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)](/FStorage/Download.aspx?id=ae96bf1f-fc77-48fa-bc7a-aec6a1e7bc6d)
Картинка. Фотография водорослей. Источник:
Максим Куликовский/ИФР РАН
Пресс-служба Российского научного фонда