Адаптивность антарктических водорослей к витамину B12 влияет на климат и жизнь в Южном океане
Новое исследование показало, что ключевой вид антарктического фитопланктона Phaeocystis antarctica (P. antarctica) может выживать как при наличии, так и при отсутствии витамина B12. Ранее компьютерный анализ генома этого вида указывал на его строгую зависимость от B12, но это оказалось неверным.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences под названием "Flexible B12 ecophysiology of Phaeocystis antarctica due to a fusion B12-independent methionine synthase with widespread homologues", провели учёные из MIT, WHOI, J.C. Venter Institute и Scripps Institution of Oceanography (UCSD).
Ключевое открытие: гибкий метаболизм
- Учёные обнаружили у P. antarctica B12-независимый фермент метионинсинтазу (MetE). Ранее считалось, что у этого вида водорослей его нет.
- Этот фермент позволяет водоросли производить ключевую аминокислоту метионин без витамина B12, хотя и медленнее, чем с ним.
- "Это означает, что P. antarctica обладает способностью адаптироваться и выживать при низкой доступности B12", — пояснил соавтор исследования Макото Сайто из WHOI.
Экологические и климатические последствия
- Конкурентное преимущество: Наличие белка MetE может давать P. antarctica преимущество для цветения ранней антарктической весной, когда бактерии, производящие B12, ещё малочисленны.
- Роль в углеродном цикле: P. antarctica, обитающая в основании пищевой цепи Южного океана, поглощает CO2 в процессе фотосинтеза. Её рост влияет на глобальный углеродный цикл.
- Моделирование климата: По мере потепления климата и таяния ледников в прибрежные воды Южного океана поступает больше железа. После железа лимитирующим фактором может стать именно витамин B12. "Климатические модели учитывают железо, но ещё не включают B12", — отметил Макото Сайто.
- Пересмотр классификации: Исследование показывает, что деление водорослей на строго зависимые и независимые от B12 слишком упрощено. "Для большинства водорослей поддержание гибкого метаболизма в отношении B12 выгодно, учитывая, насколько скудны запасы этого витамина в морской воде", — сказала ведущий автор исследования Дипа Рао.
Будущие исследования
Учёные планируют изучить разнообразие штаммов P. antarctica и выяснить, получат ли B12-независимые штаммы преимущество в более тёплом Южном океане, учитывая, что их метаболизм менее эффективен. Также важно понять, могут ли штаммы, требующие B12, стать более зависимыми от бактерий, его производящих.