Токсичные сине-зеленые водоросли адаптируются к росту CO₂

Распространенный вид сине-зеленых водорослей легко адаптируется к растущему уровню CO₂ на Земле. Это означает, что сине-зеленые водоросли, среди которых много токсичных видов, справляются с изменяющимися климатическими условиями даже лучше, чем предполагали ученые. Об этом открытии сообщает команда микробиологов из Амстердамского университета (UvA) в журнале PNAS, указывая на последствия для чистоты питьевой воды, безопасности купания и пресноводных экосистем.

Исследовательская группа под руководством профессора водной микробиологии Йефа Хёйсмана изучила Microcystis — тип сине-зеленых водорослей, которые летом разрастаются в озерах и водохранилищах. Ученые проанализировали генетический состав цианобактерий (научное название сине-зеленых водорослей), наблюдая за Microcystis в лаборатории и в озере Кеннемер в условиях с высоким и низким содержанием CO₂. «До этого адаптационный потенциал этих вредоносных цианобактерий в ответ на рост концентрации CO₂ никогда систематически не изучался, хотя это может помочь нам предсказать развитие цветения водорослей в будущем», — поясняет аспирант команды Син Цзи.

Как в лаборатории, так и в озере генетический состав цианобактерий менялся в ответ на увеличение концентрации CO₂. «Это учебный пример естественного отбора, — говорит ведущий автор Джованни Сандрини. — Цианобактерии поглощают CO₂ в процессе фотосинтеза для производства биомассы, и мы наблюдали, что штамм, лучше всего приспособленный к поглощению растворенного CO₂, в конечном итоге получает преимущество».

Некоторые штаммы Microcystis имеют медленную, но эффективную систему усвоения углерода, позволяющую им извлекать последние частицы CO₂ из воды даже при очень низких концентрациях. Эти штаммы становятся доминирующими в условиях низкого CO₂. Напротив, другие штаммы обладают быстрой системой усвоения, позволяющей им поглощать растворенный CO₂ с высокой скоростью при высоких концентрациях. «Мы обнаружили, что эти скоростные штаммы получают серьезное селективное преимущество в воде, богатой CO₂, — продолжает Сандрини. — Учитывая рост атмосферных значений CO₂, эти штаммы готовы процветать».

Адаптация цианобактерий к росту CO₂ вызывает беспокойство, поскольку Microcystis может производить микроцистин — токсин, вызывающий повреждение печени у птиц и млекопитающих. В высокой концентрации цианобактерии также нарушают пресноводные экосистемы, убивая рыбу и водные растения. В Нидерландах цветение сине-зеленых водорослей регулярно приводит к закрытию зон для купания.

Цзи на личном опыте убедился, насколько вредными уже оказались эти бактерии в 2007 году, когда он жил в восточном Китае. Тогда цианобактерии покрыли всю поверхность озера Тайху площадью 2000 км², что привело к кризису питьевой воды, затронувшему пять миллионов человек. «Я видел, как моя мать спорила с другими покупателями в супермаркете, у которых были прицелены последние бутылки с питьевой водой. Именно потому, что я осознаю, как плохое качество воды может повлиять на общество, я рад заниматься исследованиями, которые могут дать важные знания».