В морской микроводоросли найден маркер для реконструкции изменений климата прошлого

25.06.2020



Ученые Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН обнаружили и впервые подробно охарактеризовали структуру редко встречающегося соединения — ненасыщенного высокоразветвленного изопреноидного алкена (HBI) с тремя двойными связями. Оно синтезируется и накапливается в водорослях и может применяться в качестве биомаркера для реконструкции палеоклимата и анализа палеоэкологии планеты. Исследования, опубликованные в журнале Organic Geochemistry, поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

«Мы обнаружили и впервые подробно охарактеризовали структуру редко встречающегося ненасыщенного С25-высокоразветвленного изопреноидного алкена (HBI) с тремя двойными связями — обычно их две, — который продуцируется одноклеточными диатомовыми водорослями. Такие исследования непросто проводить, так как нужны уникальные культуры микроводорослей и сложное оборудование. Наше исследование одно из пионерных на стыке разных наук, включая общую и физико-химическую биологию, геохимию, палеоклиматологию и прочее», — рассказал Максим Куликовский, один из авторов статьи, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник и заведующий лабораторией молекулярной систематики водных растений Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН (Москва).

Диатомовые водоросли — это одноклеточные организмы, имеющие защитный панцирь из диоксида кремния, который хранится в донных отложениях столетиями. Изучение его свойств, структуры, а также соединений, вырабатываемых диатомеями, помогает ученым реконструировать обстановку прошлых геологических эпох. Например, оценивая и зная, как раньше менялся климат, путем математического моделирования можно прогнозировать его динамику в будущем.

Куликовский вместе с коллегами проанализировал соединения — длинноцепочковые ненасыщенные изопреноиды, — которые выделяют диатомовые водоросли. Эта группа веществ все больше обращает на себя внимание химиков, биологов, геологов, палеоклиматологов и других специалистов из фундаментальных и прикладных сфер.

Ученые вырастили в лаборатории культуру клеток диатомей Navicula salinicola, собранных на побережье Вьетнама. Экстракт из биомассы получили при помощи ультразвука, а затем изучили его методами ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) и газовой хроматограф-масс-спектрометрии. В основе первого лежат магнитные свойства ядер атомов с ненулевым собственным вращательным моментом (спином). Спектры ЯМР представляют собой пики, по форме которых можно определить, какие функциональные группы содержит исследуемая молекула, и понять ее строение. Газовая хроматограф-масс-спектроскопия сочетает в себе два подхода. Сначала газообразный или жидкий (в этом случае он проходит через испаритель) образец-смесь пропускают через сосуд, заполненный сорбентом или жидкостью — неподвижной фазой. Компоненты пробы по-разному взаимодействуют с ней и разделяются. На выходе из сосуда расположен детектор — масс-спектрометр. Изучаемые молекулы ионизируются, затем измеряется отношение их массы к заряду: так можно определить вещество.

«В основе работ лежит создание и поддержание одной из крупнейших в мире коллекции микроводорослей, которая представлена в лаборатории. Мы продолжим наши работы по созданию уникальной коллекции микроводорослей и скринингу продуцируемых веществ в культурах, которые могут быть интересны для биотехнологических целей», — уточнил Максим Куликовский.

(jpg, 98 Kб)

Картинка. Фотография водорослей. Источник: Максим Куликовский/ИФР РАН

Пресс-служба Российского научного фонда

©РАН 2020