Сотрудники Института биологии южных морей имени О. А. Ковалевского РАН совместно с японскими коллегами исследовали биохимический состав кладофоры из очень соленого Херсонесского озера в Крыму. Эксперименты доказали потенциал этой водоросли для местной индустрии: она содержит довольно много полезных для организма человека и животных пигментов. В частности, по содержанию лютеина она в десять раз превосходит некоторых своих морских родственников.
Маты кладофоры на Херсонесском озере. На фото – Александр Празукин, ведущий научный сотрудник ИнБЮМ / ©Николай Шадрин / ИнБЮМ
Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы на страницах журнала Algal Research. Нитчатая зеленая водоросль кладофора – одно из самых распространенных растений мира, живущее и в пресных, и в очень соленых водоемах. Как и другие ее «собратья» по отделу, последнее время она привлекает внимание исследователей: в зеленых многоклеточных водорослях содержатся разнообразные биологически активные соединения.
Так, в самой кладофоре обнаружены белки, аминокислоты, минералы и незаменимые жирные кислоты — необходимый компонент рациона как человека, так и животных. Из этой водоросли можно получать ценные медицинские препараты, а именно пигменты. К ним относятся, например, каротиноиды — антиоксиданты и предшественники витамина А.
«Водоросли уже сейчас считают дешевым и эффективным ресурсом для получения полезных веществ. Кладофора способна образовывать донные и плавучие маты, которые чрезвычайно плотны: на квадратный метр может приходиться один-два килограмма сухой массы. С учетом того, что водоросль быстро размножается, даже на небольшом озере за лето можно получить целых десять тонн сухой кладофоры.
Нам было интересно изучить биохимический состав этой водоросли из гиперсоленого Херсонесского озера на южном побережье Крыма», – рассказывает первый автор статьи Александр Празукин, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института биологии южных морей имени О. А. Ковалевского (ИнБЮМ) РАН.
Авторы статьи отбирали образцы из матов, образованных водорослью, получали экстракты и изучали их. Жидкие пробы исследовали методами ультрафиолетовой спектрофотомерии и высокоэффективной жидкостной хроматографии. Первый позволяет не только качественно, но и количественно определить содержание веществ в образце: соединения имеют пики поглощения на определенных длинах волн – по их высоте можно понять, какова концентрация, например, пигмента.
Второй метод основан на том, что смесь разделяется на компоненты при движении вдоль некоторой неподвижной фазы, разное взаимодействие составляющих с последней и позволяет на выходе увидеть разнородные «фронты». На выходе из хроматографа стоял масс-спектрометр, суть работы которого заключается в ионизации образца и получении графиков, показывающих отношение массы к заряду (отличие в природе соединений также даст уникальные пики).
У матов кладофоры слоистое строение, что оказалось заметно не только визуально, но и в результатах анализа. Самым «богатым» оказался нижний слой, поскольку он надежно защищен от избытка солнечного света, пересыхания и колебаний температур. Здесь ученые обнаружили больше всего потенциально интересных для производства веществ.
«Кладофора способна синтезировать лютеин и его изомеры. Это желтый пигмент, который наши организмы производить не могут. Он улучшает когнитивную функцию, снижает риск развития рака, оказывает существенное противовоспалительное действие, принимает активное участие в биохимических процессах в хрусталике и сетчатке глаза. Еще один важный и очень редкий пигмент – сифонаксантин. О нем пока мало известно, но есть данные, что он может подавлять критические для развития атеросклероза процессы», – рассказывает соавтор статьи Елена Гуреева, кандидат биологических наук, научный сотрудник ИнБЮМ РАН.
«Кладофора из Херсонесского озера по содержанию лютеина превосходит некоторых своих морских родственников в десять раз, хотя ей очень далеко до съедобных водорослей, тоже синтезирующих сифонаксантин. Тем не менее, она, благодаря гигантской продуктивности, все равно является перспективным источником сырья для получения различных биологически активных веществ.
Это важно и для развития крымской биотехнологической индустрии как стратегического элемента улучшения социально-экономической ситуации в регионе и перехода к устойчивому развитию», – добавляет руководитель проекта по гранту РНФ Елена Ануфриева, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ИнБЮМ РАН.
