Как выжить в серной кислоте и среди токсичных металлов: секрет водоросли Galdieria sulphuraria

Одноклеточная красная водоросль Galdieria sulphuraria — настоящий экстремофил. Она процветает в кипящих источниках Йеллоустонского парка, используя фотосинтез, и в то же время выживает в темноте старых шахт, в стоках едких, как серная кислота, питаясь бактериями и выдерживая высокие концентрации мышьяка и тяжелых металлов.

Международная исследовательская группа под руководством Джеральда Шенкнехта (Университет Оклахомы), Андреаса Вебера и Мартина Лерхера (Университет Генриха Гейне, Дюссельдорф) расшифровала геном Galdieria, чтобы понять источник её удивительной устойчивости. Результаты опубликованы в журнале Science.

Ключевое открытие: многие гены, отвечающие за адаптацию Galdieria к экстремальным условиям, были не унаследованы от предков-красных водорослей, а заимствованы у бактерий или архей в процессе горизонтального переноса генов.

• Термоустойчивость обеспечивают гены, существующие в сотнях копий в геноме, все они происходят от единственного гена, скопированного водорослью миллионы лет назад у архебактерии.
• Устойчивость к токсинам (ртуть, мышьяк) и высоким концентрациям соли, а также способность использовать разнообразные источники пищи обусловлены транспортными белками и ферментами, чьи гены были "позаимствованы" у бактерий, живущих в той же среде.

Galdieria — первый известный эукариот (организм с клеточным ядром), чья адаптация к экстремальной среде в значительной степени основана на горизонтальном переносе генов. "Обычно считается, что эукариоты не могут копировать гены у других видов... Как Galdieria преодолела это ограничение? Это захватывающий вопрос", — отмечает Мартин Лерхер.

Это открытие имеет большой потенциал для биотехнологий. "В будущем генная инженерия может позволить другим водорослям использовать белки, обеспечивающие устойчивость Galdieria к стрессу", — говорит Джеральд Шенкнехт. Это особенно актуально для производства биотоплива, поскольку маслопродуцирующие водоросли пока не обладают такой же выносливостью.