Суббота 12 июля 2025 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Ученые раскрыли клеточный процесс, стоящий за производством кислорода


Ученые раскрыли клеточный процесс, стоящий за производством кислорода

Среда, 31 Мая 2023 23:22

Согласно новому исследованию, количество кислорода в одном из этих 10 вдохов стало возможным благодаря недавно выявленному клеточному механизму, который способствует фотосинтезу в морском фитопланктоне. Исследование было опубликованное в журнале Current Biology.

 

Этот ранее неизвестный процесс, названный группой исследователей из Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего «новаторским», составляет от 7% до 25% всего производимого кислорода и фиксируемого в океане углерода. Рассматривая также фотосинтез, происходящий на суше, исследователи подсчитали, что этот механизм может быть ответственным за производство до 12% кислорода на всей планете.

 

Ученые давно осознали значение фитопланктона — микроскопических организмов, дрейфующих в водной среде, — благодаря их способности к фотосинтезу. Эти крошечные океанические водоросли составляют основу водной пищевой сети и, по оценкам, производят около 50% кислорода на Земле.

 

Новое исследование определяет, как фермент, перекачивающий протоны (известный как VHA), помогает в глобальном производстве кислорода и фиксации углерода фитопланктоном.

 

«Это исследование представляет собой прорыв в нашем понимании морского фитопланктона. За миллионы лет эволюции эти маленькие клетки в океане проводят мельчайшие химические реакции, в частности, для создания этого механизма, усиливающего фотосинтез, который сформировал траекторию жизни на этой планете», — сказал ведущий автор исследования Дэниел Йи.

 

Йи в контакте с другими учеными разгадал сложную внутреннюю работу определенной группы фитопланктона, известной как диатомовые водоросли, известные как одноклеточные водоросли. для их декоративных клеточных стенок из кремнезема.

 

Предыдущие исследования в лаборатории Tresguerres были направлены на то, чтобы определить, как VHA используется различными организмами в процессах, имеющих решающее значение для жизни в океанах. Этот фермент встречается почти во всех формах жизни, от человека до одноклеточных водорослей, и его основная роль заключается в изменении уровня pH окружающей среды.

 

«Мы представляем белки в виде блоков Lego», — объяснил Тресгеррес, соавтор исследования. «Белки всегда делают одно и то же, но в зависимости от того, с какими другими белками они сочетаются, они могут выполнять совершенно разные функции».

 

У людей фермент помогает почкам регулировать функции крови и мочи. Гигантские моллюски используют фермент для растворения коралловых рифов, где они выделяют кислоту, которая проделывает отверстия в рифе, чтобы укрыться.

 

Кораллы используют этот фермент для стимулирования фотосинтеза своих симбиотических водорослей, в то время как глубоководные черви, известные как Osedax, используют его для растворения костей морских млекопитающих, таких как киты, чтобы они могли их съесть. Фермент также присутствует в жабрах акул и скатов, где он является частью механизма, регулирующего химический состав крови. А в рыбьих глазах протонная помпа помогает доставлять кислород, улучшающий зрение.

 

Глядя на это предыдущее исследование, Йи задался вопросом, как фермент VHA используется в фитопланктоне. Он решил ответить на этот вопрос, объединив высокотехнологичные методы микроскопии в лаборатории Тресгерреса и генетические инструменты, разработанные в лаборатории покойного ученого Скриппса Марка Хильдебранда, который был ведущим экспертом по диатомовым водорослям и одним из соконсультантов Йи.

 

Используя эти инструменты, он смог пометить протонный насос флуоресцентной зеленой меткой и точно определить его местонахождение вокруг хлоропластов, известных как «органеллы» или специализированные структуры в клетках диатомовых водорослей. Хлоропласты диатомовых водорослей окружены дополнительной мембраной по сравнению с другими водорослями, окутывающей пространство, где углекислый газ и световая энергия преобразуются в органические соединения и выделяются в виде кислорода.

 

«Мы смогли создать эти изображения, которые показывают интересующий белок и то, где он находится внутри клетки со многими мембранами», — сказал Йи. «В сочетании с подробными экспериментами по количественной оценке фотосинтеза мы обнаружили, что этот белок на самом деле способствует фотосинтезу, доставляя больше углекислого газа, который хлоропласт использует для производства более сложных молекул углерода, таких как сахара, а также производит больше кислорода в качестве побочного эффекта».

 

Как только основной механизм был установлен, команда смогла связать его с несколькими аспектами эволюции. Диатомовые водоросли произошли от симбиотического события между простейшими и водорослями около 250 миллионов лет назад, которое завершилось слиянием двух организмов в один, известным как симбиогенез.

 

Авторы подчеркивают, что процесс поглощения одной клеткой другой, известный как фагоцитоз, широко распространен в природе. Фагоцитоз зависит от протонного насоса, который переваривает клетку, которая служит источником пищи. Однако в случае с диатомовыми водорослями произошло нечто особенное, когда съеденная клетка не переварилась полностью.

 

«Вместо того, чтобы одна клетка переваривала другую, подкисление, вызванное протонным насосом хищника, в конечном итоге способствовало фотосинтезу проглоченной добычи», — сказал Тресгеррес. «В ходе эволюции эти два отдельных организма слились в один, образовав то, что мы сейчас называем диатомовыми водорослями».

 

Не у всех водорослей есть этот механизм, поэтому авторы считают, что этот протонный насос дал диатомовым водорослям преимущество в фотосинтезе. Они также отмечают, что когда 250 миллионов лет назад возникли диатомовые водоросли, в атмосфере произошло значительное увеличение содержания кислорода, и недавно открытый механизм у водорослей мог сыграть в этом свою роль.

 

Считается, что большая часть ископаемого топлива, добываемого из-под земли, возникла в результате трансформации биомассы, которая опустилась на дно океана, включая диатомовые водоросли, в течение миллионов лет, что привело к образованию запасов нефти.

 

Исследователи надеются, что их исследование может стать источником вдохновения для биотехнологических подходов к улучшению фотосинтеза, секвестрации углерода и производству биодизельного топлива. Кроме того, они считают, что это будет способствовать лучшему пониманию глобальных биогеохимических циклов, экологических взаимодействий и последствий колебаний окружающей среды, таких как изменение климата.

 

«Это одно из самых захватывающих исследований в области симбиоза за последние десятилетия, и оно окажет большое влияние на будущие исследования во всем мире», — сказал Тресгеррес.

 
 

 
Николаева Мария Опубликовано в Наука   Теги Новости
Читайте также
Поздний ужин может грозить диабетом, подтвердило исследование Поздний ужин может грозить диабетом, подтвердило исследование Запоздалый ужин ухудшает способность организма перерабатывать глюкозу, чем повышает риски метаболических заболеваний. Таков вывод ученых из Немецкого института питания человека, результаты исследования которых опубликовали в журнале eBioMedicine. В исследовании были…
Жители Гефа 4500 лет назад хоронили ослиц под домами в качестве ритуала защиты Жители Гефа 4500 лет назад хоронили ослиц под домами в качестве ритуала защиты На руинах Телль-эс-Сафи/Гефа, древнего ханаанского города, расположенного на территории современного Израиля, археологи обнаружили нечто удивительное: четыре полных скелета молодых ослиц, бережно захороненных под полами домов, построенных около 4500 лет назад…
Ученые наконец-то расшифровали загадочную доисламскую письменность из Омана Ученые наконец-то расшифровали загадочную доисламскую письменность из Омана На скальных поверхностях пещер и высохших русел рек оманской провинции Дофар сохранились письмена возрастом почти 2400 лет, извивающиеся по поверхности загадочным письмом. Более века эти надписи, известные как дофарское письмо,…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 33 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 33 украинских БПЛА Силы ПВО за ночь уничтожили и перехватили 33 украинских беспилотника над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО уничтожены и перехвачены 33…
Что известно об обрушении пятиэтажного дома в Алешках после удара ВСУ Что известно об обрушении пятиэтажного дома в Алешках после удара ВСУ Пятиэтажный дом обрушился в Алешках Херсонской области из-за авиаудара ВСУ, сообщил ТАСС губернатор региона Владимир Сальдо. ВСУ используют дроны, чтобы не допустить оперативные службы на место обрушения. ТАСС собрал основное…
Гладков: в Шебекине для защиты от БПЛА начали закрывать сетками школы и сады Гладков: в Шебекине для защиты от БПЛА начали закрывать сетками школы и сады Школы и детские сады в городе Шебекино Белгородской области начали закрывать сеткой для защиты от атаки дронов Вооруженных сил Украины. Об этом в интервью ТАСС сообщил губернатор Вячеслав Гладков. «Если…
Тема дня
США постепенно разжигают боевой запал Европы США постепенно разжигают боевой запал Европы

Европа окончательно отказалась от дипломатических путей урегулирования украинского кризиса. Европейс...

Фото
Обнаружено позитивное влияние листовой зелени на здоровье, особенно, пожилых женщин Обнаружено позитивное влияние листовой зелени на здоровье, особенно, пожилых женщин

Результаты недавнего исследования показали, что у пожилых женщин при повышении потребления витамина ...

Опрос

Какое время продлится напряженность в отношениях между Россией и Азербайджаном?

 

Анекдот дня

Когда телефон был привязан к стене, люди были свободны...

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

КАК ЗАРАБОТАТЬ НА ИИ ЕСЛИ ТЫ НЕ ПРОГРАММИСТ?
ПРОФЕССИИ, КОТОРЫЕ ВЫМРУТ ЧЕРЕЗ 5 ЛЕТ И ЧТО С ЭТИМ ДЕЛАТЬ?
Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".