Микробиологи выяснили, почему на всей планете массово гибнут водоросли. Причина кроется в избытке железа.
Новое исследование было опубликовано в американском журнале «Наука» (Science). Провела его группа китайских ученых, которая проследила за гибелью цветения цианобактерий рода микроцистис (Microcystis) в озере Дяньчи в Китае.
Цветение водорослей
Когда вода в реке, озере или море вдруг становится ярко-зелёной или бурой, мы говорим, что она «зацвела». На самом деле это взрывной рост фитопланктона — крошечных плавающих организмов, которые умеют фотосинтезировать. В их число входят водоросли, динофлагелляты и цианобактерии (их ещё называют сине-зелёными водорослями).
Цветение можно увидеть даже из космоса. Само по себе оно не всегда плохо, но когда масса водорослей резко отмирает, начинаются серьёзные проблемы.
Что происходит после гибели водорослей
Мёртвые клетки становятся пищей для бактерий. Бактерии активно размножаются и разлагают органику, при этом сильно потребляя кислород из воды. В результате рыбы, насекомые и другие обитатели водоёма начинают задыхаться.
Главное открытие нового исследования
Учёные выяснили, почему цветущие цианобактерии внезапно массово погибают. Главный «виновник» — избыток железа внутри клеток.
Простыми словами процесс выглядит так:
- В клетках цианобактерий накапливается слишком много железа.
- Железо усиливает окислительный стресс — состояние, когда в клетке образуется много агрессивных молекул, называемых свободными радикалами.
- Эти радикалы атакуют жиры (липиды) в клеточных мембранах и запускают цепную реакцию — перекисное окисление липидов.
- Повреждённые липиды превращаются в новые радикалы, которые продолжают разрушать мембраны.
- В мембранах появляются дыры, они рвутся, и клетка погибает.
Такой механизм гибели похож на ферроптоз — особый вид клеточной смерти, который у животных и растений запускается именно железом и окислительным стрессом.
Как подтвердили открытие
Исследователи наблюдали за цветением цианобактерий рода Microcystis в китайском озере Дяньчи. Они измеряли уровень железа, признaки окислительного стресса и повреждения мембран в реальном времени. В лаборатории они искусственно создавали стресс и блокировали другие возможные пути гибели клеток (например, апоптоз), чтобы убедиться, что именно железо и свободные радикалы являются главной причиной.
Почему это важно
Понимание точной последовательности событий даёт учёным новые инструменты для борьбы с вредными цветениями. В будущем можно будет определять момент, когда цветение наиболее уязвимо, и вмешиваться именно в этот период — например, снижая доступность железа или нейтрализуя окислительный стресс.
VK
OK
Дзен
MAX