Изучение цианобактерий в озере Виктория для прогнозирования будущего озера Эри

Чтобы понять, как вредоносные цветения водорослей могут развиваться в озере Эри в условиях потепления климата, учёные из Мичиганского университета провели исследование цианобактерий в заливе Винэм кенийского озера Виктория.

Неконтролируемое размножение цианобактерий приводит к образованию облаков зелёных водорослей — цианобактериальных вредоносных цветений (cyanoHABs). Некоторые цианобактерии производят токсины, опасные для дикой природы, скота и людей. Залив Винэм озера Виктория, имеющий схожие лимнологические свойства, может служить моделью для озера Эри в тёплом климате, поскольку там наблюдаются круглогодичные вредоносные цветения.

Исследование было направлено на изучение не только самих цветений, но и их социальных последствий, поскольку залив Винэм — один из самых продуктивных рыболовных бассейнов озера Виктория, от которого зависит третий по величине город Кении, Кисуму.

Ранее генетический каталог цианобактерий залива составлен не был. Теперь международная группа учёных провела генетическое секвенирование цианобактерий по всему заливу Винэм. Результаты опубликованы в журнале Applied and Environmental Microbiology.

Работа раскрывает синтетический потенциал цианобактериальных цветений в регионе, страдающем от круглогодичных вспышек. В отличие от США, где водоочистные сооружения эффективно удаляют токсины, в Кении таких ресурсов нет. Сельское население пьёт воду прямо из озера, что создаёт риски, с которыми жители Запада не сталкиваются. Понимание токсигенного потенциала цветений — первый шаг к разработке протоколов для информирования жителей о рисках.

Воду, загрязнённую токсичными цианобактериями, нельзя сделать безопасной кипячением. Оно может разорвать бактериальные клетки, высвободив ещё больше токсинов.

Каталогизация цианобактерий

Для полного генетического обследования учёные взяли пробы воды в 2022 и 2023 годах. Они идентифицировали цианобактерию Dolichospermum как наиболее доминирующую в образовании цветений. В большинстве мест, где был найден Dolichospermum, также обнаружили цианобактерию Microcystis. Microcystis и Planktothrix были более обильны на мелководных и мутных участках. Все три вида также встречаются в cyanoHABs озера Эри.

Это важное открытие, поскольку мутность воды (например, в местах впадения рек) может маскировать видимость цветений. Вода может просто казаться мутной, а не зелёной, что особенно опасно в районах, где люди используют сырую воду.

Было установлено, что организм Microcystis производит микроцистин (токсин, повреждающий печень), а также около 300 других кластеров генов, ответственных за производство различных молекул, как токсичных, так и нет.

Вред для здоровья человека

Токсины могут попадать в организм человека несколькими путями: при проглатывании, вдыхании (когда они становятся воздушно-капельными) или через кожу во время купания или стирки. Наибольшему риску подвержены люди с ослабленным иммунитетом.

Особый интерес представляет вопрос синергии токсинов: может ли одновременное попадание в организм микроцистина и другого токсина от Microcystis усиливать их общий эффект? Появляются исследования, обнаруживающие вредные синергии между такими молекулами, особенно в контексте жировой болезни печени и повреждения микробиома кишечника.

Это особенно важно для региона залива Винэм, поскольку в Кисуму один из самых высоких уровней распространения малярии и ВИЧ, что означает большое количество людей с ослабленным иммунитетом. Это может усиливать воздействие цианотоксинов и вредоносных цветений на население региона.