Геном необычной водоросли раскрывает секреты рифообразования и адаптации к климату
Исследователи, включая профессора Сенджи Лина, впервые секвенировали геном зеленой водоросли Halimeda opuntia. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, показали неожиданные детали об этом странном организме.
Уникальная биология
H. opuntia — огромная одноклеточная водоросль (до 30 см) со множеством ядер. Она играет ключевую роль в тропических экосистемах, участвуя в рифообразовании иначе, чем кораллы.
Ключевое генетическое отсутствие
Анализ высококачественного генома показал отсутствие гена важного белка — миозина VIII. Этот белок помогает позиционировать клеточное содержимое перед делением. Отсутствие этого гена, вероятно, является причиной формирования многоядерных гигантских клеток, так как аналогичная картина наблюдается у других одноклеточных многоядерных видов.
Эволюция и адаптация к климату
Геном H. opuntia дублировался в прошлом, разделившись на четыре субгенома. Все события дупликации совпали по времени с крупными изменениями уровня моря и климата. Это согласуется с гипотезой, что дупликация генома — стратегия адаптации к стрессовым условиям, таким как изменение климата.
Особый механизм кальцификации
В отличие от кораллов или моллюсков, H. opuntia осуществляет кальцификацию (образование карбоната кальция) не внутри клетки, а в специальном внешнем кармане — интерутрикулярном пространстве. Это позволяет водоросли, вероятно, за счет активного фотосинтеза, поддерживать в этом кармане стабильный pH, что критически важно в условиях закисления океана из-за роста CO2.
Хрупкая структура водоросли легко ломается в турбулентной воде. Однако отломанные фрагменты не погибают, а регенерируют в целый организм. В геноме найдены гены, схожие с участвующими в заживлении ран у растений. Этот процесс также служит способом размножения.
Будущие исследования
Остаются открытые вопросы: сохраняет ли H. opuntia стандартное соотношение размера клетки к размеру генома, какую роль играют разные субгеномы и ядра, и будут ли другие организмы демонстрировать аналогичные геномные изменения в ответ на климатический стресс.