Открытие токсичных охотничьих привычек водорослей может помочь сократить гибель рыбы

Исследователи из четырёх университетов обнаружили, что микроб, часто встречающийся в Чесапикском заливе и других водоёмах, выделяет яд не только для самозащиты, но и чтобы оглушить и обездвижить добычу, которую планирует съесть. Эти данные об водорослях, связанных с массовой гибелью рыбы, могут привести к новым способам замедления роста этих крошечных, но токсичных морских существ.

Учёные изучили поведение клетки водоросли Karlodinium veneficum, известной как динофлагеллята и встречающейся в эстуариях по всему миру. Ежегодно на меры по контролю динофлагеллят по всему миру тратятся миллионы долларов. Этот конкретный вид известен выделением вещества под названием карлотоксин, которое крайне губительно для жабр рыб. Karlodinium veneficum образует масштабные цветения в Чесапикском заливе и других местах, нанося немедленный вред водной жизни, включая гибель рыбы.

«Это новое исследование открывает путь к снижению частоты и интенсивности цветений путём сокращения доступности добычи», — сказал Аллен Плейс из Института морских и экологических технологий. — «Сокращая питательную нагрузку, которая кормит добычу Karlodinium, и возвращая самого продуктивного фильтратора залива — восточную устрицу, — мы могли бы по сути ограничить способность Karlodinium к цветению».

Плейс, в чьей лаборатории был открыт и охарактеризован карлотоксин, стал соавтором нового исследования, опубликованного на этой неделе в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Это серьёзная экологическая проблема, но мы не знали, зачем эти микробы вообще производят токсины», — сказал Джозеф Кац, соавтор статьи. — «Некоторые думали, что они просто используют токсины, чтобы отпугнуть других хищников и защитить себя. Но наше новое исследование предоставляет чёткие доказательства, что этот вид K. veneficum использует токсин, чтобы оглушить и захватить свою добычу».

Исторически учёным было сложно изучать поведение этих крошечных существ, потому что одноклеточные организмы быстро уплывали из мелкого поля фокуса микроскопа. Однако в последние годы эта проблема была решена с помощью цифровой голографической микроскопии, которая может захватывать трёхмерные изображения проблемных микробов. Эту технику разработал Кац.

В новом исследовании, где ведущим автором является Цзянь Шэн, учёные использовали ту же технику, чтобы детальнее изучить взаимоотношения между K. veneficum и её добычей — обычной одноклеточной водорослью криптофитой. Они обнаружили, что K. veneficum выделяет токсины, чтобы оглушить и обездвижить добычу перед поглощением, вероятно, для повышения успешности охоты и стимулирования собственного роста.

Это существенно меняет понимание того, что позволяет формироваться и расти вредоносным цветениям водорослей. Исследователи пришли к выводу, что производство яда микробами, по-видимому, в большей степени связано с ростом через поглощение «готового» источника пищи — клетки криптофиты, — а не с механизмом самозащиты.

«В статье мы ответили на вопрос, зачем эти сложные [токсичные] молекулы вообще создаются в природе, и определили возможный альтернативный механизм, вызывающий массовое цветение», — сказал Шэн.