В пустыне обнаружили водоросль, которая выживает при 60 градусах
Жизнь в пустыне Негев в Израиле кажется почти невозможной. Днем раскаленный песок и каменистая почва нагреваются до 60 градусов, ночью температура падает ниже нуля, а единственным источником влаги остается утренняя роса. Оказалось, в таком жестком климате обитают организмы с редкими суперспособностями. Больше 10 лет назад ученые выделили из местной почвенной корки одноклеточную зеленую водоросль Chlorella ohadii. За эти годы им удалось разгадать секрет выживания микроскопического организма в суровых условиях. Исследование появилось в научном журнале New Phytologist.
Секрет суперводоросли
Chlorella ohadii поразила биологов своей феноменальной выносливостью. Обычно растения либо приспосабливаются к экстремальным условиям и растут очень медленно, либо быстро развиваются, но погибают от малейшего стресса. Пустынная водоросль нарушила это правило. Она активно размножается и вырабатывает энергию даже под палящим солнцем, когда уровень света в два раза превышает обычный уровень.
Исследования показали, что у этого вида невероятно высокий темп обмена веществ. В пустыне у водоросли есть буквально час в день, пока не высохла роса, чтобы успеть вырасти. В этот короткий промежуток ее внутренние химические реакции протекают с огромной скоростью.
Новый взгляд на фотосинтез
Секрет выживаемости кроется в особом строении клеток. Фотосистемы водоросли, которые отвечают за улавливание света и выработку энергии, обладают повышенной прочностью. Их белковые блоки скреплены жестче, чем у других растений, что защищает их от разрушения при перегреве и ярком свете.
Кроме того, у Chlorella ohadii очень маленькие светособирающие антенны. Это позволяет микроорганизму не перегружаться избыточной солнечной энергией. Если света становится слишком много, водоросль перенаправляет внутренние потоки электронов по защитному кругу, предотвращая внутренние повреждения.
«Хотя фотосинтез — один из наиболее изученных процессов, мы до сих пор не до конца понимаем, что ограничивает рост фотосинтезирующих организмов и почему одни растут быстрее других. Изучая пустыню Негев, одну из самых суровых сред на Земле, мы предположили, что все, что там выживает, может помочь нам лучше понять потенциал и ограничения фотосинтеза и вывести более устойчивые культуры для будущего», — отмечает профессор метаболизма растений в Университете Райса (США) Хаим Тревес.
От пустыни к сельскому хозяйству
Ученые под руководством профессора Хаима Тревеса уже нашли практическое применение этому открытию. Они изучили геном водоросли и начали переносить ее самые эффективные гены на обычные сельскохозяйственные культуры.
Исследователям уже удалось получить модифицированное растение с ускоренным обменом веществ. Его урожайность семян оказалась на 30% выше, чем у исходных видов. В будущем такие технологии помогут выводить сельскохозяйственные культуры, устойчивые к засухе, сильной жаре и резким изменениям климата. Это позволит фермерам получать высокие урожаи даже в самых неблагоприятных регионах планеты.
