ниши, где создаются особые условия в результате выброса со стоком рек большого количества органических веществ. Для большинства водорослей такие условия губительны. Но Aureococcus anophagefferens имеет особый набор генов, как показали наши исследования, который позволяет этому виду прекрасно себя чувствовать в такой среде», -- говорит Гоблер.
Полезные навыки успешной водоросли
Ученым удалось полностью расшифровать геном Aureococcus anophagefferens еще в 2007 году -- в нем оказалось 56 миллионов пар оснований. Доктор Гоблер и его коллеги сравнили эти данные с составом генома других шести видов водорослей, также вызывающих цветение воды. «Существуют такие вещи, которые Aureococcus anophagefferens умеют делать, а другие водоросли -- нет. И эти преимущества зашифрованы на генетическом уровне. Прежде всего, это адаптация к условиям плохой освещенности. Без света эти водоросли могут прекрасно себя чувствовать в течение долгого времени. Например, Aureococcus anophagefferens имеет 62 гена, ответственных за улавливание света в процессе фотосинтеза. А другие водоросли, тоже обитающие в заливе, но гораздо менее многочисленные, содержат примерно в два раза меньше этих генов», -- говорит Гоблер. Еще одна удивительная закрепленная генетически способность этого вида -- выгодная утилизация углерода и азота.
Сейчас ученые пытаются провести Aureococcus anophagefferens анализ РНК. «Очень важно выяснить то, как происходит у них транскрипция генов во время периода цветения. Мы надеемся, что это поможет нам полностью решить загадку, – как на генетическом уровне эти водоросли реагируют на изменение в окружающей среде», -- говорит один соавторов исследования доктор Дирман.
Более подробно об успешной адаптации Aureococcus anophagefferens к окружающей среде и победе над конкурентами можно прочитать в статье доктора Гоблера и коллег «Niche of harmful alga Aureococcus anophagefferens revealed through ecogenomics», опубликованной в последнем номере журнала PNAS.
