Можно подумать, что потеря 25 процентов ваших генов станет большой проблемой для выживания. Но не для красных водорослей, включая морские водоросли, которыми заворачивают суши.
Предок красных водорослей потерял около четверти своих генов примерно миллиард лет назад, но водоросли по-прежнему стали доминирующими в прибрежных прибрежных районах по всему миру, по словам профессора Рутгерского университета в Нью-Брансуике Дебашиша Бхаттачарьи, соавтор исследования в журнале Nature Communications.
Исследование может помочь в создании генетически измененных морских водорослей, которые можно было бы использовать в качестве сельскохозяйственных культур, помочь предсказать распространение вредителей морских водорослей и - по мере потепления климата и возможного увеличения загрязнения - контролировать инвазивные водоросли, покрывающие береговые линии.
Ученые считают, что 25-процентная потеря генетического материала является результатом адаптации предков красных водорослей к экстремальным условиям, таким как горячие источники или среда обитания с низким содержанием питательных веществ. Именно тогда геном этих водорослей стал меньше и более специализированным. Так как же им удалось избежать этих непростых условий и заселить так много разных мест обитания?
«Это история, похожая на восстание Феникса из пепла, и исследование отвечает на важный вопрос эволюции», - сказал Бхаттачарья, выдающийся профессор кафедры биохимии и микробиологии Школы экологических и биологических наук.. «Эта линия имеет удивительную эволюционную историю, и сейчас водоросли процветают в гораздо более разнообразной среде, чем горячие источники."
Красные водоросли включают фитопланктон и морские водоросли. Нори и другие красные водоросли являются основными сельскохозяйственными культурами в Японии, Корее и Китае, где они, помимо прочего, используются для обертывания суши. Красные водоросли также используются в качестве пищевых загустителей и эмульгаторов, а также в экспериментах по молекулярной биологии. Между тем морские водоросли-вредители и инвазивные виды становятся общей угрозой для береговых линий, иногда затапливая их.
Ученые выдвинули гипотезу, что предок красных водорослей был способен адаптироваться к самым разнообразным световым условиям, развив гибкие светособирающие устройства. И их результаты убедительно подтверждают эту гипотезу. Они создали высококачественную последовательность генома Porphyridium, одноклеточной красной водоросли. Они обнаружили, что многие дуплицированные, а также диверсифицированные семейства генов связаны с фикобилисомами - белками, которые улавливают и передают световую энергию фотосистеме II (белковому комплексу, поглощающему свет) для расщепления воды, что является важным первым шагом в фотосинтезе, питающем нашу планету.
Ключевым компонентом фикобилисом являются «линкерные белки», которые помогают собирать и стабилизировать этот белковый комплекс. Результаты показывают значительное разнообразие линкерных белков, которые могли повысить способность к фотосинтезу, и могут объяснить, как водоросли теперь процветают в различных средах, от прибрежных районов до коралловых рифов..