Молекулярный отклик: как климатическое потепление перестраивает геном микроводорослей

Новое исследование, опубликованное в журнале *phys.org*, зафиксировало масштаб молекулярных изменений, происходящих в микроводорослях при умеренном потеплении воды. Оказалось, что сравнительно небольшое повышение температуры — на несколько градусов Цельсия в диапазоне, ожидаемом к концу нынешнего столетия в рамках умеренных климатических сценариев — переключает активность примерно трети всех генов одноклеточной водоросли. Такой масштаб говорит о том, что реакция организма на тепловой стресс носит системный, а не локальный характер.

Что такое перепрограммирование генома

Каждая живая клетка содержит полный набор генов, однако в каждый момент времени активна лишь часть из них. Температура — один из ключевых внешних факторов, регулирующих эту активность. Эксперимент показал, что при умеренном потеплении одни гены микроводоросли включаются сильнее (в частности, связанные со стрессовыми белками и защитой клетки), тогда как другие — отвечающие за рост и фотосинтез — снижают активность. В совокупности это означает, что организм перераспределяет ресурсы с роста на выживание.

Почему это важно для водных экосистем

Микроводоросли — фундамент водных пищевых цепочек. Они производят около половины кислорода на планете, являются первичным источником питания для зоопланктона и рыб и играют ключевую роль в углеродном цикле, поглощая CO₂ в ходе фотосинтеза. Изменение их физиологии под влиянием потепления может иметь каскадные последствия:

• Снижение темпов роста фитопланктона уменьшает количество пищи для зоопланктона и личинок рыб.
• Перестройка метаболизма влияет на состав жирных кислот, которые определяют питательную ценность водорослей как корма.
• Изменение активности генов, связанных с производством токсинов, может способствовать вспышкам «цветения» вредоносных водорослей при нагреве воды.
• Нарушение фотосинтетической эффективности снижает поглощение CO₂ из атмосферы.
• Накопленный стрессовый ответ ослабляет способность популяций адаптироваться к дальнейшему потеплению.

Значение для климатических прогнозов

До сих пор модели влияния климатического изменения на морские и пресноводные экосистемы опирались преимущественно на физиологические данные — скорость роста, смертность, распределение видов. Молекулярные исследования дают принципиально иную информацию: они показывают, какие внутренние механизмы задействованы при адаптации и где находятся пределы этой адаптации. Понимание того, что умеренное потепление затрагивает треть генома, означает, что организм уже работает вблизи своих физиологических пределов — и дальнейшее повышение температуры может вызвать нелинейный, необратимый ответ.

Читайте также по теме: водорослях и сохранении подводных экосистем.

**Изображение:** лабораторные колбы с зелёной суспензией микроводорослей на фоне графика роста температуры.