Отслеживание антарктических адаптаций у диатомовых водорослей

Диатомовая водоросль Fragillariopsis cylindrus, доминирующая в фитопланктоне Южного океана, обладает уникальным механизмом геномной адаптации к экстремальным условиям. Международная группа учёных под руководством Университета Восточной Англии (Великобритания) при поддержке Объединённого института генома Министерства энергетики США (DOE JGI) провела сравнительный геномный анализ и выяснила, что этот диплоидный организм может селективно экспрессировать тот вариант гена (аллель), который лучше всего помогает ему справляться с изменяющейся средой.

Исследование, опубликованное 16 января 2017 года в журнале Nature, показывает, как ключевой вид, формирующий основу одной из крупнейших морских экосистем, эволюционировал, чтобы выживать в условиях темноты, замерзания, оттаивания и переменных уровней CO₂ и железа. Анализ выявил, что почти четверть генома F. cylindrus содержит высокодивергентные аллели, расхождение которых, по-видимому, совпало с началом последнего ледникового периода около 110 000 лет назад.

«Было удивительно обнаружить, что разные аллели одних и тех же генов расходятся и эволюционируют, чтобы реагировать на различные факторы окружающей среды», — отметил старший автор работы Игорь Григорьев. Учёные также нашли множество генов, уникальных для этого вида, включая гены белков, связывающих лёд, и родопсина, а также расширенное семейство белков, связывающих цинк, что связано с высокой концентрацией этого элемента в Южном океане. Это открытие меняет представление о важности анализа обоих гаплотипов у диплоидных организмов для понимания их адаптивного потенциала.