По словам ученых, по мере того, как это обогащение питательными веществами, или «эвтрофикация», увеличивается, увеличивается и доля токсин-продуцирующих штаммов цианобактерий во вредных цветениях водорослей.
Исследователи из Университета штата Орегон и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл в пятницу в журнале Science расскажут о недавних результатах анализа.
Цианобактерии — одни из самых древних микроорганизмов на Земле, появившиеся около 3 лет назад.5 миллиардов лет до того времени, когда планета была лишена кислорода и лишена большей части жизни.
Считается, что эти бактерии производили кислород, который проложил путь для развития земной жизни. Исследователи говорят, что они очень адаптивны и настойчивы, и сегодня они снова приспосабливаются к новым условиям таким образом, что ставит под угрозу часть жизни, которую они изначально сделали возможной.
Особое беспокойство вызывает Microcystis sp., почти повсеместная цианобактерия, которая процветает в теплых, богатых питательными веществами и стоячих водах по всему миру. Как и многие цианобактерии, он может регулировать свое положение в толще воды и часто образует зеленые накипи, похожие на краску, у поверхности.
В ярко освещенной окислительной среде цианобактерии, продуцирующие микроцистин, имеют преимущество в выживании по сравнению с другими формами цианобактерий, которые не являются токсичными.
Со временем они могут вытеснить нетоксичные штаммы, в результате чего соцветия становятся все более токсичными.
«Цианобактерии — это в основном тараканы водного мира, они — незваные гости, которые просто никуда не денутся», — сказал Тимоти Оттен, научный сотрудник Колледжа наук и Колледжа сельскохозяйственных наук ОГУ. Его работа была поддержана Национальным научным фондом.
«Если учесть их эволюционную историю и тот факт, что они сохранялись даже во время ледниковых периодов и ударов астероидов, неудивительно, что их чрезвычайно трудно удалить, когда они закрепились в озере», — сказал он. "По большей части лучшее, что мы можем сделать, — это попытаться свести к минимуму условия, способствующие их распространению."
Исследователям не хватает обширных исторических данных о событиях цветения и связанной с ними токсичности, чтобы поместить текущие наблюдения в долгосрочный контекст. Однако Оттен сказал: «Если вы отправитесь искать цианобактерии, вырабатывающие токсины, скорее всего, вам не придется долго искать, пока вы не найдете их."
В Соединенных Штатах насчитывается более 123000 озер размером более 10 акров, и, согласно последней оценке EPA National Lakes Assessment, по крайней мере одна треть может содержать цианобактерии, продуцирующие токсины.
Плотины; повышение температуры и концентрации углекислого газа; засухи; и увеличенный сток питательных веществ с городских и сельскохозяйственных земель — все это усугубляет проблему.
Многие большие эвтрофные озера, такие как озеро Эри, ежегодно страдают от цветения водорослей, настолько массового, что они видны из космоса.
Исследователи, изучающие токсины цианобактерий, говорят, что маловероятно, чтобы их истинная функция заключалась в токсичности, поскольку они на самом деле предшествовали любым хищникам. Новое исследование показывает, что мощный токсин печени и возможный канцероген, микроцистин, играет защитную роль в цианобактериях и помогает им реагировать на окислительный стресс.
Вероятно, это одна из причин, по которой гены, участвующие в его биосинтезе, так широко распространены среди цианобактерий и сохраняются на протяжении миллионов лет.
Из-за их плавучести и расположения токсинов в основном внутри клетки риски воздействия наиболее высоки у поверхности воды, что вызывает опасения при плавании, катании на лодках и других развлекательных целях.
Кроме того, поскольку цветение цианобактерий укоренилось и обычно происходит каждое лето в пораженных системах, хроническое воздействие питьевой воды, содержащей эти соединения, является важной проблемой, требующей большего внимания, сказал Оттен.
«У менеджеров по качеству воды есть набор инструментов для смягчения проблем, связанных с токсичностью цианобактерий, при условии, что они знают о проблеме и вынуждены действовать», — сказал Оттен. "Но нет никаких официальных правил о том, как реагировать на события цветения.
«Нам необходимо повысить осведомленность общественности об этих проблемах», — сказал он. "С потеплением климата, повышением уровня углекислого газа, плотинами на большем количестве рек и чрезмерным поступлением питательных веществ в наши водные пути масштабы и продолжительность цветения токсичных цианобактерий будут только ухудшаться."