Одноклеточные диатомеи способны принимать решения: секс или еда?

Учёные из Университета Фридриха Шиллера и Института химической экологии Общества Макса Планка (Йена, Германия) совместно с бельгийскими коллегами обнаружили, что одноклеточные диатомовые водоросли Seminavis robusta могут адаптировать своё поведение к внешним стимулам, оценивая собственные потребности.

Диатомеи доминируют в морском фитопланктоне и являются ключевыми организмами для производства кислорода на Земле. В лаборатории они служат идеальной моделью для поведенческих исследований, так как реагируют на условия среды, а их половой процесс можно контролировать.

Эксперимент и результаты

Учёные выращивали клетки в условиях различной доступности питательных веществ (силикатных минералов) и половых феромонов. Диатомеи могут размножаться бесполым путём (делением), но при этом клетки постепенно мельчают. Чтобы выжить, им необходимо периодически переходить к половому размножению. Параллельно они активно ищут питательные вещества для построения клеточной стенки.

Исследование показало, что водоросли направленно двигались либо к источнику пищи, либо к партнёру по размножению, в зависимости от степени «голода» по питательным веществам и потребности в спаривании.

«Поразительно, что даже одноклеточные организмы, лишённые нервной системы, могут обрабатывать разные стимулы и оценивать свои индивидуальные потребности. До сих пор принятие таких решений приписывалось только высшим организмам», — говорит профессор Георг Понерт.

Значение для экосистем

Решение отдельной клетки влияет не только на её судьбу, но и на динамику биоплёнок — сообществ из множества диатомей. С помощью математических моделей учёные объяснили, как взаимодействие доступности питательных веществ и партнёров определяет структуру биоплёнок, делая их пятнистыми и распределёнными определённым образом.

Будущие исследования

Следующая цель — выяснить, как одноклеточные организмы воспринимают, обрабатывают и оценивают химические сигналы, а также идентифицировать соответствующие рецепторы и сигнальные пути.

Исследование опубликовано в журнале The ISME Journal.