Цивилизация
Российские биологи совместно с украинскими коллегами обнаружили в Тульской области зеленую одноклеточную водоросль, до 57% биомассы которой приходится на жирные кислоты. В благоприятной обстановке она вырабатывает ненасыщенные молекулы, интересные для фармацевтики, а при нехватке питательных веществ — насыщенные, привлекательные в синтезе биотоплива. Выводами работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), ученые поделились в статье в журнале Scientific Reports.
Зеленые одноклеточные водоросли рода Coelastrella растут в европейских пресных водоемах и на суше. Они привлекают особый интерес ученых, поскольку способны накапливать внутри своих клеток значительные количества жиров. Среди них до 50% биомассы составляют прекурсоры витамина А, а около 2% — жирные кислоты. Эти вещества распространены в фармацевтической промышленности и применяются для создания биологически активных добавок и лекарств.
Сотрудники московского Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН совместно с исследователями из Мелитопольского государственного педагогического университета имени Богдана Хмельницкого (Украина) выявили в Гуровском карьере Тульской области новый штамм водоросли вида Coelastrella multistriata. Он получил название MZ-Ch23. Водоросль выделили из образцов почвы, вырастили в колбе на минеральной среде, а затем измерили содержание в ней жиров при помощи биохимических методов.
В благоприятных условиях, когда в среде хватало всех необходимых MZ-Ch23 веществ, образовывались в основном жирные кислоты с несколькими двойными межуглеродными связями, особенно много омега-3 и омега-6 жирных кислот — до 38% от общей массы клетки. Эти соединения необходимы человеческому организму для создания собственных гормонов и других активных веществ, а потому их можно применять в пищевых добавках.
В условиях голода, а именно без азота и/или фосфора, важных для построения нуклеиновых кислот и белков, водоросли начинают готовиться к «спячке» и накапливают про запас определенные вещества, в том числе и жиры. Как выяснилось, в подобных суровых условиях водоросль вырабатывала жирные кислоты либо с одной двойной межуглеродной связью, либо вовсе без нее. Однако процент жиров составил до 61% от общей биомассы.
«Наше исследование показало, что общее содержание жирных кислот в клетках Coelastrella multistriata MZ-Ch23 достигает 57% биомассы, что гораздо выше, чем у других видов этого рода водорослей. Поэтому этот штамм перспективен для получения омега-3 и омега-6 жирных кислот, которые в большом количестве накапливаются в клетках при выращивании на полной питательной среде. Кроме того, мы показали, что при голодании водоросль синтезирует насыщенные жирные кислоты, которые можно использовать для производства биодизельного топлива. В дальнейшем мы планируем исследовать влияние других стрессоров, например тяжелых металлов или избыточного освещения, на накопление липидов этим штаммом», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Евгений Мальцев, кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Лаборатории молекулярной систематики водных растений Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН.