Недавно было обнаружено, что одноклеточные водоросли, известные как диатомовые водоросли, которые долгое время размножались бесполым путем, оказались более резкими, чем ожидалось.
Исследователи обнаружили, что диатомовые водоросли участвуют в половом размножении - и особенно вероятно, что это происходит в присутствии соединения аммония, продукта, образующегося у большинства животных.
Ранее ученые наблюдали полные жизненные циклы едва у нескольких видов диатомовых, и даже среди хорошо изученных диатомовых водорослей половое размножение никогда не наблюдалось, пишут исследователи в исследовании, опубликованном онлайн 7 июля в журнале PLOS ONE.
Тем не менее, авторы исследования обнаружили, что они могут манипулировать диатомовой Thalassiosira pseudonana в изменении своих клеточных структур, чтобы быть мужчиной или женщиной. Все, что им нужно было сделать, - это устранить один из факторов, необходимых для роста диатомей, таких как свет или фосфор, а затем ввести аммоний, и диатомовые водоросли дифференцируются в мужские и женские клетки.
«Наши открытия раскрывают две постоянные загадки, которые мучают исследователей диатомовых водорослей», - говорится в заявлении соавтора исследования Кимберли Хэлси, микробиолога из Университета штата Орегон.
«Да, у них есть секс, и да, мы можем заставить их сделать это», сказала Хэсли.
Диатомовые водоросли - это протисты, разнообразная группа, состоящая из одноклеточных организмов, чьи тела имеют клеточные стенки и высокоорганизованные интерьеры, с ядром и множеством специализированных структур, называемых органеллами. В мире насчитывается около 200 000 видов диатомовых, и их можно найти везде, где есть жидкая вода.
Хотя крошечные, диатомовые водоросли играют важную, хотя и невидимую роль в углеродном цикле Земли - морские диатомовые водоросли вырабатывают кислород посредством фотосинтеза - и в циклическом кремнеземе, который составляет около 25 процентов земной коры и который диатомовые водоросли входят в структуры в клеточных стенках.
Но очень мало известно о том, как большинство диатомей растут и размножаются. Т. псевдонана является одним из двух видов диатомовых, у которых секвенирован геном, что делает его идеальным кандидатом для выявления изменений на генетическом уровне, которые могут быть связаны с сексуальными характеристиками, а в предыдущих исследованиях даже были идентифицированы гены, которые были необходимы для полового размножения, но были определены что они были неактивны, ученые сообщили в новом исследовании.
Аммоний оказался недостающим ингредиентом. Это вызвало каскад генетических реакций, которые произвели структуры яйцеклетки и спермы. Но это еще не все - более 1200 генов также начали работать по-разному, когда присутствовал аммоний, хотя последствия этих изменений пока неясны, пишут авторы исследования. Тем не менее, по словам Хэлси, выявление аммония как одного из факторов, которые заставляют диатомовые водоросли размножаться половым путем, позволит ученым продолжать воспроизводить это поведение, чтобы продолжить его изучение.
«Определение аммония как индуктора сексуальности потенциально открывает двери для новых направлений исследований в области селекции и генетической модификации для контроля важных признаков», - говорится в заявлении Хэлси.
