Водоросли, спящие 7000 лет, установили рекорд по самому длительному возрождению

Отложения на дне Балтийского моря отрезают все, что в них погребено, от солнечного света и кислорода. Это губительно для многих форм жизни, но другие впадают в спячку, ожидая улучшения условий. Некоторые ученые решили протянуть руку помощи некоторым из них, выставив микроорганизмы из отложений на свет и воздух. Их работа принесла плоды, и один вид легко стал самым древним обитателем отложений, который удалось восстановить. Исследование опубликовано в журнале ISME.

Способность отключать функции жизни до тех пор, пока условия не станут более подходящими, существует среди животных, растений и различных микроорганизмов, но некоторые из них справляются с этим лучше, чем другие. Фитопланктон относится к числу лучших исполнителей. Неспособные двигаться самостоятельно, эти фотосинтезирующие организмы, если теряют доступ к солнечному свету, из которого они черпают свою энергию, отключаются, пока он не вернется.

Это делает обычным явлением для фитопланктона быть погребенным в осадке, будучи все еще способным к жизни. Отсутствие кислорода там может быть преимуществом, предотвращая некоторые химические реакции, которые обычно вызывают распад.

«Такие отложения подобны капсуле времени, содержащей ценную информацию о прошлых экосистемах и населяющих их биологических сообществах, развитии их популяций и генетических изменениях», — сказала Сара Болиус из Института исследований Балтийского моря имени Лейбница. 

Болиус входила в состав группы, которая изучала фитопланктон, захороненный на дне Балтийского моря, чтобы узнать, как этот холодный водоем менялся с течением времени и что может ожидать его в будущем.

Затем группа исследовала, можно ли вывести какие-либо крошечные организмы из состояния покоя, чтобы они могли фотосинтезировать и размножаться.

«Этот подход носит довольно необычное название «экология воскрешения»: спящие стадии, которые можно четко отнести к определенным периодам истории Балтийского моря из-за четкой стратификации донных отложений Балтийского моря, должны быть возвращены к жизни при благоприятных условиях, затем они генетически и физиологически охарактеризованы и сравнены с современными популяциями фитопланктона», - пояснила Болиус.

Более традиционные подходы позволяют команде оценить температуру, соленость и уровень кислорода во время отложения осадков. «Объединив всю эту информацию, мы стремимся лучше понять, как и почему фитопланктон Балтийского моря генетически и функционально адаптировался к изменениям окружающей среды», — сказала Болиус.

Команда собрала образцы из дюжины слоев, представляющих последние 7000 лет, и подвергла спящие водоросли воздействию света и кислорода, чтобы разбудить их. Успех был достигнут в девяти из 12 слоев.

В верхних слоях команда возродила формы жизни из самых разных ветвей древа жизни. Ниже единственным видом, который постоянно просыпался, был Skeletonema marinoi, одноклеточный организм, который впоследствии стал предметом статьи, опубликованной Болиус и соавторами.

Возраст самого старого S. marinoi в образце составил 6871 год, плюс-минус 140 лет. Команда оценила здоровье возрожденных организмов, измерив их скорость размножения и выработки кислорода. Для самого раннего S. marinoi значения составили 0,31 деления клеток в день и 184 моля кислорода на грамм хлорофилла в час, оба показателя аналогичны показателям возрожденных через 2–3 года.

«Примечательно, что воскресшие водоросли не только выжили «просто так», но и, по-видимому, не утратили ни капли своей «приспособленности», то есть своей биологической работоспособности. Они растут, делятся и фотосинтезируют, как и их современные потомки», — сказал Болиус.

Температура дна Балтийского моря составляет всего 4° C, что способствует долговременной сохранности по сравнению с большинством других мелководных морей. 

Продуктивность возрожденных S. mrinoi, возможно, и не изменилась, но их генетика, безусловно, изменилась. Действительно, команда обнаружила, что в каждый из периодов, когда они отбирали образцы, S. mrinoi генетически отличались от тех, что были в другие времена.

Гораздо более старые вирусы были возрождены из вечной мерзлоты, но можно ли их считать жизнью, это спорный вопрос. Предыдущий рекорд для вида, возрожденного из отложений, удерживаемых финиковой пальмой, был менее чем на треть моложе. Водная летопись еще короче — 700 лет. 

Фотосинтезирующий планктон не представляет очевидной угрозы для современных экосистем, как это делают вирусы или динозавры. Тем не менее, работа поднимает вопросы о том, когда безопасно будить почти мертвых.