Новые данные указывают на конвергентную эволюцию CO₂-фиксирующих органелл у водорослей

Исследователи из Университета Цукубы идентифицировали белки CO₂-фиксирующей органеллы, а именно "пиреноида", у морских водорослей группы Chlorarachniophyta. Они обнаружили различные пиреноид-ассоциированные белки у разных групп водорослей, что указывает на независимую эволюцию пиреноидов.

Растения и водоросли фиксируют углерод в процессе фотосинтеза, который превращает CO₂ в органический углерод. Этот биологический процесс катализируется ферментом Rubisco — самым распространённым белком на Земле. У многих водорослей Rubisco плотно упакован в микрокомпартмент, называемый пиреноидом, который играет важную роль в накоплении CO₂ в водной среде.

Примечательно, что примерно треть глобальной фиксации углерода, по оценкам, происходит внутри пиреноидов водорослей. Помимо Rubisco, основного компонента пиреноидов, пиреноид-ассоциированные белки у большинства водорослей остаются невыясненными.

В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, пиреноид-ассоциированные белки у морской хлорарахниофитовой водоросли были идентифицированы с помощью протеомного подхода. Некоторые из этих белков, по-видимому, участвуют в построении пиреноида и концентрации CO₂.

Интересно, что среди изученных на сегодняшний день водорослей сообщалось о различных пиреноид-ассоциированных белках. Это говорит о том, что CO₂-фиксирующие органеллы эволюционировали независимо в каждой группе водорослей. Это пример конвергентной эволюции на молекулярном уровне.

В настоящее время ведутся работы по генной инженерии растений с использованием генов водорослей для повышения эффективности фотосинтеза. Описанные пиреноид-ассоциированные белки являются потенциальной основой для повышения урожайности сельскохозяйственных культур в будущем.