Новый вид водорослей проливает свет на эволюцию растений и защиту от УФ-излучения
Международная группа исследователей впервые описала новый вид водорослей Streptofilum arcticum и его клеточные функции в статье в журнале Environmental Microbiology.
На сегодняшний день новый вид обнаружен в арктической тундре на Шпицбергене и в прибрежных дюнах Балтийского моря, что указывает на более широкое распространение, чем предполагалось ранее.
Streptofilum arcticum тесно связан со своим родственным организмом Streptofilum capillatum — крошечной зелёной почвенной водорослью. Только собранные в биоплёнку, маты этих водорослей становятся видны невооружённым глазом в дюнах Балтийского моря или арктической тундре.
Streptofilum capillatum был впервые описан той же командой несколько лет назад из сельскохозяйственной почвы и представляет новую линию в эволюционном древе растений. Примечательно, что эта водоросль является эволюционным предшественником современных растений и может считаться живым ископаемым.
Streptofilum относится к самым примитивным представителям водорослей в линии стрептофитов, которая напрямую связана с наземными растениями. Он происходит из эпохи, когда пресноводные водоросли колонизировали сушу. Для выживания в условиях засухи, экстремальных перепадов температур и УФ-излучения потребовались эволюционные инновации. Эти адаптации в конечном итоге и породили растения.
Клеточные функции защищают водоросли от засухи
«У этих водорослей потенциально исключительно гибкая клеточная стенка, которая значительно отличается по тонкой структуре от стенок других зелёных водорослей. Мы продемонстрировали это с помощью электронной микроскопии. При нехватке воды клеточная стенка сжимается; когда вода снова доступна, стенка расширяется, позволяя клетке восстановить гидратацию без повреждений. Эта функция объясняет эволюционный переход этих водорослей из воды на сушу», — объясняет младший профессор Карин Глазер из Института бионаук Фрайбергской горной академии.
Клеточные функции также позволяют Streptofilum адаптироваться к экстремальным условиям окружающей среды. Водоросли выживают в сухих холодных арктических почвах и могут быстро реактивироваться после засух. Они также обладают замечательной устойчивостью к свету и температуре, процветая как при слабом освещении, так и при интенсивном УФ-излучении, с диапазоном температурной толерантности от 5°C до 40°C. Это позволяет водорослям переносить климатические колебания и, вероятно, противостоять будущим вызовам.
Потенциальное применение в экологически чистых солнцезащитных средствах
Исследовательская группа обнаружила водоросли в арктической тундре около Шпицбергена и в образцах песка с побережья Балтийского моря около Хайлигендамма.
«Широкое региональное распространение удивило нас; эти водоросли более распространены, чем считалось ранее», — говорит Глазер.
Теперь команда намерена исследовать, где ещё встречается этот вид, и как его уникальные клеточные функции могут адаптироваться к росту глобальных температур.
Эти открытия не только углубляют наше понимание эволюции наземных растений, но также могут вдохновить на новые биотехнологические применения. Например, устойчивые к УФ-излучению соединения, полученные из водорослей, могут быть разработаны для экологически чистых солнцезащитных средств, которые, в отличие от нынешних химических ингредиентов, не вредят кораллам и морским экосистемам.
«Эти водоросли производят микоспорин-подобные аминокислоты, которые защищают их от УФ-излучения. Понимание их функции является ключевой основой для потенциального применения в косметических продуктах», — заявляет Глазер.