Ученые вернули к жизни доисторические водоросли возрастом 7000 лет
Исследовательская группа из Института Лейбница по исследованию Балтийского моря в Варнемюнде (IOW) совершила прорыв в области палеоэкологии, успешно реактивировав спящие диатомовые водоросли, которые пролежали в донных отложениях Балтийского моря около 7000 лет. Результаты исследования, опубликованные в журнале ISME, демонстрируют не только удивительную жизнеспособность микроорганизмов, но и открывают новые возможности для изучения эволюции экосистем в условиях изменяющегося климата.
Контекст и цели исследования
Проект PHYTOARK, в рамках которого проводилось исследование, направлен на реконструкцию прошлого Балтийского моря для прогнозирования его будущего. Многие организмы, включая фитопланктон, способны впадать в состояние покоя (спячки) при неблагоприятных условиях, формируя устойчивые структуры с запасами энергии. Эти покоящиеся стадии сохраняются в бескислородных донных отложениях, образуя своеобразные «капсулы времени».
Метод, известный как «экология воскрешения», предполагает извлечение и реактивацию таких организмов для изучения их генетических и физиологических особенностей. Это позволяет сравнить древние популяции с современными и понять их адаптацию к изменениям среды.
Методология и ключевые результаты
Ученые проанализировали керны донных отложений, взятые с глубины 240 метров в Восточной Готландской впадине. Образцы охватывали слои возрастом до 7000 лет, соответствующие разным климатическим фазам Балтийского моря. В лабораторных условиях диатомовые водоросли Skeletonema marinoi были успешно реактивированы из всех девяти образцов, включая самый древний (около 6870 лет).
Поразительно, что эти водоросли не только выжили, но и сохранили полную функциональность:
- Рост и деление: Средняя скорость роста (0,31 деления в день) соответствовала современным штаммам.
- Фотосинтез: Производительность кислорода (184 мкмоль/мг хлорофилла в час) также была сопоставима с ныне живущими особями.
- Генетический анализ: Микросателлитный анализ выявил четкие генетические различия между популяциями из разных временных слоев, подтвердив их аутентичность и отсутствие загрязнения.
Научное значение
- Долгосрочная жизнеспособность: Skeletonema marinoi продемонстрировала рекордную выживаемость — это один из немногих известных случаев успешного «воскрешения» организмов такого возраста из водных отложений.
- Эволюционная адаптация: Генетические различия между древними и современными популяциями указывают на постепенную эволюцию вида в ответ на изменения среды.
- Инструмент для исследований: Метод «экологии воскрешения» позволяет моделировать прошлые условия и изучать реакции организмов в контролируемых экспериментах.
Перспективы
Дальнейшие исследования планируют сосредоточиться на тестировании реактивированных штаммов в различных условиях (соленость, температура, освещенность) для понимания их адаптивного потенциала.
Сделать углубленный генетический анализ, чтобы выявить механизмы, лежащие в основе наблюдаемых изменений. Кроме того, планируется провести расширении подхода на другие виды фитопланктона для комплексной реконструкции экологической истории Балтийского моря.
Работа группы под руководством Сары Болиус подтверждает, что донные отложения Балтийского моря хранят не только палеонтологические данные, но и живые организмы, способные «рассказать» о своей эпохе. Это открытие не только углубляет понимание экологических процессов, но и предлагает новый инструмент для прогнозирования последствий современных климатических изменений. Успех исследования подчеркивает важность междисциплинарного подхода, объединяющего микробиологию, генетику и палеоэкологию.