Система микроскопии измеряет энергетический метаболизм отдельных клеток фитопланктона

Фитопланктон — крошечные растительные организмы в океане — критически важен для жизни на Земле. Он является основным источником пищи для морских обитателей, производит почти половину кислорода и поглощает углекислый газ, влияя на климат.

Ученые стремятся детальнее изучить, как фитопланктон использует солнечный свет для производства энергии и кислорода, что важно для мониторинга окружающей среды в условиях изменения климата. Однако традиционные методы дают лишь усредненные данные по большим группам клеток или ограниченные измерения отдельных клеток.

Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) разработали новую систему. Она измеряет свет, испускаемый отдельными клетками фитопланктона (флуоресценцию), что позволяет оценить эффективность использования света каждой клеткой.

Эта методика поможет понять, как разные виды фитопланктона реагируют на изменения среды. Работа была представлена на 69-й ежегодной встрече Биофизического общества (15–19 февраля 2025 года, Лос-Анджелес).

«Я изучаю, как отдельные планктонные организмы реагируют на меняющиеся условия, анализируя испускаемый ими свет — точнее, времена флуоресценции. По сути, это то, как фитопланктон преобразует свет в энергию для последующего использования», — пояснил руководитель исследования Пол Харрис.

Система использует специальный микроскоп для наблюдения за отдельными клетками фитопланктона, которые перемещаются по микроскопическим каналам. Она измеряет различные цвета испускаемого клетками света, что многое говорит об их энергетическом метаболизме.

Ученые уже применили систему для изучения трех различных типов фитопланктона, отслеживая их изменения в течение дня и реакцию на яркий свет. Оказалось, что каждый тип имеет уникальный способ адаптации к изменениям освещенности, подобно тому как разные люди используют солнцезащитные очки или шляпы.

«Нам необходимо понять эти реакции, чтобы предсказывать и наблюдать за процессами в океанах, особенно в связи с изменением климата и потеплением вод, — отметил Харрис. — Мы надеемся пролить свет на то, как будут меняться виды».

Система также может помочь в прогнозировании вредоносного цветения водорослей, которое губительно для рыб, экосистем и опасно для человека.

Возможность дифференцировать виды и определять, как они используют свет и энергию, представляет собой мощный инструмент для оценки здоровья и продуктивности популяций фитопланктона, которые необходимы для морских пищевых цепей и глобального цикла углерода.