Ученые Национального научного центра морской биологии им. А. В. Жирмунского (ННЦМБ) ДВО РАН определили, как температура и интенсивность света влияют на развитие адаптационных способностей нитчатых эндофитных водорослей Streblonema corymbiferum и Streblonemasp (Ectocarpales, Phaeophyceae), широко распространенных в северной части Тихого океана и в Беринговом море. Об этом сообщили во вторник в пресс-службе Минобрнауки РФ.
"Результаты работы можно использовать для разработки новых методов и схем мониторинга состояния флоры, уязвимой перед влиянием человека и глобальных изменений климата", - говорится в пресс-релизе.
В ходе эволюции у водорослей развились многочисленные механизмы сглаживания негативного воздействия факторов окружающей среды. Все процессы адаптации происходят в клетках растения. Оболочка - мембрана - обеспечивает взаимодействие клетки с внешней средой, она же является своеобразным фильтром, то есть пропускает внутрь только избранные вещества. Структурообразующую функцию мембран выполняют липиды. Именно физико-химические свойства липидов помогают водорослям адаптироваться к изменяющимся природным условиям.
Чтобы определить молекулярный состав липидов водорослей, ученые провели липидомный анализ с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ-МС) - наиболее современного метода разделения сложных смесей веществ. Метод позволил изучить механизмы изменении клеточных мембран на молекулярном уровне.
Анализ позволил получить полную картину адаптивных изменений, происходящих в бурых эндофитных водорослях при культивировании в различных температурных и световых условиях. Результаты работы поддержаны грантом Российского фонда фундаментальных исследований и опубликованы в журнале Marine Drugs.
Свет и температура
"Свет - <...> важнейший фактор, изменяющий метаболизм водорослей. Избыток или недостаток освещенности влияет на активность фотосинтетических процессов. <…> Свет стимулирует фотосинтез, но при чрезмерной интенсивности света может возникнуть дисбаланс между поглощенной энергией и способностью ее использовать. Это приводит к окислительному стрессу, сопровождающемуся разрушением хлоропластов (внутриклеточные органеллы, внутри которых происходит фотосинтез). Изменение интенсивности света оказало значительное влияние на состав липидов фотосинтезирующих мембран. Подобные модификации, вероятно, являются адаптивными реакциями, направленными на поддержание фотосинтетической активности на оптимальном уровне", - приводит пресс-служба слова аспирантки Лаборатории сравнительной биохимии ННЦМБ ДВО РАН Оксаны Чадовой.
Когда температура окружающей среды понижается, мембраны клеток приобретают вязкость. Процессы, происходящие в клетке, в том числе дыхание и фотосинтез, замедляются. Тогда на помощь клетке приходят десатуразы - специальные ферменты, которые "разбавляют" мембрану, образуя дополнительные ненасыщенные связи в жирнокислотных хвостах липидов клеточных мембран. Чем больше таких связей, тем выше текучесть мембраны. При высокой температуре окружающей среды, напротив, количество ненасыщенных связей в липидах снижается, что стабилизирует клеточную мембрану.
Ученые ННЦМБ ДВО РАН выяснили, что взаимосвязь между уровнем насыщенности мембранных липидов и температурой наблюдалась во всех классах липидов растения. При низких температурах увеличивалось содержание ненасыщенных молекулярных видов всех классов липидов, при высоких температурах количество этих молекулярных видов уменьшалось, а содержание других (менее ненасыщенных), напротив, увеличивалось. Такие изменения необходимы для поддержания жидко-кристаллического состояния клеточных мембран, необходимого для оптимального функционирования клеток.