В условиях голода микроводоросли переваривают сами себя
Учёные из Института Альфреда Вегенера определили молекулярные механизмы, которые микроводоросли используют для перехода от быстрого деления клеток к остановке роста при остром дефиците питательных веществ.
Молекулярный ответ на голод
В лабораторных экспериментах с кальцифицирующими микроводорослями Emiliania huxleyi учёные с помощью микрочипов одновременно наблюдали активность более 10 000 генов. Исследование показало, что в условиях нехватки питательных веществ (фосфора и азота) водоросли:
- Сначала оптимизируют метаболизм, делая его более экономичным и эффективным.
- Затем частично переваривают собственные клеточные компоненты, чтобы максимально продлить выживание.
Универсальные механизмы
Генетические программы, запускаемые при разных сценариях голода, в основном одинаковы для остановки деления клеток и лишь незначительно модифицируются в зависимости от конкретного недостающего элемента.
- Ключевой вывод: Молекулярные переключатели этих базовых функций клеток поразительно похожи у всех живых существ.
- Связь с онкологией: Эти же механизмы, нарушаясь в человеческих клетках, могут приводить к потере контроля над делением и потенциально — к образованию раковых клеток. Эволюция этих механизмов началась около 2 миллиардов лет назад.
Экологическое значение
В состоянии длительного голода клетки, разрушающие себя, непреднамеренно делают свои питательные компоненты доступными для других водорослей. Этот процесс:
- Способствует долгосрочной эволюции наиболее экономных и самодостаточных особей.
- Объясняет устойчивость микроводорослей к дефициту питательных веществ в океане.
Исследование опубликовано в журнале Frontiers of Marine Science. В дальнейшем учёные планируют изучить реакцию разных видов фитопланктона Северной Атлантики и Северного Ледовитого океана на изменения среды обитания.