Как некоторые водоросли могут пережить изменение климата

Зелёные водоросли, которые эволюционировали, чтобы выдерживать враждебные и изменчивые условия солёных болот и внутренних солончаков, вероятно, переживут изменение климата благодаря устойчивым генам, которые они "украли" у бактерий. К такому выводу пришло исследование под руководством учёных из Университета Рутгерса.

Эти одноклеточные виды зелёных водорослей Picochlorum дают ключ к пониманию того, как природа может модифицировать геномы, и предлагают способы, с помощью которых учёные в будущем смогут создавать более устойчивые водоросли для производства биотоплива и других целей.

Миниатюризация генома для выживания

Исследование показывает, как миниатюризированные геномы зелёных водорослей эволюционировали из более крупных геномов своих пресноводных предков, чтобы стать устойчивыми первичными производителями органических соединений. Этот переход к более солёной и враждебной среде, достигнутый Picochlorum, занял миллионы лет, но параллелен тому, что сейчас происходит из-за изменения климата, только гораздо быстрее.

Генетические стратегии адаптации

• Кража генов у бактерий позволила видам Picochlorum справляться с солью и другими физическими стрессами.
• Высокая стабильность фотосинтеза: у одного вида обнаружен один из самых стабильных фотосинтетических процессов, эффективно работающий при быстро меняющемся низком и высоком уровне освещённости.
• Дублирование генов: другой вид, изолированный из Национального заповедника Солт-Плейнс в Оклахоме, сохраняет две очень разные копии (аллели) примерно для трети генов в своём геноме, что увеличивает диапазон его реакций на стресс окружающей среды.

Практическое значение

Понимание адаптации микроводорослей помогает прояснить потенциальное влияние изменения климата на биологию в основе пищевой цепи. Следующие шаги включают развитие устойчивых видов Picochlorum как сырья для биотоплива и целей для генной инженерии по производству биопродуктов.

Эти виды уже изучаются на предмет потенциального использования для очистки сточных вод, производства биомассы и в качестве корма в аквакультуре. С помощью генетических инструментов учёные уже манипулировали одним видом, чтобы увеличить производство липидов.