Среда, 21 февраля, 2024
ДомойБиологияОгромные последствия: ученые обнаружили водоросли, которым для выживания не нужен витамин B12

Огромные последствия: ученые обнаружили водоросли, которым для выживания не нужен витамин B12

- Advertisement -

Недавнее исследование показывает, что Phaeocystis antarctica, водоросль, обитающая в Южном океане, может процветать без витамина B12, что бросает вызов предыдущим предположениям. Это открытие, указывающее на способность водорослей адаптироваться к дефициту B12 посредством уникального гена, имеет значение для экосистем Антарктики, моделей изменения климата и будущих исследований стратегий выживания водорослей в изменяющейся окружающей среде.

Дефицит витамина B12 может привести к серьезным и потенциально смертельным проблемам со здоровьем у людей. До сих пор считалось, что те же недостатки влияют и на некоторые виды водорослей. Однако недавнее исследование водорослей Феоцистис антарктический (П. Антарктида), подвергшийся воздействию различных условий содержания железа и витамина B12, показывает, что эти организмы могут выжить без витамина B12. Это открытие противоречит более ранним предсказаниям, сделанным с помощью компьютерного анализа последовательности генома, демонстрируя неожиданную устойчивость водорослей к дефициту B12.

Водоросль, обитающая в Южном океане, начинается с одной клетки, которая может трансформироваться в колонии размером в миллиметр. Исследование было опубликовано в PNAS и проведено Массачусетский технологический институт, WHOI, Институт Дж. К. Вентера и Океанографический институт Скриппса (UCSD). Было обнаружено, что в отличие от других ключевых полярных фитопланктонов, П. Антарктида могут выжить с витамином B12 или без него.

«Витамин B12 действительно важен для метаболизма водорослей, поскольку он позволяет им вырабатывать ключевую аминокислоту. кислота более эффективно», — сказал Макото Сайто, один из соавторов исследования и старший научный сотрудник Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI). «Если вы не можете получить витамин B12, у жизни есть способы его получить. аминокислоты медленнее, что приводит к замедлению их роста. В данном случае есть две формы фермента, вырабатывающего аминокислоту метионин: одна требует B12, а другая работает гораздо медленнее, но не нуждается в B12. Это означает П. Антарктида обладает способностью адаптироваться и выживать при низкой доступности B12».

Исследователи проводят исследование П. Антарктиды на борту НИС «Палмер» в море Росса. Фото: Макото Сайто.

Открытие гена MetE

К такому выводу пришли исследователи, изучив П. Антарктида белков в лабораторной культуре, а также поиск ключевых белков в полевых образцах. Во время своих наблюдений они обнаружили, что у водорослей есть B12-независимый слитый белок метионинсинтазы (MetE). Ген MetE не нов, но ранее считалось, что он не принадлежит П. Антарктида. MetE дает водорослям возможность адаптироваться к низкой доступности витамина B12.

«Это исследование показывает, что реальность более сложна. Для большинства водорослей поддержание гибкого метаболизма витамина B12 полезно, учитывая, насколько скудны запасы этого витамина в морской воде», — сказала Дипа Рао, ведущий исследователь исследования и бывший постдок Массачусетского технологического института. «Такая гибкость позволяет им вырабатывать незаменимые аминокислоты, даже если они не могут получить достаточное количество витамина из окружающей среды. Подразумевается, что классификация водорослей на нуждающиеся или не требующие B12 может быть слишком упрощенной».

Айсберг плавает в холодных водах Антарктиды. Фото: Макото Сайто, Океанографический институт Вудс-Хоул.

Считалось, что Антарктида, которая находится в основании пищевой цепи, полностью контролируется железом. Открытие гена MetE также указывает на то, что витамин B12, вероятно, играет важную роль. Из-за своего присутствия в П. АнтарктидаАдаптивность водорослей дает им потенциальное преимущество для цветения ранней южной весной, когда бактерий, вырабатывающих B12, становится меньше.

Будущие направления исследований

Это открытие также имеет последствия для изменения климата. Южный океан, где П. Антарктида обнаружен, играет значительную роль в углеродном цикле Земли. П. Антарктида поглощает CO2 и выделяет кислород через фотосинтез.

«По мере потепления глобального климата в прибрежные районы Южного океана в результате таяния ледников попадает все больше железа», — сказал Сайто. «Важно предсказать, что будет следующим ограничивающим фактором после железа, и B12, по-видимому, является одним из них. Разработчики климатических моделей хотят знать, сколько водорослей растет в океане, чтобы получить правильные прогнозы, и они параметризовали железо, но еще не включили B12 в эти модели».

«Нам особенно интересно узнать больше о степени разнообразия уровней штаммов. Будет интересно посмотреть, будут ли независимые штаммы B12 иметь конкурентное преимущество в более теплом Южном океане», — сказал соавтор исследования Энди Аллен, совместный профессор Института Дж. Крейга Вентера и Океанографического института Скриппса при университете. Калифорнии, Сан-Диего. «Поскольку за независимость от B12 приходится платить метаболической эффективностью, важный вопрос заключается в том, могут ли штаммы, которым требуется B12, стать зависимыми от бактерий, продуцирующих B12».

Открытие того, что П. Антарктида имеет способность адаптироваться к минимальной доступности витамина B12, оказывается верной и для многих других разновидность водорослей, которые ранее также считались строгими потребителями B12. Результаты этого исследования проложат путь для будущих исследований, связанных с углеродным циклом и тем, как различные типы водорослей выживают в холодной и суровой среде Южного океана.

Артикул: «Гибкий Б12 экофизиология Феоцистис антарктический из-за слияния B12– независимая метионинсинтаза с широко распространенными гомологами» Дипа Рао, Золтан Фюсси, Маргарет М. Брисбин, Мэтью Р. Макилвин, Дон М. Моран, Эндрю Э. Аллен, Майкл Дж. Фоллоуз и Мак А. Сайто, 2 февраля 2024 г., Труды Национальной академии наук.
DOI: 10.1073/pnas.2204075121

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме