Исследуя культуры диатомовых водорослей, выделенных из почв Европы и Азии, ученые из Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН обнаружили пять новых видов. В том числе несколько уникальных для этих территорий, хотя раньше считалось, что водоросли этого рода распространены по всему земному шару. 25 штаммов этих организмов разделили на виды по сходству генов и внешнему строению покровов, создав тем самым коллекцию, которая может стать основной для поиска улучшенных способов производства веществ, важных для медицины, фермерства и рыбных хозяйств, ведь диатомовые водоросли быстро растут и могут накапливать полезные вещества даже при недостатке питания в среде.
Колбы с питательной средой, в которых происходит накопление биомассы диатомовых водорослей для биохимических исследований. Здесь — биомасса разных штаммов рода Hantzschia / ©Евгений Мальцев/ИФР РАН
Исследование выполнено при поддержке Президентской программы Российского научного фонда (РНФ) и опубликовано в журнале Scientific Reports. Диатомовые водоросли, или диатомеи, — одноклеточные водоросли, обитающие практически везде — от почвы и льда до соленых и пресных водоемов. Их отличительная черта — своеобразный «панцирь» из диоксида кремния, который по форме напоминает мыльницу или обувную коробку — одна створка чуть меньше и входит во вторую.
Тонкий рисунок на «панцире» — важный признак для обнаружения родства между разными видами водорослей. Сейчас среди диатомей насчитывается примерно 20–25 тысяч видов, которые создают примерно четверть всего органического вещества на планете. Их систематика постоянно пересматривается из-за появления новых, более совершенных методов как микроскопии, так и молекулярного анализа.
«Hantzschia — это род диатомовых водорослей, представители которого обитают в самых разных местах. Мы изучили строение и эволюционные связи 25 почвенных штаммов диатомовых водорослей, которые в более ранних исследованиях могли быть отнесены к виду Hantzschia amphioxys. Детальные морфологические и молекулярно-генетические исследования показали, что выборка состояла из семи различных видов Hantzschia, включая пять совершенно новых для науки», — рассказывает Евгений Мальцев, кандидат биологических наук, руководитель проекта по гранту РНФ, ведущий научный сотрудник Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева (ИФЗ) РАН.
В своей работе ученые исследовали водоросли, выделенные из почвы и лесной подстилки из разных частей Евразии, а также несколько культур из коллекции Университета Гента (Бельгия). Образцы разделяли на виды по размеру «панциря» и рисунку на нем, а также с помощью сравнения последовательностей ДНК — если быть точнее, двух рибосомальных генов и одного хлоропластного.
Для исследования покровов использовали электронную и световую микроскопию. В результате было найдено пять новых видов, в том числе несколько уникальных для этой зоны. При этом раньше считалось, что из рода Hantzschia в почвах Евразии обитают исключительно виды-космополиты, то есть те, которые распространены по всему земному шару.
Это исследование можно назвать интересным не только с чисто теоретической точки зрения. Диатомовые водоросли синтезируют многие полезные вещества — например, омега-3. Это группа ненасыщенных жирных кислот, которая поддерживает нормальный уровень холестерина в крови и является обязательным компонентом сбалансированной диеты.
«Ценность именно диатомовых водорослей в том, что они быстро растут и могут накапливать полезные вещества даже при недостатке питания в среде. Новые же штаммы водорослей могут стать основной для поиска улучшенных способов производства веществ, важных для медицины, а также фермерства и рыбных хозяйств. Созданная коллекция штаммов Hantzschia, выделенных из географически удаленных и разнотипных экосистем, поможет в этом», — заключает Евгений Мальцев.
