Разрушение речных экосистем спасло Землю от парникового эффекта

Ученые показали, что диатомовая водоросль разрушает речные экосистемы и одновременно с этим спасает планету от парникового эффекта. Результаты исследований опубликованы в журнале Advanced Functional Materials, а кратко о нем сообщил его соавтор профессор Герман Эрлих (Hermann Ehrlich) из Горной Академии во Фрайберге.

Диатомовые водоросли представляют собой микроскопические организмы, синтезирующие свои клеточные стенки из биосиликата (кремнезема). Эти свободноживущие в водной среде одноклеточные активно используют фотосинтез, поглощая углекислый газ и продуцируя кислород в планетарном масштабе. Некоторые пресноводные виды диатомовых ведут прикрепленный образ жизни, синтезируя прочные слизистые стебельки длиной в несколько миллиметров.

К таковым относится и диатомовая водоросль Didymosphenia geminata, которая покрывает плотным слоем поверхность камней в бурных горных реках, что позволяет этому микроорганизму приблизиться к свету у поверхности воды. Причину особой механической прочности стебельков удалось выяснить международному коллективу ученых из Германии, России, Польши, США и Франции под руководством эксперта по биоминералогии профессора Германа Эрлиха.

Российские ученые из Санкт-Петербургского государственного университета и ИТМО исследовали наноструктурные свойства биокомпозитных образований этого вида диатомовых.

Одиночная клетка этой водоросли, изначально прикрепившись к поверхности камня, вырабатывает специальный фермент, карбоангидразу, при помощи которого она разрушает его, растворяя кальций. Используя углекислый газ, растворенный в воде, клетка начинает синтезировать полисахаридный стебелек, имеющий форму микрокапилляра, и одновременно синтезирует внутри его нанокристаллический каркас из карбоната кальция. Такого рода биоминерализация стебля направляет саму клетку вертикально вверх, ближе к свету.

Феномен синтеза кристаллического карбоната кальция у диатомовых водорослей, относящихся к строго биосиликатным микроорганизмам, описан учеными впервые.

В последние десятилетия водоросль Didymosphenia geminata стала захватывать все новые территории в реках и водоемах США, Канады, Чили, Испании и Новой Зеландии, приводя к серьезным изменениям экологического баланса и миллионным затратам из бюджета этих стран на решение проблемы.

В России она обитает в реках из региона озера Байкал. Ученые выдвинули смелую гипотезу о том, что за счет увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере Земли эта инвазивная микроводоросль обеспечивает себе прочность прикрепления к субстрату. Она активно использует CO2 в синтезе карбоната кальция стебельков, помогая клеткам получить удобное «место под солнцем».