Короткое замыкание пищевой цепи: сложное взаимодействие водорослей и вирусов

Морские водоросли Emiliania huxleyi, окруженные известковыми дисками
Морские водоросли Emiliania huxleyi, окруженные известковыми дисками (илл. Dr. Jeremy R. Young; The Natural History Museum).

Крошечные гаптофитовые водоросли Emiliania huxleyi являются одними из самых многочисленных обитателей морей. Их одиночные клетки не видны невооруженным глазом, однако во время весеннего цветения они формируют километровые поросли, которые заметны на спутниковых снимках. Emiliania huxleyi вместе с другими видами фитопланктона реализуют более половины фотосинтетической активности на Земле. В процессе фотосинтеза углекислый газ поглощается растительной клеткой, а кислород выходит в атмосферу. Помимо всего прочего, микроводоросли используют углекислый газ для образования крошечных кальцифицированных дисков (CaCO3), которые укрепляют поверхность их клеток. Emiliania huxleyi является основным производителем диметилсульфида, биоактивного газа, играющего важную роль в формировании облаков на небе. Таким образом, одноклеточные водоросли имеют решающее значение в стабилизации мирового климата.

Однако массовость цветения Emiliania huxleyi ежегодно снижается, что обусловлено заражением водорослей вирусами EhV (род Coccolithoviruses). Вплоть до сегодняшнего дня было неясно, каким образом этот вирус уничтожают водоросли. В ходе совместной работы исследователей Йенского университета имени Фридриха Шиллера (Германия) и Института Вейцмана в Израиле удалось проследить сложные взаимодействия водорослей с EhV. В журнале «The Plant Cell» авторы работы описали молекулярные механизмы взаимодействия вирусных частиц с водорослями, которые оказывают критическое влияние на пищевую цепь океана.

С целью анализа связей исследователи заразили водоросли в лабораторных условиях и проследили всю метаболическую активность клетки. По словам Понерта (Pohnert), профессора университета имени Фридриха Шиллера, вирусы внедряется в метаболизм растительной клетки и заставляют её образовывать вещества, необходимы для сборки вирусных частиц. По истечение часа после заражения вирус полностью преобразует матаболизм водоросли. Повышается продукция ряда сфинголипидов, которые используются в размножении вирусов. Через пять часов зараженная клетка разрывается, и её покидает около 500 новых вирусных частиц.

Однако растительная клетка не может принять свою судьбу без боя. Согласно исследованию, она существенно снижает биосинтез терпенов, разновидности углеводов, необходимые вирусам. В условиях контролируемой блокады синтеза терпенов специальными ингибиторами размножение вирусов угасает.

Авторы работы планируют проверить полученные результаты в полевых условиях. Использование Emiliania huxleyi и её вирусов в качестве модельной системы позволит лучше понять организацию морской пищевой цепи. Ранее она рассматривалась в виде линейной схемы, в которой водоросли преобразуют солнечную энергию и углекислый газ в основной пищевой ресурс для мелких организмов, поедаемых более крупными животными. Однако вирусы формируют «короткое замыкание» этой цепи. Они овладевают значительной частью связанного углерода и поставляют его глубоководным бактериям. Исход этого процесса для других организмов требует дальнейших исследований.

Взаимодействие между кокколитофоридной водорослью Emiliania huxleyi и вирусными частицами.
Взаимодействие между кокколитофоридной водорослью Emiliania huxleyi и вирусными частицами. Вирусы заставляют клетку продуцировать гликосфинголипиды, которые приводят к апоптозу водоросли (илл. Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution). данный механизм может применяться для контроля цветения океана или обеспечения океанского дна органическим углеродом.

——
S. Rosenwasser, M. A. Mausz, D. Schatz, U. Sheyn, S. Malitsky, A. Aharoni, E. Weinstock, O. Tzfadia, S. Ben-Dor, E. Feldmesser, G. Pohnert, A. Vardi. Rewiring Host Lipid Metabolism by Large Viruses Determines the Fate of Emiliania huxleyi, a Bloom-Forming Alga in the Ocean. The Plant Cell, 2014

www.sсiеnсеdаily.соm/rеlеаsеs/2014/07/140709095503.htm

Реакция постоянных читателей:

Заметил ошибку, тык*:

 Orphus

Комментарии Вконтакте:

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *