Обнаружен новый вид зелёной микроводоросли в Сан-Паулу
Группа исследователей из Лаборатории фикологии Федерального университета Сан-Карлуса (UFSCar) в штате Сан-Паулу, Бразилия, обнаружила новый вид зелёной микроводоросли в водохранилище на северо-западе штата. В результате открытия микроводоросли рода Nephrocytium были перемещены в порядок, принадлежащий другому таксономическому классу, и филогенетически переклассифицированы (помещены в новое семейство).
Зелёные микроводоросли встречаются в пресной и морской воде (где известны как фитопланктон) и производят более 80% кислорода в атмосфере. Они считаются первичными продуцентами и основой пищевой цепи в водных экосистемах. Кроме того, они обладают значительным потенциалом для коммерческого применения, например, в производстве биодизеля.
Новый вид был найден в рыболовном пруду Муритиба, питаемом источником недалеко от города Тупан. Вид был изолирован в 2014 году и теперь входит в Коллекцию культур пресноводных микроводорослей (CCMA) UFSCar. Коллекция, основанная в 1977 году Армандо Аугусто Энрикесом Вьейрой, является одной из крупнейших и старейших в мире, в ней хранится около 800 штаммов.
Новый вид был назван Nephrocytium vieirae в честь Вьейры, который сейчас является старшим профессором университета.
Исследование включало сбор образцов более чем на 300 участках по всему штату. После изоляции в лаборатории и идентификации по морфологии, одна водоросль была определена как морфотип, сходный с Nephrocytium.
Инесса Лакатива Багатини, постдокторант под руководством Вьейры, очистила образец от загрязнений и с помощью секвенирования методом ПЦР (полимеразной цепной реакции) нашла молекулярный маркер. Маркер поместил штамм в род Nephrocytium, но указал на возможность обнаружения нового вида.
Таис Гарсия да Силва, первый автор статьи, секвенировала другие маркеры у образцов и проанализировала их морфологию с помощью оптического микроскопа, просвечивающей электронной микроскопии (для изучения органелл) и сканирующей электронной микроскопии (для анализа поверхности клеток). Эта часть исследования проводилась при участии Наиары Каролины Перейры Арканью.
Силва и Багатини также сотрудничали с Ленкой Штенцловой из Университета Южной Чехии для получения молекулярных маркеров другого вида Nephrocytium. Интеграция всех данных подтвердила, что последовательность ДНК изолированного штамма отличается от последовательностей других описанных в литературе видов. «Микроводоросли могут иметь очень схожую морфологию, поэтому для решения вопроса о новом виде необходимо использовать молекулярные маркеры, как и было в данном случае», — пояснила Силва.
Следующим шагом стало построение филогенетического дерева для Nephrocytium vieirae. «Когда мы строили филогенетическое дерево, мы подтвердили предположение недавних исследований о том, что род принадлежит к другому классу», — сказала Силва.
Филогенетическая переклассификация
В ходе переклассификации нового вида исследователи отметили несколько признаков, которые не позволяли оставить микроводоросли рода Nephrocytium в классе Trebouxiophyceae, порядке Chlorellales и семействе Oocystaceae, как указано в научной литературе. На основе полученных данных они предложили создание нового семейства Nephrocytiaceae, принадлежащего классу Chlorophyceae и порядку Sphaeropleales.
Статья с результатами опубликована в журнале Taxon Международной ассоциации по таксономии растений (IAPT).
Как подробно описано в статье, микроводоросли семейства Nephrocytiaceae, включая новый вид N. vieirae, можно отличить от других в порядке Sphaeropleales по комбинации морфологических признаков, гладкой поверхности клеток, бесполому размножению через автоспоры, различиям в ультраструктуре и молекулярным данным. Эти характеристики подтвердили их филогенетическую переклассификацию и помещение в новое семейство.
Другие сообщения о новом виде
Публикация результатов позволяет другим исследователям использовать молекулярные маркеры для идентификации образцов как N. vieirae. «Морфология N. lunatum очень напоминает недавно обнаруженную в Тупане. Любой, кто собрал Nephrocytium и не провёл молекулярно-филогенетический анализ, скорее всего, решит, что это N. lunatum. Публикация наших данных с этим маркером может позволить другим идентифицировать микроводоросли нового вида в других странах, где используется массовое параллельное секвенирование», — сказала Багатини.
Правильная классификация необходима не только для продолжения исследований, но и для разработки промышленных и биотехнологических приложений. «Если вы изучаете вид для разработки лекарства от рака и хотите найти другие, которые, возможно, могут производить больше нужного соединения, вы будете искать филогенетически близкий вид», — пояснила Багатини, добавив, что неправильная таксономическая классификация может привести к выбору организмов без желаемых характеристик.
Коллекция микроводорослей UFSCar
Новая микроводоросль пополнила коллекцию, начало которой было положено в 1977 году. Коллекция использовалась для исследований биодизеля, тестирования систем очистки воды в бассейнах, а также в исследовательских проектах различных учреждений по всей Бразилии.
«Мы улучшали качество коллекции с течением времени, и около четырёх лет назад внедрили криогенную систему для консервации микроводорослей в жидком азоте», — сказал Вьейра.
После выхода на пенсию он передал кураторство коллекции Багатини. «Я продолжаю помогать и планирую вернуться и возобновить поддержку, когда позволит пандемия. В коллекции ещё много материала, который нужно изучить», — отметил он.
На вопрос о том, что он чувствует по поводу названия вида в его честь, он ответил: «Я польщён и благодарен». Из-за этой чести его имя не фигурирует в качестве автора статьи, хотя он руководил командой. «Мне повезло иметь таких хороших студентов. Теперь они полностью квалифицированные профессионалы, работающие в Бразилии и за рубежом», — заключил он.