Но до недавнего времени ученые, интересующиеся этими одноклеточными существами, почти ничего не знали об их генах.Ученые Вашингтонского университета секвенировали полный генетический состав одной из этих водорослей. Как они недавно сообщили в журнале PLOS Genetics, это только второй раз, когда исследователи секвенируют геном одной из этих экологически важных и многочисленных водорослей, известных как гаптофиты. Исследователи надеются лучше понять гаптофиты и, возможно, превратить их в важный новый инструмент для аквакультуры, производства биотоплива и питания.
«Гаптофиты действительно важны для управления углекислым газом, и они образуют важнейшее звено в водной пищевой цепи», — сказала старший автор и профессор биологии Университета штата Вашингтон Роуз Энн Каттолико. «Этот новый геном так много показывает нам об этой группе».Гаптофит Каттолико и ее команда изучали хризохромулин тобин, обитающий в океанах по всему миру. Исследователи потратили годы на серию экспериментов, чтобы упорядочить все гены хризохромулины и понять, как это существо включает и выключает разные гены в течение дня.
В процессе они обнаружили, что хризохромулина может стать идеальным объектом для исследования того, как водоросли производят жир, а этот процесс важен для питания, экологии и производства биотоплива.«Оказывается, содержание жира в них повышается днем ??и снижается ночью», — сказал Каттолико. «Очень простой шаблон, идеально подходящий для продолжения».Она считает, что эти резкие изменения содержания жира — даже в течение одного дня — могут помочь экологам понять, когда микроскопические животные в толще воды предпочитают полакомиться этими водорослями.
Но знание того, как водоросли регулируют запасы жира, также может помочь людям.«В последнее время водоросли стали более привычными для населения благодаря производству биотоплива», — сказал Каттолико. «Нам нужна была простая водоросль, чтобы следить за производством жира и регулированием жира».Это побудило Каттолико объединиться с Блейком Ховде, тогда аспирантом отдела геномных наук Университета штата Вашингтон, чтобы секвенировать полный геном этого вида.
Ховде хотел работать с водорослями в производстве биотоплива, и хризохромулина идеально подходила для этой задачи, потому что, в отличие от большинства других гаптофитов, у нее нет защитной клеточной стенки.Ховде и Каттолико обнаружили и другие сюрпризы в геноме Chrysochromulina. Как и другие водоросли и растения, Chrysochromulina использует свет для приготовления пищи в процессе фотосинтеза. Но они также обнаружили другой ген, названный ксантородопсином, который может позволить водорослям собирать свет и работать за пределами традиционного пути фотосинтеза.
Каттолико не знает, как водоросли использует этот ген, но хотел бы исследовать это в будущем.Кроме того, они идентифицировали многочисленные гены, которые, по-видимому, обладают антибиотической активностью, что может быть полезно, поскольку потребность в новых антибиотиках продолжает расти.
Но не всегда хризохромулина против бактерий. В рамках этого проекта Каттолико и ее команда обнаружили, что есть по крайней мере 10 видов бактерий, которым нравится жить рядом с Chrysochromulina.«Это приводит к некоторым интересным вопросам, — сказал Каттолико. «Хризохромулина избирательно использует свои противомикробные препараты?Каттолико хотел бы понять, как эти бактерии влияют на то, какие гены Chrysochromulina включают и выключают.
Эта информация может проложить путь к новым исследованиям экологии гаптофитов, которые могут иметь решающее значение в условиях меняющегося глобального климата.«Гаптофиты очень важны для здоровья нашего океана, особенно с учетом этих массивных — иногда токсичных — цветений, которые они производят», — сказал Каттолико. «Нам необходимо понять эту проблему, потому что экосистемы только больше пострадают от изменения климата».