Исследователи не поверили своим глазам увидев необычное размножение нового морского микроба
Учёные обнаружили новый вид морского микроорганизма, который размножается необычным способом: внутри зрелой клетки формируется крупная полость, где развиваются новые дочерние клетки, после чего материнская клетка разрывается и выпускает их наружу. Исследователи сообщают, что такой механизм размножения ранее не был известен для этой группы организмов.
Новый вид относится к лабиринтуломицетам — группе морских микроорганизмов, участвующих в переработке органического вещества в солёных водоёмах. Они разлагают остатки растений и животных и тем самым возвращают питательные вещества в морские экосистемы. Некоторые представители этой группы также способны производить омега-3 жирные кислоты, включая докозагексаеновую кислоту DHA, содержащуюся в жирной рыбе, а также каротиноиды, используемые, в частности, как пищевые красители.
Исследователи назвали новый вид Caledochytrium aldermanii. Родовое название связано с Каледонией — латинским названием Шотландии, где микроорганизм обнаружили в трёх местах. Видовое название дано в честь доктора Дэвида Олдермана, чьи ранние работы по культивированию этого организма сделали последующее исследование возможным.
Необычный жизненный цикл отличается от привычного клеточного деления надвое. По словам профессора Университета Хериот-Уотта Питера Морриса, зрелая клетка сначала образует внутри себя большую камеру, в которой появляются полностью новые дочерние клетки. При этом некоторые из них ещё до выхода из материнской клетки уже содержат развивающееся следующее поколение.
Моррис сравнил этот механизм с ситуацией, встречающейся у некоторых видов тлей, особи которых могут появляться на свет уже с развивающимся потомством. В случае Caledochytrium aldermanii получается своеобразная система вложенных поколений, когда внутри материнской клетки формируются дочерние клетки, а внутри некоторых из них уже начинается развитие следующего поколения. Затем внешняя клетка разрушается и освобождает потомство.
Увидеть этот процесс удалось благодаря непосредственным наблюдениям за микроорганизмом. Доктор Джейн Полглейз, почти пять десятилетий изучающая лабиринтуломицеты и участвовавшая в основании компании Strameno вместе с Дэвидом Олдерманом и доктором Лидией Браун, отметила, что команда сознательно использовала не только генетические методы, но и классическое изучение морфологии и поведения клеток.
Именно этот подход позволил исследователям зафиксировать необычное размножение. При наблюдении под электронным микроскопом команда смогла увидеть формирование дочерних клеток внутри материнской. По словам Полглейз, исследователи «не могли поверить тому, что видят». Если бы работа ограничивалась только анализом ДНК, сам процесс, вероятно, остался бы незамеченным.
Caledochytrium aldermanii обнаружили в различных морских условиях. Микроорганизм находили в убежищах осьминогов, на радужной форели и в солончаковых болотах на восточном побережье Шотландии. Исследователи считают, что он участвует в переработке питательных веществ, разлагая материал животного и растительного происхождения.
Важную роль в этом процессе играет так называемая эктоплазматическая сеть — система мембранных структур, которую микроорганизм создаёт для перемещения, питания и поддержания плавучести. Переходя на новую поверхность, клетка оставляет часть этой сети позади. Остаточный материал могут поедать морские личинки, благодаря чему содержащиеся в нём белки и липиды переходят на следующие уровни пищевой цепи.
Новый вид представляет интерес не только с точки зрения фундаментальной биологии. Исследователи установили, что примерно 50% его состава приходится на белок. В сочетании со способностью родственных лабиринтуломицетов синтезировать ценные жирные кислоты и пигменты это делает организм потенциально интересным для биотехнологии.
Среди возможных направлений применения учёные называют пищевые добавки, компоненты детских смесей и аквакультуру. Однако для промышленного использования необходимо подробно разобраться в жизненном цикле организма и условиях, при которых он наиболее эффективно растёт и размножается.
Питер Моррис отметил, что понимание механизма размножения Caledochytrium aldermanii особенно важно для оценки его возможностей в коммерческом выращивании, включая использование в аквакультуре. После завершения нынешнего этапа работы исследователи Университета Хериот-Уотта и Strameno рассчитывают, что изучение нового вида продолжат и другие научные группы.
Исследование стало результатом длительного сотрудничества Университета Хериот-Уотта, созданной при нём компании Strameno, британского Центра наук об окружающей среде, рыболовстве и аквакультуре CEFAS в Уэймуте и Института аквакультуры Стерлингского университета.
Открытие показывает, что даже у сравнительно малоизученных морских микроорганизмов могут существовать жизненные циклы, заметно отличающиеся от привычных моделей клеточного размножения. Дальнейшее исследование Caledochytrium aldermanii должно помочь определить его роль в морских пищевых сетях и оценить возможность практического использования.
Исследование в журнале Protist.