Вредные цветения водорослей угрожают пресноводным экосистемам и токсичны для позвоночных. Они подавляют рост конкурирующих водорослей, выделяя химические вещества, которые лишают их жизненно важного витамина.
Открытие описано в новом исследовании из Корнельского университета, в котором рассказывается, как цианобактерии Microcystis aeruginosa манипулируют окружающей средой, чтобы получить преимущества и захватить водную толщу. Это приводит к вредным цветениям водорослей и образованию матов в озёрах жарким летом.
«Microcystis, по-видимому, способна всё больше и больше доминировать в условиях меняющегося климата», — говорит Бет Ахнер, профессор кафедры биологической инженерии и инженерии окружающей среды и автор соответствующей статьи.
Исследование показывает
Исследование показывает, что M. aeruginosa производит и выделяет химические вещества, называемые антивитаминами, которые имитируют тиамин, также известный как витамин B1. В присутствии антивитаминов другие виды водорослей, некоторые из которых не могут синтезировать собственный тиамин, поглощают химические вещества из воды и не могут отличить их от настоящего витамина.
Внутри хозяина химические вещества имитируют витамин B1 и ингибируют тиаминзависимые ферменты, необходимые для роста. Исследование также показало, что у M. aeruginosa есть специализированный фермент биосинтеза тиамина, который делает её устойчивой к антивитаминам, которые она производит.
Причины увеличения частоты вредных цветений водорослей
Хотя частота вредных цветений водорослей увеличилась, причины этого были неясны. Люди предполагают, что рост связан со стоком с водосборов, который переносит загрязнения и макроэлементы, такие как фосфор и азот, — говорит Ахнер. Исследователи также озадачены тем, почему цветения происходят даже в очень чистых озёрах, таких как озеро Скейнэтилес в регионе Фингер-Лейкс в Нью-Йорке.
«Никто никогда не показывал, что у этого организма есть преимущество в поглощении этих макроэлементов по сравнению с другими водорослями», — сказала Ахнер.
Кроме того, M. aeruginosa производит химические вещества, токсичные для позвоночных. «Если у вас есть собака, которая лакает воду на берегу и проглатывает эти организмы, у неё может развиться тяжёлое заболевание и даже смерть», — говорит Ахнер.
Используя метод, называемый количественной полимеразной цепной реакцией (qPCR), исследователи идентифицировали несколько генов, которые, по их мнению, участвуют в производстве антивитаминов, — сказала Ахнер. Соавторы из Орегонского государственного университета поделились данными, которые выявили присутствие антивитамина бациметрина в окружающей среде и на повышенных уровнях, когда происходило цветение M. aeruginosa.
Мохаммад Яздани, научный сотрудник кафедры биологической инженерии и инженерии окружающей среды, является первым автором статьи.
Предоставлено Корнельским университетом.