Исследование: «Фотосинтезирующие» водоросли могут выживать в темноте
Более 66 миллионов лет назад удар астероида привел к вымиранию почти трех четвертей жизни на Земле. Немногие уцелевшие организмы боролись за существование, и изучение их устойчивости может дать ключевое понимание того, как жизнь переживает экологические катастрофы. В новом исследовании ученые из Bigelow Laboratory for Ocean Sciences обнаружили, как некоторые виды одноклеточных водорослей пережили массовое вымирание. Это открытие может изменить наше понимание глобальных океанических процессов.
Кокколитофориды, как и большинство водорослей, являются фотосинтезирующими и используют энергию солнца. Однако, согласно представлениям, последствия удара астероида окутали планету на несколько месяцев темнотой, что стало смертным приговором для большинства фотосинтетических организмов. В сочетании с другими эффектами это привело к вымиранию более 90% всех видов кокколитофорид — одних из самых влиятельных организмов в океане. Однако некоторые выжили.
В рамках нового исследования команда провела лабораторные эксперименты, которые показали, что некоторые кокколитофориды могут выживать без света. Это означает, что у организмов должен быть другой способ получения необходимой энергии и углерода.
«Мы застряли на парадигме, что водоросли — это просто фотосинтезирующие организмы, и их способность к другому типу питания долго игнорировалась», — сказала Елена Годриян, ведущий автор статьи. — «Заставить кокколитофорид расти и выживать в темноте для меня удивительно, особенно если подумать, как им удалось выжить, когда такие животные, как динозавры, этого не смогли».
Исследование показало, что некоторые виды кокколитофорид могут использовать ранее непризнанные органические соединения в качестве источников углерода вместо углекислого газа (CO2). Они способны перерабатывать растворенные органические соединения и немедленно использовать их в процессе, называемом осмотрофией. Эти выводы могут объяснить, как эти организмы выживают в темных условиях, например, после удара астероида или в глубинах океана, куда не проникает солнечный свет.
Исследование было опубликовано в журнале New Phytologist. Оно имеет далеко идущие последствия для понимания жизни в океане.
Кокколитофориды играют ключевую роль в процессах, контролирующих глобальный океан и атмосферу, включая углеродный цикл. Они поглощают растворенный углекислый газ из атмосферы, который переносится на дно океана после их гибели.
«Это чрезвычайно важно для распределения углекислого газа на Земле», — сказал старший научный сотрудник Уильям Балч. — «Если бы у нас не было этого биологического углеродного насоса, уровень CO2 в нашей атмосфере был бы намного выше, чем сейчас, вероятно, более чем в два раза».
Кокколитофориды также играют важную роль в смягчении окисления океана, которое негативно влияет на таких организмов, как моллюски и кораллы. Одноклеточные водоросли удаляют углерод из воды, чтобы строить вокруг себя защитные известковые пластинки, которые опускаются на дно после их смерти. Этот процесс эффективно перекачивает щелочность глубже в океан, что химически усиливает способность воды сопротивляться закислению.
Новое исследование показало, что водоросли также поглощают углерод из ранее непризнанных источников в более глубоких слоях воды. Это может связать кокколитофорид с новым набором глобальных процессов и ставит фундаментальные вопросы об их роли в океане.
«Кокколитофориды интегрированы в глобальные циклы способами, которые мы даже не представляли», — сказал Балч. — «Это исследование действительно меняет мое представление о пищевых сетях в темных регионах, где фотосинтез явно не происходит. Оно меняет парадигму».
Исследователи планируют провести эксперименты в океане, чтобы наблюдать, как кокколитофориды поглощают питательные вещества в своей естественной среде, особенно в темноте. Годриян надеется, что ее работа поможет раскрыть больше об этих организмах, их значении и сложной роли на нашей планете.
«Кокколитофориды — крошечные, крошечные существа, но они оказывают такое огромное влияние на всю жизнь, о котором большинство людей даже не подозревает», — сказала Годриян. — «Это вселяет в меня надежду за нашу собственную жизнь — видеть, как такие маленькие вещи могут иметь такое влияние на планету».