Фитохромы: «глаза», позволяющие микроводорослям ориентироваться в толще воды

Фитопланктон, населяющий океаны, играет ключевую роль в морских экосистемах и регуляции климата. Как и наземные растения, он запасает атмосферный CO₂ и производит около половины кислорода нашей планеты в процессе фотосинтеза. Однако механизмы, контролирующие его распределение, остаются малоизученными.

Изучая процесс восприятия света диатомовыми водорослями (группой фитопланктона), учёные из CNRS и Университета Сорбонны обнаружили, что эти микроводоросли используют датчики изменения света, закодированные в их геномах — фитохромы.

Эти фоторецепторы позволяют им обнаруживать изменения в спектре света в толще воды, тем самым получая информацию о своём вертикальном положении. Эта функция особенно важна в турбулентных водных средах, подверженных сильному перемешиванию — например, в высокоширотных, умеренных и полярных регионах — чтобы регулировать свою биологическую активность, в частности фотосинтез.

Проанализировав данные экологической геномики из морских кампаний по отбору проб Tara Oceans, команда обнаружила, что только диатомовые водоросли из зон за пределами тропиков Рака и Козерога обладают фитохромами. Эти зоны характеризуются выраженной сезонностью, включая значительные различия в продолжительности светового дня, что позволяет предположить: фитохромы дают диатомеям возможность измерять ход времени по сезонам.

Это исследование, опубликованное в журнале Nature, проливает новый свет на механизмы, с помощью которых фитопланктон обнаруживает и реагирует на свет, чтобы ориентироваться в своей среде. Оно также подчёркивает важность комплексных подходов — как в лаборатории, так и в естественной среде — для понимания сложной динамики морских экосистем и способности организмов адаптироваться к изменениям окружающей среды.