Красные водоросли составляют одни из самых старых небактериальных фотосинтезирующих организмов на Земле и одни из самых древних из всех многоклеточных линий. Они также фундаментально интегрированы в человеческую культуру и экономику по всему миру. Некоторые красные водоросли играют важную роль в строительстве коралловых рифов, в то время как другие служат пищей для «морских водорослей», которые являются неотъемлемой частью жизни различных обществ. Порфира входит в состав салатов (как и родственные виды водорослей), в Японии ее называют «нори», где ее используют для обертывания суши, и «умывальником» в Уэльсе, где она является традиционным и питательным ингредиентом пищи.
Несмотря на экологическое, эволюционное и коммерческое значение Порфиры, о ее молекулярной генетике и физиологии известно относительно мало.
Вот почему группа ученых-растениеводов, в том числе Артур Гроссман из Карнеги, секвенировала и проанализировала полный геном красных водорослей Porphyra umbilicalis. Генетический состав этого необычайно выносливого организма позволил исследователям лучше понять эволюцию красных водорослей и способы, которыми эти организмы справляются со своей жестокой приливной средой обитания.
Их выводы опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Анализ команды показал, что порфиры и другие красные водоросли имеют минимальные структурные элементы, составляющие их клеточные цитоскелеты, по сравнению с другими типами многоклеточных организмов. Это может объяснить, почему многоклеточные красные водоросли имеют тенденцию к «маленькому» росту.
Точно так же команда обнаружила гены клеточных процессов, которые помогают Порфире и ее предкам выжить в экстремальных условиях, включая «солнцезащитные» соединения для защиты от УФ-излучения и другие соединения, которые позволяют им выдерживать условия обезвоживания, в дополнение к различным белкам, которые уменьшить потенциально токсичные последствия поглощения сильного солнечного света.
Кроме того, чрезвычайно эластичные, гибкие стенки клеток Porphyra позволяют им резко изменять свой объем, поскольку они теряют воду, когда они запекаются на солнце и сушатся на ветру, а также противостоят силам ударов волн.
«Информация, которую мы почерпнули из генома порфиры, показывает нам, насколько разные красные водоросли», – объяснил Гроссман. "Но также интересно отметить, что организмы, эволюционно связанные с красными водорослями, оказали глубокое влияние на здоровье человека и морские экосистемы."
Например, одна группа организмов, произошедших от красных водорослей, apicomplexans, не фотосинтезирует и включает паразитов плазмодиев, вызывающих малярию. Другая группа водорослей, произошедшая от красных водорослей, динофлагелляты, ответственна за токсичные красные приливы, но также является поставщиком питательных веществ, питающих кораллы, которые служат основой рифов (которые являются домом для многих животных).
Как утверждает Гроссман: «По мере того, как мы узнаем больше о различных группах водорослей и их эволюционной истории, мы узнаем больше о биотических столпах, которые продолжают оставаться главной основой для поддержания и формирования жизни на нашей планете."