Ученые научились контролировать гены вырабатывающие «зомби-кислоту»

Молекулярным биологам удалось обнаружить гены и сигнальные молекулы, которые вынуждают водоросли выделять вещество, известное под названием «кислота зомби». Выделяется оно в период цветения этих океанических водорослей.
Ученые на протяжении нескольких месяцев занимаются изучением этих опасных водорослей, чтобы обезопасить от их воздействия животных, живущих в море и водоплавающих птиц.

Ученые уверены, что открытие этих генов, вынуждающих водоросли производить домоевую кислоту, позволит изучить при каких обстоятельствах водоросли начинают производить эту опасную для всего живого кислоту. Основываясь на этих знаниях у ученых появится возможность предугадывать появление новых «кислотных пятен». Об этом рассказал Патрик Брансон, работающий в Институте океанографии Скриппса, который расположен в Сан-Диего.

Профессор сообщил, что причиной цветения воды могу стать бурые или сине-зеленые водоросли, которые приспосабливаются как к пресной воде озер и водохранилищ, так и к соленой морской воде. Быстрый рост цианобактерий и бурых водорослей приводит к возникновению обширных пятен, представляющих угрозу жизни не только птиц, но и людей. Основная опасность кроется в токсинах, выделяемых этими водорослями, при помощи которых они «расчищают» себе свободное место для существования.

Так зимой и весной 2015 года у западных берегов Америки начали массово цвести водоросли вида Pseudo-nitzschia australis. Известно, что в период цветения этими водорослями в большом количестве вырабатывается нейротоксин DA более известного под названием «кислота зомби». Молекулы этого ядовитого вещества легко попадают в ткани рыб и моллюсков, живущих в зараженной воде. И при употреблении их в пищу птицами и людьми они оказываются в организме и приводят к галлюцинациям, спазмам, известны случаи летального исхода.

Брансон возглавил группу ученых, которым удалось обнаружить гены, которые напрямую связаны с производством опасной кислоты, так же ученые определили, что приводит к «включению» и «выключению» этих генов. На решение этой задачи было потрачено несколько месяцев, поскольку геном этих водорослей сложно устроен и до этого дня генетикам не удавалось обнаружить ни один аналог домоевой кислоты, который бы производился микробами.

Группе ученых под руководством Брансона удалось найти решение этой проблемы, во время очередного исследования они отметили, что скорость производства этого ядовитого вещества зависит от того, сколько углекислоты и соединений фосфора содержится в воде.

После этого ученые провели исследование, наблюдая за тем как меняется активность разных участков ДНК Pseudo-nitzschia australis при повышении концентрации этих нутриентов. Исследование показало, что при появлении новых порций или исчезновении одной из молекул из воды у пяти сотен генов отмечались сбои в работе. Это позволило ученым сопоставить имеющиеся списки и получить короткий список «подозреваемых». Всего в этом списке оказалось 43 участка ДНК, методом отключения генов ученые обнаружили «зомби-гены».

В результате последующих экспериментов специалисты доказали, что «зомби-кислоту» производят всего четыре гена, которые расположены на одном и том же участке ДНК водорослей. Отмечается, что функционирование этих генов никак не зависит от остальных частей генома Pseudo-nitzschia australis. Это было определенно после того, когда ученые пересадили эти гены в ДНК кишечной палочки и дрожжей, им удалось добиться большего количества «кислоты зомби».
Занимаясь изучением их структуры и функционирования биологи определили в каком месте собираются молекулы этого токсина. Аналогов этого опасного вещества специалистам так и не удалось обнаружить. Эти гены уникальны для водорослей вида Pseudo-nitzschia australis и ее близких родичей.

Благодаря проведенным исследованиям у ученых появилась возможность предсказывать и наблюдать за формированием новых ядовитых пятен, образующихся в водах морей и океанов.