Российские ученые обнаружили в почвах Вьетнама шесть новых для науки видов диатомовых водорослей — микроскопических организмов, заключенных в кремниевую «раковинку». Химический анализ показал, что эти водоросли богаты жирными кислотами, которые можно использовать для производства биотоплива. Результаты исследования, поддержанного грантами Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Сells.
Диатомовые водоросли — одноклеточные микроорганизмы, имеющие кремниевый панцирь в виде двух створок, — широко распространены по земному шару, при этом обитают не только в воде, но и в почве. Они играют большую роль в круговороте веществ: так, несмотря на микроскопические размеры, они активно фотосинтезируют, при этом поглощая около 25% мирового углекислого газа и производя 20% первичной биомассы на планете.
Ученые из Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН (Москва) и Института биологии внутренних вод имени И. Д. Папанина РАН (Ярославль) исследовали диатомей рода Pinnularia, который включает в себя более тысячи видов и считается одним из самых разнообразных среди почвенных водорослей. Авторы собрали десять образцов почвы из разных участков тропического Национального парка Кат Тьен во Вьетнаме, чтобы выяснить, какие диатомовые водоросли обитают в регионе и какие химические соединения в них содержатся. В итоге среди восьми обнаруженных видов рода Pinnularia оказалось шесть новых для науки.
Выделенные из почвы диатомовые водоросли можно выращивать для получения полезных химических веществ, например жирных кислот. Авторы выяснили, какие соединения этого класса могут производить найденные организмы, используя методы газовой хроматографии и масс-спектрометрии. Суть первого подхода заключается в том, что исследуемая смесь газообразных веществ (подвижная фаза) разделяется на отдельные компоненты благодаря их разной способности связываться с жидкой неподвижной фазой. В процессе масс-спектрометрии разделенные молекулы приобретают заряд, и прибор оценивает отношение массы молекулы к ее заряду — оно индивидуально для каждого вещества. Такое сочетание методов позволило определить, какие именно кислоты содержались в диатомовых водорослях.
Анализ показал, что в клетках Pinnularia больше всего содержится насыщенных стеариновой и пальмитиновой кислот, а также мононенасыщенной пальмитолеиновой кислоты. Водорослям жирные кислоты нужны для построения оболочки (клеточной мембраны) и в качестве питательного запаса. Кстати, дитомеи запасают их действительно много — в десять раз больше, чем наземные культурные растения.
«Жирные кислоты диатомовых водорослей могут быть полезны в качестве кормовой добавки для животных в сельском хозяйстве. Еще на их основе можно производить биотопливо как более экологичную альтернативу традиционным бензину и дизелю. Высокое содержание насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот в биомассе делает новые штаммы Pinnularia перспективным сырьем для производства таких продуктов», — рассказывает руководитель одного из проектов, поддержанных грантом РНФ, Евгений Мальцев, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН.
Для промышленного получения жирных кислот из водорослей нужно, чтобы они хорошо разрастались, образовывали достаточно большую биомассу. В будущем ученые планируют оценить способность выделенных видов к активному росту в искусственных условиях. Самые перспективные из них будут подвергать стрессовым воздействиям, потому что так потенциально можно стимулировать образование ценных веществ и увеличивать их количество.