Группа синтетических биологов из Нью-Йоркского университета Абу-Даби (NYUAD) определила новые генетические мишени, которые могут привести к безопасным, биологически обоснованным подходам к борьбе с морским биообрастанием - процессом связывания морских микроорганизмов, растений или водорослей. к подводным поверхностям. Биообрастание по-прежнему представляет собой серьезную проблему для аквакультуры и морской коммерческой деятельности, причем одним из наиболее распространенных примеров является днище грузовых судов, где присутствие прикрепленных морских организмов может изменить гидродинамику судов, вызывая повреждения и увеличивая потребление топлива.
В дополнение к своим финансовым и эксплуатационным последствиям, биообрастание имеет экологические последствия, поскольку оно может занести инвазивные виды в новую среду, когда суда меняют местонахождение. Текущий метод предотвращения биологического обрастания - это химические вещества, токсичные для морских экосистем.
Новое исследование, проведенное под руководством научного сотрудника NYUAD Вейци Фу и доцента биологии Куроша Салехи-Аштиани, идентифицировало 61 ключевой сигнальный ген, некоторые из которых кодируют белковые рецепторы, которые включаются во время поверхностной колонизации доминирующей группы фитопланктон (микроскопические морские водоросли). Исследователи из NYUAD показывают, что, увеличивая уровень обнаруженных генов и белковых рецепторов, можно манипулировать активностью этих морских планктонных клеток по биообрастанию. Это исследование прокладывает путь к созданию новых экологически чистых методов защиты от обрастания.
В статье под названием «Гены GPCR как активаторы путей поверхностной колонизации модельной морской диатомовой водоросли», опубликованной в междисциплинарном журнале iScience, Салехи-Аштиани и его команда изучили процесс морфологических сдвигов Phaeodactylum tricornutum, модельного вида. диатомовых водорослей. Диатомовые водоросли являются одной из самых разнообразных и экологически важных групп фитопланктона, а также признаны ведущими участниками биообрастания во всем мире. В процессе биообрастания фитопланктон принимает овальную или круглую форму, образуя биопленку на подводной поверхности. В этом исследовании представлена основная молекулярная связь, которая позволяет клеткам P. tricornutum трансформироваться и вызывать биообрастание.
«Поскольку морское биообрастание на погруженных в воду искусственных сооружениях, таких как корпуса кораблей, садки для аквакультуры и трубы для обработки морской воды, имеет серьезные экономические последствия, существует острая необходимость в поиске безопасного метода предотвращения обрастания», - сказал Салехи-Аштиани. «Рецепторы и сигнальные пути, описанные в этом исследовании, прокладывают путь к целенаправленной разработке новых методов борьбы с обрастанием, которые менее вредны для глобальных морских экосистем», - добавляет Фу, ведущий автор статьи..
В начале 21 века Международная морская организация запретила использование многих широко распространенных методов защиты от обрастания, основанных на химическом методе, из-за их высокой токсичности по отношению к морским организмам. С тех пор наблюдается всплеск исследований, направленных на поиск экологически безопасных методов защиты от обрастания. Поскольку механизм биологического обрастания как на клеточном, так и на молекулярном уровне ранее был неизвестен, сигнальные гены и белковые рецепторы, выявленные в ходе этого исследования, дают ключевое представление о мишенях для будущих экологически безопасных методов борьбы с обрастанием.