Расшифрован полный геном и гены токсинов микроводоросли из катастрофы на реке Одер
Летом 2022 года в реке Одер погибло около 1000 тонн рыбы, мидий и улиток. Непосредственной причиной гибели стал токсин микроводоросли с научным названием Prymnesium parvum sensu lato, часто называемой «золотой водорослью».
С тех пор эти одноклеточные организмы постоянно обитают в Одре. Исследовательская группа под руководством Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства им. Лейбница (IGB) секвенировала полный геном микроводоросли, чтобы определить будущие факторы риска, при которых водоросль размножается и производит токсин. Учёные смогли идентифицировать последовательности генов, кодирующие токсины, что является важным шагом к созданию системы раннего предупреждения. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Prymnesium parvum s.l. (золотая водоросль) представляет собой целую группу микроводорослей, которые, несмотря на размер 5–10 микрометров, могут наносить разрушительный ущерб экосистемам. Эти водоросли производят цитотоксины — так называемые примнезины. Они разрушают жабры рыб и фильтраторов (мидий, улиток), а также атакуют другие ткани организма, что приводит к гибели от недостатка кислорода или остановки кровообращения.
Близкое родство штамма ODER1 с солоноватоводными штаммами из Дании и Норвегии
В рамках проекта ODER~SO международная команда секвенировала весь геном штамма Prymnesium parvum из катастрофы на Одре и идентифицировала генные последовательности, ответственные за химическую структуру токсинов. Секвенированный штамм назвали ODER1, он относится к кладе B.
Исследователи также создали филогенетическое дерево различных штаммов Prymnesium parvum. Оно показывает, что штамм ODER1 наиболее тесно связан с другим штаммом типа B, K-0081, выделенным из солоноватой воды в северо-западной Дании в 1985 году, а также с другими штаммами типа B из Норвегии (RCC3426, KAC-39 и K-0374). Это сходство обусловлено географической близостью, но не даёт прямой информации о том, как водоросль попала в Одер.
Референсный геном для мониторинга цветения водорослей
После расшифровки референсного генома типа A и теперь типа B охвачены два очень разных представителя группы; расшифровка референсного генома типа C всё ещё ожидается.
«Расшифровка второго референсного генома Prymnesium parvum s.l. даёт важное представление о генетической основе и структурной изменчивости токсинов. Недавно было показано, что тип токсина влияет на токсичность. Это означает, что теперь мы можем гораздо лучше оценить потенциальную токсичность будущих цветений водорослей», — сказал соавтор исследования доктор Юрген Штрассерт.
Разработка молекулярных методов анализа токсинов и изучение влияющих факторов
В настоящее время образование токсина нельзя отслеживать напрямую. Токсин слишком разбавляется в воде для измерений, и стандартных методов для этого пока нет даже для клады A.
«Один из следующих шагов команды IGB — анализ образования токсина на молекулярном уровне путём определения экспрессии специфических генов синтеза токсина», — добавил ведущий автор исследования доктор Хайнер Куль.
Окружающая среда играет важную роль как в распространении цветения водорослей, так и в производстве токсинов.
«Расшифровка генов производства токсина, следовательно, имеет решающее значение для анализа условий окружающей среды, при которых водоросли образуют эти цветения и, возможно, производят специфические токсины в разных количествах», — сказал руководитель исследования доктор Маттиас Штёк.