Зеленые водоросли, которые эволюционировали, чтобы выдерживать враждебные и изменчивые условия в солончаках и внутренних солончаках, как ожидается, переживут изменение климата благодаря выносливым генам, которые они украли у бактерий, согласно исследованию под руководством Рутгерса.
По словам старшего автора Дебашиша Бхаттачарьи, эти одноклеточные виды зеленых водорослей Picochlorum дают ключ к пониманию того, как природа может изменять геномы, и предлагают способы, с помощью которых ученые могут когда-нибудь создать более устойчивые водоросли, которые будут служить биотопливом и обеспечивать другие преимущества., заслуженный профессор Университета Рутгерса в Нью-Брансуике.
Выводы показывают, как миниатюрные геномы зеленых водорослей эволюционировали из более крупных геномов их пресноводных предков, чтобы стать устойчивыми первичными производителями органических соединений, которые поддерживают экосистемы. Этот переход к более соленой и более враждебной среде, достигаемый пикохлором, происходил в течение миллионов лет, но параллелен тому, что происходит сейчас в более быстром масштабе из-за изменения климата, сказал Бхаттачарья, который работает в отделе биохимии и микробиологии в Школе окружающей среды. и биологических наук.
«Эти фотосинтезирующие виды крошечные и имеют небольшой геном по сравнению с человеческим, но им удалось выжить во враждебных условиях, таких как солончаки и солончаки, где свет и соленость сильно колеблются в зависимости от сезона», - сказал он.
Ведущий автор Фатима Фофлонкер, которая получила докторскую степень в Школе последипломного образования Рутгерса и является постдокторским исследователем в Брукхейвенской национальной лаборатории, обнаружила, что вид зеленых водорослей Picochlorum украл гены у бактерий, позволяя им справляться с соль и другие физические нагрузки. Фофлонкер обнаружил, что один из видов Picochlorum имеет один из самых стабильных процессов фотосинтеза, известных как расщепление воды с выделением кислорода. Этот вид эффективно работает при быстро меняющихся уровнях низкой и высокой освещенности, типичных для мутной прибрежной среды или мелководных прудов на высокогорных равнинах Соединенных Штатов. Другой вид, выделенный из Национального заповедника дикой природы Солт-Плейнс в Оклахоме, содержит две очень разные копии (аллели) примерно трети генов в своем геноме, чтобы увеличить диапазон своих реакций на стресс окружающей среды.
Понимание того, как микроводоросли адаптируются к быстро меняющейся среде, может помочь выяснить потенциальное влияние изменения климата на биологию в основе пищевой цепи, говорят исследователи. Следующие шаги включают разработку устойчивых видов Picochlorum в качестве сырья для биотоплива и в качестве объектов генной инженерии для производства биопродуктов. Такая работа ведется в Министерстве энергетики США и различных исследовательских лабораториях.
Эти виды были изучены на предмет потенциального использования для очистки сточных вод, производства биомассы и использования в качестве корма в аквакультуре, отмечается в исследовании. Используя генетические инструменты, ученые уже манипулировали одним видом, чтобы увеличить выработку липидов.