Сотрудники биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова определили и описали эукариот-паразитов, которые препятствуют выращиванию микроводорослей, массово убивая их. Это поможет сразу определить наличие «убийц» в биомассe, уничтожить их и тем самым повысить продуктивность аквакультуры. Результаты работы опубликованы в журнале Eukaryotic Microbiology.
Микроводоросли — это одноклеточные организмы, которые используют солнечный свет для получения органических веществ и энергии. Сейчас потребность в их коммерческом производстве растет, поскольку они способны очищать окружающую среду и вырабатывать полезные для человека вещества, такие как жирные кислоты семейств омега-3 и омега-6. Кроме того, их можно использовать для создания биотоплива.
В условиях промышленного культивирования очень сложно сохранить чистую культуру водорослей. В ней всегда будут присутствовать бактерии, а иногда и ядерные микроорганизмы-эукариоты. Одни из них заносятся случайно, а другие необходимы водоросли для получения питательных веществ и быстрого накопления биомассы.
Цель ученых — определить эти микроорганизмы, чтобы узнать, какие из них могут существенно улучшить рост растений, и проверить, нет ли среди них патогенов человека. Более того, среди таких микроорганизмов есть паразиты, которые вызывают массовую гибель водорослей, поэтому очень важно подробно их исследовать.
Haematococcus lacustris — это зеленая микроводоросль, вырабатывающая натуральный пигмент астаксантин, который придает красный цвет мясу лососевых рыб и панцирям ракообразных. Поэтому биомасса таких водорослей используется как компонент корма в аквакультуре. Также это самый сильный природный антиоксидант, входящий в состав дорогостоящих косметических, лекарственных средств и биоактивных добавок.
«Мы исследовали эукариот-паразитов микроводоросли Haematococcus lacustris и определили, что в их биомассах находятся определенные группы грибов-микромицетов и простейших, которые наносят существенный вред водорослевым хозяйствам. Простейшие — это одноклеточные эукариоты, такие как амебы и инфузории. Сейчас данных о биологии организмов-спутников очень мало, поэтому наша работа расширяет представление о систематике и экологии простейших-паразитов водорослей», — рассказал один из авторов статьи Константин Чеканов, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
В течение трех лет авторы организовывали экспедиции на Беломорскую биологическую станцию МГУ имени М. В. Ломоносова, где обитают микроводоросли, имеющие биотехнологический потенциал. Далее они отбирали пробы и проводили микроскопический анализ образцов, чтобы описать присутствующие в них микроорганизмы. Для исследования разнообразия эукариотов авторы впервые использовали анализ метагеномных данных, который обычно ориентирован на изучение бактерий. В ходе него изучаются последовательности фрагмента гена 16SrRNA, кодирующего РНК рибосом — машин синтеза белка. При этом биологи исследуют участки, характерные для прокариотов — организмов без ядра в клетках. Однако такие наборы данных часто содержат небольшое число фрагментов эукариотических генов, попавших туда из-за своей схожести с бактериальными. В работе авторы анализировали последовательности эукариотического типа.
«Обычно такие последовательности отсеиваются как «мусорные» и неинформативные. Мы же обратили на них внимание, и оказалось, что они соответствуют микроорганизмам, присутствие которых в промышленных культурах связано с массовой гибелью водорослей. Примеры таких микроорганизмов — амебы родов Vermamoeba и Acanthamoeba, хищные инфузории. У них есть ротовой аппарат, адаптированный для заглатывания клеток, которые потом перевариваются внутри», — добавил Константин Чеканов.
Ученый отмечает, что исследование паразитов зеленой микроводоросли способствует совершенствованию борьбы с ними при промышленном культивировании. Полученные результаты позволят биологам определять такие организмы в масштабных условиях в экспресс-режиме.
В дальнейшем авторы планируют детально исследовать сообщества микроводорослей в природных условиях и при промышленном культивировании. Так они смогут выделить компоненты сообществ в чистые культуры, изучить их свойства и создать искусственные ассоциации с лучшими биотехнологическими характеристиками.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и отвечает на несколько вызовов Стратегии научно-технического развития РФ: переход к высокопродуктивному аквахозяйству, продукты которого можно использовать в производстве экологически безопасного топлива и разных медицинских и косметических средств.
Материал подготовлен при поддержке Фонда президентских грантов.
