Специалисты Института цитологии РАН (ИНЦ РАН) выявили ключевые закономерности работы генов в условиях нехватки фосфора у динофлагеллят – микроскопических обитателей прибрежных зон, известных как главная причина токсичных «красных приливов». Новые данные открывают перспективу для детального изучения жизненных циклов этих организмов и прогнозирования масштабных «цветений» в мировом океане.
Динофлагелляты и их токсичные "цветения"
Динофлагелляты — это одноклеточные водные микроорганизмы, в основном морские. Они печально известны способностью вызывать массовые "цветения" ("красные приливы") в прибрежных водах, когда их численность резко возрастает и вырабатываются опасные токсины.
Глобальная проблема и поиск решений
«Красные приливы» – регулярное явление в важнейших акваториях планеты, включая российские дальневосточные регионы, Черное и Азовское моря. Учащение подобных событий связывают с климатическими изменениями, загрязнением и ростом концентрации питательных веществ, таких как фосфор, в океане. Прогнозирование этих опасных явлений невозможно без углубления знаний о жизненных циклах токсичных микроводорослей.
Сложный жизненный цикл под микроскопом
«Жизненные циклы динофлагеллят невероятно сложны, с чередованием стадий и форм размножения, что напрямую влияет на развитие "цветений". Их регуляция, особенно на молекулярном уровне, остается загадкой. Мы исследовали экспрессию генов у динофлагеллят вида Prorocentrum cordatum в условиях дефицита фосфора», — объясняет старший научный сотрудник Лаборатории цитологии одноклеточных организмов ИНЦ РАН Мария Бердиева.
Фосфорный голод как сигнал к изменениям
Эксперименты ИНЦ РАН выявили поразительный факт: двухнедельный недостаток фосфатов в среде резко увеличил число динофлагеллят с двойным набором ядерной ДНК. Это важный признак перехода клеток к половому процессу размножения.
Молекулярная расшифровка ответа
Глубокий молекулярный анализ РНК динофлагеллят подтвердил масштабную перестройку работы их генома: уровень экспрессии изменился у 196 генов! Примечательно, что впервые ученые зафиксировали изменения именно в генах, управляющих ключевыми белками мейотического деления – основы полового размножения.
Новая надежда для экологии
«Наши результаты ярко подтверждают гипотезу о запуске половой фазы P. cordatum при дефиците фосфора. Это фундаментальный шаг вперед! Теперь мы лучше понимаем процессы в естественных экосистемах, особенно при наблюдаемых колебаниях фосфатов во время "цветений". Наши данные открывают путь к более точному прогнозированию этих событий», — с оптимизмом отмечает Мария Бердиева.
Работа проведена при поддержке гранта РНФ (№ 22-74-10097).
Информация от пресс-службы Института цитологии Российской академии наук.
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
