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
Экспериментальный лазер передал данные с зонда «Психея» на расстоянии 226 млн километров
Космос
Посмотрите на самое близкое фото обломка ракеты в космосе
Космос
Ученые нашли следы древних ритуалов майя на благословение
Наука
В Китае появились батареи со сверхбыстрой зарядкой для электрокаров: запас хода составляет 1000 км
Новости
Найдены скрытые «дорожки для мертвых»: их обнаружили с помощью лидара
Наука
Беспилотные грузовики Evocargo начинают работу во «Внуково» в рамках эксперимента
Новости
«Человеческие нейронные сети потребляют около 20 Вт, а искусственные — сотни ватт»
Технологии
Ученые считают, что недалеко от Земли есть «живая» планета
Новости
Китай готов к автономным летающим такси: когда будут первые полеты
Новости
Посмотрите на сотни черных «пауков», которые заполонили Марс весной
Космос
Где похоронен Платон: ученые наконец-то нашли ответ
Наука
Почему мужчины умирают в России на 10 лет раньше женщин: в Минздраве назвали причину
Новости
Крошечный и тонкий экран отслеживает активность мозга во время операции
Новости
Российские школьники создают автономную систему для борьбы с браконьерами
Новости
Телескоп НАСА наблюдал сверхновую, которая противоречит современным теориям
Космос
Данные передали со скоростью 25 Мбит/с на расстоянии в 226 000 000 км
Космос
Мертвая звезда осветила мощной вспышкой соседнюю галактику
Космос
Биологи представили альтернативную теорию происхождения строительных блоков жизни
Наука
Биоинженеры спроектировали клетки-киллеры для терапии рака мозга
Наука
Как Process Mining и Task Mining повышают эффективность и прибыльность бизнеса
Мнения