Раскрыт механизм выживания водорослей в соленом и холодном озере Антарктиды

Глицерин вырабатывается рядом организмов, от дрожжей до позвоночных, некоторые из которых используют его в качестве осмопротектора — молекулы, предотвращающей опасную потерю воды в соленой среде, в то время как другие используют его в качестве антифриза. Ученые выяснили, что два вида одноклеточных зеленых водорослей Chlamydomonas из Антарктиды, называемые UWO241 и ICE-MDV, производят высокие уровни глицерина, чтобы защитить их от осмотической потери воды и, возможно, также от обморожения. Оба вида водорослей синтезируют глицерин с помощью ферментов, кодируемых множеством копий недавно открытого семейства древних генов. Результаты исследования, опубликованные в журнале Frontiers in Plant Science, иллюстрируют важность адаптации, которая позволяет организмам не только выживать, но и процветать в экстремальных средах обитания.

Исследователи собрали оба вида Chlamydomonas на глубинах от 13 до 17 м, в районе с крутым градиентом солености, в озере Бонни, постоянно покрытом льдом озере в Сухих долинах Мак-Мердо на Земле Виктории, Антарктида. Ранее они показали, что оба вида замечательно адаптированы к своей экстремальной среде обитания с фотосинтетическим аппаратом, адаптированным к холоду, солевому раствору и плохому освещению, новыми белками, более жидкими клеточными мембранами, которые функционируют при низких температурах, и белками, связывающими лед, которые защищают их от повреждений при замораживании-оттаивании.

Наша общая цель — понять, как микроорганизмы выживают в экстремальных условиях окружающей среды. Виды Chlamydomonas из озера Бонни хорошо подходят для таких исследований, потому что они подвержены множеству экстремальных условий, в том числе низкой освещенности, низкой температуре, окислительному стрессу и высокой солености. Представленные результаты являются первыми, показывающими, что производство глицерина микроорганизмами, которое хорошо известно в теплых и соленых средах, также важно в полярных регионах.

доктор Джеймс Реймонд, адъюнкт-профессор исследований в Школе естественных наук Университета Невады

UWO241 и ICE-MDV несут три и пять копий семейства генов, которые синтезируют глицерин в отдаленных водорослях из умеренного климата. В лаборатории UWO241 неуклонно увеличивает внутриклеточную концентрацию глицерина более чем в четыре раза по мере увеличения концентрации соли в среде с 400 до 1 300 мМ NaCl, что примерно в 0,8-2,5 раза больше солености морской воды. Они также демонстрируют параллельное увеличение транскрипции ДНК в РНК одной из копий гена, что убедительно свидетельствует о том, что это семейство генов также необходимо и достаточно для синтеза глицерина в Chlamydomonas из озера Бонни.

Филогенетическое «генеалогическое древо», основанное на сходстве белковых последовательностей, показывает, что это семейство генов является древним, возможно, восходящим к происхождению эукариотических организмов более миллиарда лет назад, в то время как множественные копии внутри каждого вида являются результатом недавних дупликаций генов с последующим их расхождением с течением времени. Эти белки содержат три области: метку, которая направляет его в хлоропласт (место фотосинтеза), домен, который превращает молекулу дигидроксиацетонфосфата в глицерин-3-фосфат, и другой домен, который превращает этот промежуточный продукт в глицерин.

Ученые подчеркивают, что глицерин является основным, но, вероятно, не единственным осмопротектором при Chlamydomonas из озера Бонни: увеличение внутриклеточного сахара и аминокислот также может помочь поддерживать осмотическое равновесие. Chlamydomonas могут также продуцировать глицерин дополнительными путями, например, путем разложения триглицеридов.

Недавние открытия способности микроорганизмов выживать в экстремальных условиях окружающей среды уже оказывают большое влияние на нынешние представления о возможности жизни на других телах Солнечной системы, где, по-видимому, в изобилии находятся холодные, соленые водоемы и даже океаны, заключают ученые.

Читать также

Российские физики изучили условия, при которых не работает третий закон Ньютона

После введения российской вакцины у добровольцев нашли 144 побочных эффекта

Ученые узнали состав астероида неизвестного происхождения Оумуамуа

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Древний кинжал нашли в Твери: ученые выяснили его возраст
Наука
Редкое астрономическое явление можно увидеть уже в эту пятницу
Космос
Ученые раскрыли, как появились невозможные черные дыры
Космос
Минпромторг закроет параллельный импорт ноутбуков и серверов HP и Fujitsu
Новости
При Трампе пошлины на азиатские солнечные панели выросли до рекордных 3521%
Новости
ИИ помог выиграть 36 млн в лотерею: можно ли это повторить
Новости
Зонд «Люси» сфотографировал астероид необычной формы
Космос
Крупнейшая структура во Вселенной больше и ближе к Земле, показывают гамма-всплески
Космос
Разработан метод для быстрого обнаружения ДНК в образце с помощью света вместо ПЦР
Наука
Huawei выпускает чип Ascend 910C в ответ на торговые ограничения для Nvidia
Новости
Создана упаковка для транспортировки и длительного хранения донорской крови
Наука
Теорию относительности Эйнштейна проверят на орбите Земли
Космос
«Фабрику» железного века по производству краски нашли в Израиле: она проработала 500 лет
Наука
В Японии испытали летающие молниеотводы: дроны, которые привлекают молнии
Новости
Шимпанзе впервые попали на видео во время «вечеринки» с алкоголем
Наука
В Госдуме хотят проверять владельцев российских сайтов через Госуслуги
Новости
Физики разработали кубиты с увеличенным временем жизни для квантовых устройств
Наука
Астрономы подтвердили открытие первой «одинокой» черной дыры
Космос
Создан металл, который не теряет прочности при самых экстремальных температурах
Наука
Сколько яиц и кулича можно съесть на Пасху: врачи назвали допустимую норму
Наука