Расшифровка геномов водорослей Micromonas проливает свет на их роль в углеродном цикле

Международная группа учёных под руководством Института совместного секвенирования генома (DOE JGI) и Исследовательского института залива Монтерей (MBARI) расшифровала геномы двух штаммов микроводорослей рода Micromonas. Исследование, опубликованное в журнале Science, выявило гены, которые позволяют этим организмам захватывать углерод и поддерживать его баланс в океанах.

Ключевые выводы:

• Учёные проанализировали два географически различных изолята Micromonas — из южной части Тихого океана и из пролива Ла-Манш.
• Каждый геном содержит около 10 000 генов, упакованных примерно в 22 миллиона нуклеотидов.
• Несмотря на принадлежность к одному роду, эти два пикоэукариота имеют лишь около 90% общих генов (для сравнения: у человека и некоторых приматов этот показатель составляет около 98%).
• Такое генетическое разнообразие может означать, что разные популяции по-разному взаимодействуют с окружающей средой и по-разному реагируют на её изменения.

Экологическая значимость Micromonas:

• Это одни из немногих морских водорослей с глобальным распространением — от тропиков до полярных регионов.
• Размер клетки — менее 2 микрон (примерно 1/50 толщины человеческого волоса).
• Они осуществляют фотосинтез, захватывая CO₂, солнечный свет, воду и питательные вещества, и производя углеводы и кислород.
• Их высокая продуктивность является основой пищевых сетей, а способность захватывать углерод влияет на его поток, что имеет значение для изучения изменения климата.

Уникальные особенности:

• Подвижность: Micromonas — быстрые пловцы с жгутиками, способные перемещаться со скоростью 50 длин тела в секунду и двигаться к свету (фототаксис).
• Эволюционный предок: Геномы Micromonas сохранили черты, общие для древних водорослей, которые положили начало «озеленению» планеты и появлению наземных растений.
• Роль в углеродном цикле: Ранее было показано, что, хотя пикоэукариоты, подобные Micromonas, составляют в среднем лишь четверть клеток пикофитопланктона в Тихом океане, на их долю приходится три четверти чистой продукции углерода. Отсутствие клеточной стенки делает их легкой добычей, что способствует эффективному переносу углерода («биологическому насосу») в глубины океана.

Перспективы исследования:

Понимание того, какие гены использует конкретный штамм в определённых условиях, позволит:

• Выяснить факторы, влияющие на успех той или иной группы водорослей.
• Создать более точные модели для прогнозирования последствий текущего изменения климата.
• Рассматривать Micromonas как индикатор состояния океана для принятия обоснованных решений.

Источник: DOE/Joint Genome Institute