Альтруизм по отношению к потомству: исследование раскрывает детали жизнеспособности диатомовых водорослей

Диатомовые водоросли — одноклеточные водоросли, обычно заключённые в кремниевую клеточную стенку, — обычно ведут себя как оппортунистические организмы, неконтролируемо размножаясь в благоприятных условиях, но также способны принимать альтруистические решения, действуя на благо сообщества.

Новое исследование, проведённое под руководством Мариэллы Ферранте из Зоологической станции Антона Дорна в Неаполе (SZN) в сотрудничестве с SISSA в Триесте и CEA в Гренобле и сосредоточенное на морской диатомее Pseudo-nitzschia multistriata, показало, что когда клетки противоположных типов спаривания встречаются и находятся в подходящих условиях для полового размножения, лишь небольшая часть участвует в половом событии. Остальные клетки блокируют собственный рост, ограничивая свою активность и снижая поглощение питательных веществ. Это явление происходит в условиях изобилия питательных веществ, что представляет собой парадокс для микроводорослей, которые обычно конкурируют за ресурсы окружающей среды.

Невидимые, но фундаментальные

Диатомовые водоросли — это одноклеточные водоросли, микроскопические и невидимые невооружённым глазом, которые живут в толще вод наших морей, рек и озёр. Эти одноклеточные организмы, населяющие океанические воды, являются основой морских пищевых сетей и движущей силой глобальных биогеохимических циклов. Кроме того, посредством фотосинтеза они производят значительную часть кислорода, которым мы дышим.

Доктор Росселла Аннунциата из SZN, первый автор работы, говорит: «Причина, по которой большая часть диатомей во время события полового размножения выбирает сокращение усвоения питательных веществ, упуская возможность расти, используя доступные ресурсы, заключается в преимуществе, получаемом дочерними клетками. Они найдут среду, более богатую питательными веществами, что будет способствовать росту нового поколения и облегчит развитие сообщества». Координатор исследования, доктор Мариэлла Ферранте из SZN, добавляет: «Это очень интересная биологическая модель, демонстрирующая тонкий контроль жизненного цикла у диатомей. Это открытие заставило нас пересмотреть существующие теории экологии планктона, которые часто учитывают только доступность ресурсов для изучения репродуктивного успеха одноклеточных микроводорослей. Наши результаты указывают на существование сложных биологических механизмов, лежащих в основе явлений, затрагивающих планктонные организмы».

Изучение планктона для понимания эволюции

Профессор Ремо Сангес из SISSA, координировавший биоинформатический анализ, комментирует: «Было увлекательно наблюдать, как одноклеточные организмы развили жизненные стратегии, которые можно считать напоминающими хорошо известную родительскую заботу в мире животных. Эти результаты подтверждают идею о том, что относительно простые организмы действительно способны на сложное поведение».

Одна из целей эволюционных исследований — понять движущие силы отбора и демографические механизмы, которые управляют динамикой популяций перед лицом экологических проблем, создаваемых взаимодействием с другими организмами и колебаниями окружающей среды. Подобные исследования очень важны, поскольку они способствуют формированию экологических ниш видов, а также описанию и пониманию структуры планктонных сообществ.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.