Ученые обнаружили генетическую основу токсичности вредоносных цветений водорослей

Группа ученых из Океанографического института Скриппса (Калифорнийский университет в Сан-Диего) и Института Крейга Вентера (J. Craig Venter Institute, JCVI) определила генетическую основу производства домоевой кислоты — сильного нейротоксина, вырабатываемого в ходе вредоносных цветений водорослей (ВЦВ). Результаты исследования опубликованы 28 сентября в журнале Science.

Вредоносные цветения водорослей наносят значительный экономический и экологический ущерб прибрежным сообществам по всему миру. Эти цветения иногда производят токсины, которые могут отравлять морских млекопитающих и угрожать здоровью людей, накапливаясь в морепродуктах. Высокая доза домоевой кислоты, производимой диатомовыми водорослями рода Pseudo-nitzschia, может привести к амнестическому отравлению моллюсками — потенциально смертельному состоянию, характеризующемуся судорогами и потерей кратковременной памяти. Несмотря на десятилетия исследований, молекулярная основа токсичности этих водорослей оставалась неизвестной. Ученые идентифицировали кластер генов, связанных с производством токсина, которые «включаются», когда Pseudo-nitzschia производит домоевую кислоту.

«Определив гены, кодирующие производство домоевой кислоты, мы теперь можем изучать различные океанографические условия, которые включают или выключают эти гены», — сказал Патрик Брансон, аспирант Института Скриппса и JCVI, один из ведущих авторов исследования. Понимание того, как цветения становятся токсичными, имеет критическое значение, поскольку события, связанные с домоевой кислотой, становятся более частыми, токсичными и продолжительными из-за повышения концентрации CO₂ в океане и роста температуры воды. Новое знание о генах позволит осуществлять генетический мониторинг цветений и поможет определять условия, запускающие производство токсина.

«Поскольку геномы этих водорослей очень сложны, биосинтетические пути токсинов морских микроводорослей долгое время оставались неуловимыми, — отметил старший автор работы Брэдли Мур. — Теперь, когда у нас есть и геном Pseudo-nitzschia, и генетический путь производства домоевой кислоты, мы начинаем понимать, почему эти микроводоросли производят токсин и как эта способность активируется». Исследование стало логическим продолжением работы 2011 года, которая показала, что при ограничении фосфатов и повышенном содержании CO₂ диатомеи могут производить большое количество домоевой кислоты.