Ученые изучили диатомовые водоросли — одноклеточные водоросли, играющие ключевую роль в пресноводных и морских экосистемах. Они производят длинноцепочечные жирные кислоты, такие как рыбий жир и другие липиды, которые служат источником энергии. Молекулы энергии, созданные диатомами, переходят по пищевой цепочке от зоопланктона к водным насекомым, затем к рыбе и, в конечном итоге, к человеку. Диатомовые водоросли также играют важную роль в фотосинтезе. По оценкам, 20-25% кислорода Земли поступает от них — больше, чем от тропических лесов и наземных растений.
Оказалось, что на скорость размножения диатомовых водорослей больше всего влияют не их величина, а температура воды и размер генома — общее количество ДНК, содержащееся в одной копии полного генома. В холодных регионах, как и ожидалось, более крупные особи чувствуют себя комфортнее, подтверждая известное правило Бергмана. Согласно ему, в полярных регионах чаще встречаются более крупные организмы, такие как млекопитающие и другие многоклеточные существа. Ранее было неизвестно, распространяется ли этот принцип на фитопланктон.
Размер генома диатомовых водорослей влияет на то, как клетка работает и как водоросль приспосабливается к изменениям вокруг. Ученые обнаружили, что чем больше геном у водоросли, тем больше и сама клетка. Это значит, что размер генома определяет размер клетки.
Размер генома диатомовых водорослей может отличаться в 50 раз между различными видами, однако большая часть этих различий обусловлена повторяющейся ДНК. ДНК кодирует белки, являющиеся строительными блоками жизни, но неясно, как клетка использует эту повторяющуюся ДНК. По оценкам, только около 2% человеческого генома кодирует гены.
Новое исследование раскрывает неожиданную связь между размером генома и численностью видов. Этот фундаментальный генетический признак может служить универсальным индикатором, позволяющим предсказывать численность популяций различных организмов по всему миру.
Кроме того, можно делать прогнозы о составе сообществ фитопланктона на основе температуры воды. Это поможет предсказать, смогут ли крупные диатомовые водоросли выживать в условиях потепления. Есть опасения, что изменение климата может привести к уменьшению их численности и, как следствие, снижению выработки кислорода.
