Эффективное использование фосфора фитопланктоном

Быстрый оборот и перестройка липидных мембран могут помочь фитопланктону справляться с нехваткой питательных веществ в открытом океане.

Команда под руководством Патрика Мартина из Национального океанографического центра показала, что вид морской планктонной водоросли может быстро изменять химический состав своих клеточных мембран в ответ на изменения в поступлении питательных веществ. Результаты указывают на то, что этот процесс может быть важен для круговорота питательных веществ и динамики популяций фитопланктона в открытом океане.

Крошечные свободноплавающие водоросли, называемые фитопланктоном, существуют в огромных количествах в верхних слоях океана. В процессе фотосинтеза они используют энергию солнечного света для производства органических соединений, необходимых для роста, что связывает большие количества углекислого газа из атмосферы. Однако им также необходимы и другие питательные вещества, такие как фосфор, который хронически дефицитен во многих океанических регионах.

Чтобы изучить этот вопрос, Мартин и его коллабораторы из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) в США провели эксперименты по выращиванию вида Thalassiosira pseudonana, который биологи используют в качестве модельного вида, представляющего очень важную группу фитопланктона — диатомовые водоросли.

Они обнаружили, что когда диатомеи лишали фосфора, их мембранные фосфолипиды заменялись на липиды, не содержащие фосфора, в течение пары дней. Более того, когда диатомеям снова предоставляли фосфор, они быстро восстанавливали содержание фосфолипидов в своих клеточных мембранах, удаляя липиды без фосфора.

«Наше исследование теперь показывает, что эта замена, по крайней мере у изученной нами водоросли, может происходить в течение 24 часов и явно является физиологическим ответом отдельных клеток на концентрацию фосфора в их среде — в отличие от долгосрочной адаптации в течение последовательных поколений», — сказал Патрик Мартин.

Исследователи также показывают, что когда у клеток достаточно фосфора, их фосфолипиды содержат удивительно большое его количество. Следовательно, если эти клетки внезапно сталкиваются с условиями низкого содержания фосфора, у них есть довольно существенный резерв фосфора в липидах, что может иметь значение для поддержания дальнейшего роста.