Предок красных водорослей потерял около четверти своих генов примерно один миллиард лет назад, но водоросли по-прежнему стали доминировать в прибрежных прибрежных районах по всему миру, по словам профессора Университета Рутгерса и Нью-Брансуика Дебашиша Бхаттачарьи, который является соавтором книги. исследование в журнале Nature Communications.
Исследование может помочь в создании генетически измененных водорослей, которые можно было бы использовать в качестве сельскохозяйственных культур, помочь предсказать распространение вредителей морских водорослей и – по мере потепления климата и возможного увеличения загрязнения – контролировать инвазивные водоросли, покрывающие береговую линию.
Ученые считают, что 25-процентная потеря генетического материала является результатом адаптации предка красных водорослей к экстремальным условиям, таким как горячие источники или среда обитания с низким содержанием питательных веществ. Именно тогда геном этих водорослей стал меньше и более специализированным.
Итак, как им удалось выбраться из этих сложных условий и занять столько разных мест обитания??
«Это история сродни восставшему из пепла Фениксу, и исследование дает ответ на важный вопрос эволюции», – сказал Бхаттачарья, выдающийся профессор кафедры биохимии и микробиологии Школы экологических и биологических наук. "Эта линия имеет удивительную историю эволюции, и теперь водоросли процветают в гораздо более разнообразной среде, чем горячие источники."
Красные водоросли включают фитопланктон и водоросли. Нори и другие красные водоросли являются основными культурами в Японии, Корее и Китае, где они, помимо прочего, используются в качестве упаковки для суши. Красные водоросли также используются в качестве пищевых загустителей и эмульгаторов, а также в экспериментах по молекулярной биологии.
Между тем, водоросли-вредители и инвазивные виды становятся общей угрозой для береговых линий, иногда затопляя их.
Ученые выдвинули гипотезу о том, что предок красных водорослей смог адаптироваться к широко варьирующейся световой среде, разработав гибкие светособирающие устройства. И их результаты убедительно подтверждают эту гипотезу.
Они сгенерировали высококачественную последовательность генома из Porphyridium, одноклеточной красной водоросли. Они обнаружили, что многие дублированные, а также разнообразные семейства генов связаны с фикобилисомами – белками, которые улавливают и передают световую энергию в фотосистему II (белковый комплекс, поглощающий свет) для расщепления воды, что является важным первым шагом в фотосинтезе, который питает нашу планету.
Ключевым компонентом фикобилисомов являются «линкерные белки», которые помогают собирать и стабилизировать этот белковый комплекс. Результаты показывают значительную диверсификацию линкерных белков, которые могли бы улучшить фотосинтетическую способность, и могут объяснить, как водоросли теперь процветают в различных средах, от прибрежных районов до коралловых рифов.